探讨三维激光扫描技术在城市建筑竣工测量中的应用

探讨三维激光扫描技术在城市建筑竣工测量中的应用

李贵林

宁波市镇海规划勘测设计研究院浙江宁波315000

摘要：随着科学技术的不断发展，很多先进技术逐渐被应用于各行各业的发展中。三维激光扫描技术是一种新兴的测量技术，又被称为“实景复制技术”，是一种先进的全自动高精度立体扫描技术，能够深入到复杂的现场环境中进行扫描操作，能够大面积、快速地获取被测对象的三维坐标数据。基于此，文章阐述了三维激光扫描技术的概念，并根据工程实际情况介绍了三维激光扫描作业流程，研究了三维激光扫描技术在城市建筑竣工测量中的应用。

关键词：三维激光扫描技术；城市建筑；竣工测量

引言：随着社会经济的快速发展，国家越来越重视重点工程项目建设，且在工程建设过程中，相关测量技术和测量方法也取得了很大的进展。同时，在科学技术快速发展的背景下，很多先进的技术和方法不断兴起，这在一定程度上推动了社会经济的发展。地面三维激光扫描技术作为现代化高科技技术，能够有效地提高测量效率，提升采集数据信息的管理水平，因此，在城市建筑竣工测量中得到了广泛应用，正在逐步替代传统的测量技术。

1三维激光扫描技术概述

三维激光扫描技术是信息科技化时代的一门新技术，最先是在国外研发而成的，其主要是以三维激光扫描仪作为主要仪器设备，根据激光测距的基本原理，运用扫描镜、伺服马达设备，根据既定目标要求对相关的领域进行扫描定位，从而按流程获取三维坐标和纹理信息，进而体现三维场景。图1是三维激光扫描的基本原理示意图。

图1三维激光扫描基本原理

三维激光扫描技术是一项系统的流程，通过准确定位、测量、记录、计算后进行上传，从而完成整个扫描定位过程。根据扫描空间的不同，具体可以分成地面激光扫描技术和空中激光扫描技术，三维激光扫描技术在很多国家得到了十分广泛的应用，其应用范围主要是在船舶、航天航空、建筑业、军事、医学、交通、汽车、考古等多领域，而我国主要在考古和工程建设方面应用比较多。与此同时，三维激光扫描技术主要是运用水平与垂直的全自动高精度进行扫描，根据具体原理和测算公式画出明确的三维坐标，从而实现和真实情况相一致的虚拟三维模拟场景。三维激光扫描技术主要组成部分是三维激光扫描仪、数码相机、内部控制软件。

2工程应用及三维激光扫描作业流程

2.1工程应用

随着建筑行业和施工技术的发展，建筑越建越高的同时，其结构也越来越复杂，尤其是一些集商业写字楼、星级酒店等于一体的现代商务贸易中心，由于其现代几何式立面结构，采用全站仪设站方式难以准确测量出裙楼倾斜面各楼层的平面位置，与交错重叠的塔楼各楼层平面位置，以及在裙楼不同倾斜角之间和塔楼各“方块”之间进深不一的众多凹角，这就为传统的规划验收测量带来了一定的难度。而采用三维激光扫描技术就能较好的解决这些问题。

2.2三维激光扫描测绘流程

三维激光扫描工作的相关流程情况与传统测绘的具体流程十分相似，其主要采用先控制后碎部的形式，先完成整体部分的测绘，再进行局部测绘。不同类型的扫描仪器在工作过程中的运行方式存在一定的差异，但是，基本流程相近，需要通过对中、整平、定向以及扫描相关流程完成。采用三维激光扫描技术对城市建筑进行竣工验收测量，其作业流程如图2所示，主要内容包括控制测量、外业扫描测量、内业数据处理、竣工图核对、三维建模、建筑面积计算、平立面图绘制、竣工地形图绘制等。

3三维激光扫描技术在城市建筑竣工测量中的应用

3.1在地形图测绘领域的应用

三维激光扫描技术主要是为了解决传统的测量方式无法测量的情况，比如，在断臂地区可以运用激光扫描技术运用非接触性手段，测量被测目标的地貌。同时，在地形图测绘过程中，相关技术人员在进行点云数据的处理分析时，必须要结合周边的地形地貌以及外界因素进行全面数据收集和测量，不能单一地对测量目标进行信息采集，避免造成地形图的不完整、不全面、不系统，且无法为工程施工的顺利开展提供准确、全面的测量信息和数据支持。值得注意的是，在提取和绘制地物的过程中，要全面提取其中的信息，充分运用三维激光扫描技术的软件性能，对点云数据的房屋角度、地点进行选取，进而按照软件编程和技术规范进行绘制，还要按照公式进行计算，从而确定具体比例，完成整个绘制的全过程。

图2基于三维激光扫描技术的竣工测量流程图

3.2在道路竣工测量的应用

三维激光扫描技术主要是通过三维激光扫描仪代替水准仪进行测绘，从而获得道路中的样图以及纵横断面，其能够进一步减轻外业工作强度，全面提高工作效率。其具体流程是首先转换坐标系，然后提取三维坐标、等高线生成，最后绘制道路样图和纵横断面，其具有较高的精确度。

4竣工测量质量控制

4.1竣工测量准入机制

竣工测量包括基础测绘和规划信息采集两方面，竣工测量对图面信息表达方式有严格要求，测量人员不仅要具备基础测绘能力，还要充分了解规划验收用图要求，且必须经过竣工测量技术培训、有从业资格的人员才允许进行竣工测量，并尽量固定精通竣工测量工作的队伍。

4.2测量内容

第一，数字化测图。竣工测量应保证起算控制点精度，起算控制点应为I级导线以上等级控制点，利用支导线法加测控制点的过程中，应进行校核，且支导线发展次数不得大于三次，对于某些大型工程应布设导线。同时，在竣工测量过程中，必须采集原有地物点坐标进行检核。竣工测量应将地物根据其重要性分类，并适用不同的精度，可以将地物分成主要建筑物，次要建筑物和其他地形、地物。其中，竣工测量的主体是竣工建筑物，其碎部点测量精度应提高到图根点精度±5cm；其他地形、地物不能作为竣工验收的主体，且必须满足1：500比例尺数字化地形图测量精度；次要建筑物重要性应在竣工建筑物和配套设施之间，精度定于两者之间较为合适；第二，建筑物高度测量。建筑物高度测量一般采用钢尺丈量、手持测距仪测量或全站仪悬高测量方式测定，条件允许时可以采用免棱镜全站仪直接测量。同一建筑有不同高度应分别测量，每栋建筑高度由本栋建筑主入口地坪为基准起算；第三，室内地坪高程测量。四是建筑物周边关系测量。

4.3三维激光扫描技术对竣工质量的意义

三维激光扫描技术相较传统测量，建筑点位及高度具有较高的数学精度。同时，三维激光扫描仪在实际测量中面积覆盖广，可以对相邻的已有建筑及地物进行数据采集，根据采集的数据进行周边关系校核或者对规划指标尺寸进行复核，都具有很强的可靠性。从这个意义上将，三维激光扫描技术能极大的提高竣工测量的质量。

结束语：综上所述，随着城市化建设的不断推进和科学技术水平的不断提升，三维激光扫描技术在城市建筑竣工测量中得到了广泛应用。因而，相关技术人员应加强对三维激光扫描技术在城市建筑竣工测量中应用的研究，为取得良好的测量效果提供保障。与此同时，在今后的城市建筑竣工测量过程中，企业应该注重其具体实施措施与方法的科学性。

参考文献：

[1]吕磊，邢汉发，王叙泉.三维激光扫描技术在城市建筑竣工测量中的应用研究[J].城市勘测，2014（01）：94-98.

[2]张俊.三维激光扫描技术在城市建筑竣工测量中的应用[J].工程技术：全文版，2016（11）：00217-00218.

[3]柯维杰，冯成武.三维激光扫描技术在城市建筑竣工测量中的应用研究[J].科技资讯，2017，15（33）：62-63.