三維激光掃描技術在道路測繪中的應用研究

蔡小勇

(贛州市國土空間調(diào)查規(guī)劃研究中心，江西贛州341000)

1 三維激光掃描技術優(yōu)勢

三維激光掃描技術作為一種新的測繪手段，對于我國測繪領域的發(fā)展來說有著極大的幫助作用。雖然我國經(jīng)過長時間的發(fā)展，已經(jīng)形成了穩(wěn)定的測繪工作體系，應用傳統(tǒng)的測繪技術和測繪方法，能夠適應絕大部分的測繪工程。但是傳統(tǒng)的測繪技術和測繪方法已經(jīng)無法解決許多隨著時代發(fā)展而出現(xiàn)的問題和困擾，而且工作效率和工作的準確性已經(jīng)逐漸跟不上發(fā)展的步伐。因此應用新的測繪手段和測繪方法進行測繪，已經(jīng)成為測繪領域發(fā)展的主要方向，而三維激光掃描技術正是基于傳統(tǒng)的測繪體系之上，并且高度融合空間三維測量等理念而出現(xiàn)的一種高新科技，不僅自身的測繪精度較高，而且速度較快，工作人員只需要經(jīng)過簡單的培訓，就能夠熟練地操作相關的儀器，應用該項激光掃描技術，在使用的過程中還存在著非必要接觸的優(yōu)勢，可以說節(jié)約了大量的人力物力，能夠有效緩解工作人員的工作壓力，因此該項技術一經(jīng)出現(xiàn)，就迅速占領了測繪領域的市場，有著極其廣泛的應用范圍[1]。

2 道路工程測繪應用

三維激光掃描技術在道路工程的測繪過程中也可以得到良好的應用，現(xiàn)階段將測繪技術應用到道路的寬度長度和高程的測量之中，工作效率較高，能夠有效克服道路工程自身覆蓋面積較廣、周圍環(huán)境較為復雜等等諸多的問題，打破時間與空間上的束縛，但是三維激光掃描技術自身對道路數(shù)值的測量精準度還需要進一步的驗算和實驗。經(jīng)過多個道路工程測繪工作的開展，已經(jīng)能夠確定三維激光掃描技術能夠有效應用于道路的測繪工作之中，并且起到良好的作用效果，因此本文主要針對該項技術的具體應用過程和工作原理展開分析，結合道路的實際情況，探討出完善的工作方案和應用原則，希望能夠推動該項技術在道路工程測繪中的應用范圍，提高應用的水平，優(yōu)化測繪工程最終得到的測繪數(shù)值精準性，讓測繪領域的三維激光掃描技術價值充分發(fā)揮出來[2]。

3 道路工程測繪的影響因素和注意事項

在進行道路工程測繪之前，首先要明確三維激光掃描技術的價值和優(yōu)勢，然后再結合工程開展的最終目標進行系統(tǒng)性的分析，一般來說道路工程測繪最主要的目的是對道路病害進行掃描和清理，希望能夠得到道路的全部數(shù)據(jù)，為后續(xù)的工作打下堅實的信息基礎。因此會對道路的平面和高程進行全面的測量，再制定具體的實際測繪工作方案。三維激光掃描技術誤差較小，工作精度較大，只需要截取一段路進行掃描測試，就能夠得到相應的數(shù)據(jù)，而且在掃描的過程中工作較為敏捷，工作效率極高，不需要耗費較長的工作時間。但是仍然要注意外部環(huán)境對測繪工程所造成的影響[3]。

三維激光掃描技術所使用的測繪儀器設備是掃描全站儀，該種機器設備較為精密，這就需要工作人員在進行儀器設備轉(zhuǎn)移時應對其進行良好的保護，無論是設備的存儲還是搬運，都應該格外小心，避免磕碰導致儀器出現(xiàn)精度不準的問題。

同時在設置相應的測繪方案之前，首先要對當?shù)氐淖匀画h(huán)境進行調(diào)查，尤其是對天氣預報進行整理，因為外界風速和雨水條件都會對全站儀的工作效率有一定的影響，同時日光的傾斜度也會對掃描的效果造成干擾。

4 工作前期準備

4.1 現(xiàn)場資料準備

雖然三維激光掃描技術具有一定的先進性，能夠有效打破傳統(tǒng)測繪技術空間上的束縛。但這絕對不代表使用該項測繪技術就能夠放棄一切前期的準備工作。在正式開始測繪工程之前，首先要完成一系列的信息收集工作，例如現(xiàn)場的實際情況、道路的車載流量以及自然環(huán)境對道路的影響。這樣才能夠為實現(xiàn)測繪工程的目標打下良好基礎。同時前期準備工作還包括儀器設備的保養(yǎng)和維修，確保儀器設備的精準程度過關，這就需要專業(yè)的人員對儀器設備進行精度的檢查，同時還要聘請專業(yè)的維護保養(yǎng)人員，因為整個公路的測繪工程絕對不是一個較為短期的工作，一旦在工作過程中儀器設備出現(xiàn)問題，應該由專業(yè)的維修人員第一時間進行維修和保養(yǎng)，保障儀器設備的使用效率和使用壽命。人員和儀器設備就位之后，應該確保相應的計算機軟硬件到位，能夠第一時間將三維激光掃描技術獲得的信息和數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C軟件之中，并且利用硬件設備進行儲存和傳輸，避免因為數(shù)據(jù)儲存不當造成丟失現(xiàn)象，而計算機軟件也能夠立刻開始進行分析，使工作效率進一步提高，減輕后期工作的壓力。

4.2 人員培訓工作

道路工程的測繪工作與其他領域的測繪工作有著明顯的不同，工作人員首先要克服惡劣的自然天氣影響，需要盡可能延長工作時間段，以此來提高測繪的效率，同時工作人員必須要經(jīng)受完善的野外培訓。因為很多道路工程覆蓋的范圍較為廣泛，其中包含平原、山丘，甚至是荒野地段。如果工作人員自身缺少相關野外工作的經(jīng)驗，那么很有可能引發(fā)身體不適，或是因為自身經(jīng)驗不足而出現(xiàn)身體損傷造成較大傷亡事故的情況，這對道路工程測繪工作來說有著不利的影響。工作人員接受野外培訓之后，應具體學習儀器設備的使用規(guī)范和相關部門出臺的技術規(guī)范，能夠熟練掌握掃描全站儀的使用方法和操作規(guī)程，絕對不能一個團隊只有一名或者多名操作員，應該保證整個團隊工作人員基本上能夠滿足儀器設備的使用條件，這樣可以避免在意外發(fā)生時降低工作的效率。當工作人員經(jīng)過培訓之后，還應制定具體的工作計劃，設置每一個人的工作崗位以及相配套的儀器設備，保證人員儀器的固定，盡可能避免因為人員原因而帶來的三維激光掃描技術精準度不足的影響。

4.3 現(xiàn)場勘測與布控

工作人員在正式開始工作之前，首先要對現(xiàn)場的整體環(huán)境有一個大致的認識，這就需要工作人員設置完善的檢查計劃，對現(xiàn)場的環(huán)境進行勘探，一般來說，勘探的內(nèi)容包括對周圍地質(zhì)環(huán)境的記錄、地形地貌的調(diào)查、路面的完整情況、車輛運行情況以及出現(xiàn)問題的路況和頻率。這些數(shù)據(jù)對于后期的測繪工作來說，有著一定的幫助作用，同時檢查相應的GPS 信號是否正常，以此保障工作人員的生命安全。這些信息記錄完全之后就能夠?qū)y繪方案進行有針對性的修改，避免因為二級方案的不足而出現(xiàn)精準度不足的問題，同時還要做好相應的現(xiàn)場布控，控制點間距一般為100m 左右，并采用精密水準儀測量出一個三維控制點坐標。

5 現(xiàn)場測量推進

5.1 儀器架設

此次實驗所采用的儀器設備為精密掃描全站儀，儀器設置的數(shù)量根據(jù)現(xiàn)場的實際情況進行選擇，一般來說不宜過多也不宜過少，應該把控一個合理的數(shù)值，確保儀器的精準程度，并在出現(xiàn)問題時有能夠進行更換的儀器。架設的高度約為1.8m 左右，采用的測繪方法為后方交匯的方式或者是測站設立的方式進行道路的測量。這些測量方法也需要根據(jù)工作人員自身的工作熟練度進行選擇和掌握，站點設置完成之后開始進行道路的掃描，不需要設置標榜后區(qū)，就可以依托計算機軟件進行無拼接校準。

5.2 設置高度限制

由于此次的測繪工程的工作對象是路面，所以對架設的高度有著一定的要求和限制，因此現(xiàn)場所設置的儀器掃描工作頻率約是每60m 進行一次架設，采用的是粗略模式進行掃描，約每30cm 布置一個3cm 測控點，同時保證掃描儀的工作范圍實現(xiàn)全覆蓋。

6 結語

綜上所述，三維激光掃描技術能夠很好地完成控制設站和掃描的工作，無須拼接配準就可以得到較為精準的數(shù)據(jù)，而且工作效率較高，因此對于道路測繪工作來說，三維激光掃描技術具有極強的可行性和通用性，因此應推進該項技術在道路測繪中的應用，提高應用水平和應用范圍，這樣才能夠為我國道路工程測繪領域的快速發(fā)展打下一個堅實的基礎。