地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用

地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用

邱静

梧州市测绘地理信息院   广西梧州 543002

摘要:地面三维激光扫描技术广泛应用于当前我国工程技术测量中，是技术测量领域的一项重要技术。随着经济的快速发展和科学技术的不断发展，技术调查必须适应技术发展、社会进步和现代化的需要。在社会发展的背景下，三维地面扫描技术的应用成为工程企业快速发展的重要阶段。因此本文分析研究了地面三维激光扫描技术在工程中的应用，介绍了地面三维激光扫描技术具体应用范围。

关键词:地面三维激光扫描技术；工程测量；具体应用

引言:传统的测量方法不仅对测量的效率有一定的影响，而且降低了测量精度。造成这种现象的主要原因是传统的测量方法主要采用手工测量。在测量过程中，由于人为操作因素和外部环境因素的影响，容易造成数据测量误差的问题。近年来，随着我国科技水平的提高，传统的手工测量方法逐渐被新技术所取代。特别是已被地面三维激光扫描技术所取代。结合现代技术的实践，现场工作人员不仅可以从整体上提高工程测量的速度，还可以通过三维激光地面扫描等科技手段，从整体上提高工程测量距离的精度，从而促进我国工程测量的可持续发展。

一、地面三维激光扫描技术的应用优势

（一）测量精度高

相比于传统的人工测量方法,地面三维激光扫描技术在应用中具备了测量精度高的应用优势。此优势具体体现在以下两方面:第一,新技术所使用的机械设备自动化水平较高,基于已有程序可以将数据误差调控在最小范围内,避免了误差累积问题,从而提高了测量结果的精准度。第二,该设备在应用时的操作难度较低,这样也可以有效避免人为因素带来的负面影响,提高数据分析结果的精准度。

（二）测量范围广

在以往开展测量活动时,由于人工干预程度较高,因此在测量过程中所能够测量的范围相对较小,而且所需要布设的控制点数量较多,整体的工作效率较低。而新技术的使用,基本不需要对其进行人工干预,这样也拓展了该技术的测量范围。而且利用该技术还可以获取到数量更加丰富的测量数据,所能够得到的数据分析结果也更加准确,这对于后续作业活动的顺利推进,有着积极地促进作用。另外,在技术应用过程中,还可以根据实际情况来搭建三维立体模型,对于该地区地形进行精准展示,这也为设计方案内容的优化提供了参考价值[1]。

（三）测量结果全面

对于许多工程作业区域而言,其测量环境存在着一定的危险性,例如,在桥梁工程、道路工程测量中,因为待测量区域处于正常运营状态,利用传统测量方式也将增加一定的风险性,容易威胁到测量人员的生命安全和仪器安全。而新技术的融入,可以减少参与人员数量,并且在测量工作开始过程中,也可以根据已有程序自动完成测量任务,然后再将数据上传到云端等待进一步处理,在确保测量人员生命安全的同时,可以提高所采集数据的完整性。

二、地面三维激光扫描技术在工程中的具体应用

（一）数据的收集与处理

工程企业的发展离不开数据的支持,对数据进行收集与分析,保证数据的精准度是工程测量工作的前提条件,也是开展工程测量工作的重要举措。加强数据的收集与运用,能够提高工程测量决策工作的科学性与综合性。无论是数据的采集还是处理,都需要运用地面三维激光扫描技术来予以保障。目前,工程中的许多工作都离不开地面三维激光扫描技术的支持,例如:数据拼接、点云数据准配、数据扫描、高程控制测量等。但数据的收集与处理工作对受到众多因素的影响,造成数据的偏差,不利于工程项目的建设。测量人员在利用地面三维激光扫描技术时,需要尽可能地获取点位信息,对点位信息进行分析,提高测量的准确性[2]。

传统的测量技术不能够获取到精准的点位信息,且不能够实现点位信息的拼接,造成大量的点位信息难以整合在一起,这给数据处理工作带来一定的困难与挑战,不利于工程企业的发展。加强地面三维激光扫描技术的运用,能够有效解决点位信息难以拼接的问题,提高信息的精准性。一方面,测量人员需要利用地面三维激光扫描技术来获取标靶信息,并在标靶的核心区域内将两个站点的数据进行拼接。另一方面,需要利用一定的坐标系来计算出站点坐标。测量人员可以将激光扫描仪当做坐标系的原点,以原点为中心,绘制平面坐标系,并将各个采集点当做坐标,使采集点与原点共同勾勒在一张坐标系中。在通过相应的计算公式计算出采集点坐标,完成采集点信息的收集工作。

（二）应用在地图测绘中

测绘是工程测量的一个重要而复杂的组成部分。数据采集阶段和扫描仪应用阶段可分为三个阶段：数据采集阶段和扫描仪处理阶段。地面三维激光扫描技术在地图制作中的应用主要体现在等高线的建立上。其主要功能是从云数据中采集地形数据。例如，在两条高速公路的建设过程中，扫描技术可以重复中间表面处理6次左右，从而更好地提取工程环境中建筑物的数量和结构数据。将其组装到适当的绘图软件中，以创建正确的地形。除此以外就是地图编辑器。等高线处理后的结果图误差较大，不利于最终结果图的形成。因此，应该更改数据，通过扫描技术对处理过程中的等高线进行有效叠加，形成有效的工程地形测量图。

（三）应用在计算土方量中

传统的土方量计算方法不仅需要高度分散，还需要员工之间密切互动，不利于提高工作效率。在进行土方量计算过程中采用三维激光扫描技术，主要体现在基础标高的确定上，如高架桥三维土方工程的计算。数据处理完成后，将相关数据放入工程研究环境的协调系统中。在应用最小平方法进行变换时，为了获得特定的变换精度，有必要更好地控制控制点的精度，但是在计算前必须确定适当的标准，以确保结果有效且现实。第二，当植物稀少或缺乏时，直接计算的土壤特性被排除在土壤管理之外，为了确保计算的准确性，必须在计算植物密度之前移除植物。例如，在种植灌木丛的施工过程中，施工条件较深，植物应从土壤中移除，并清洁要计算的部位。

（四）道路高程计算

道路测量工作的准确度影响着后续的道路维修工作与其他建筑项目的实施,因此,保障道路测量的精准度符合标准,是进行道路测量的重要目标。在进行道路测量时,需要掌握道路的纵横段情况,并获得相应的道路样图。传统的道路测量工作对人员的需求较大,每进行一次道路测量工作,就需要消耗掉大量的人力,这不仅造成道路的测量效率比较低,还会增加工程企业的人力支出成本,不利于工程企业实现快速发展。随着科学技术水平的不断提升,新型测量技术逐渐成为工程测量工作中不可缺少的技术之一,对工程企业的发展起着重要的作用。

地面三维激光扫描技术就是其中的一种新型技术,加强地面三维激光扫描技术的应用,能够极大工程测量效率,提升工程测量的精准性,使测量工作满足刚才企业的而发展需求,增加工程企业的经济收入。首先,测量人员需要运用云数据技术来转换坐标系。其次,测量人员需要根据测量工作需求与实际的道路情况提取特征点的三维坐标,特征点之间需要保持一定的距离,不然会造成测量数据的重复与差异,影响测量的精准度。最后,测量人员在通过处理软件来绘制形成等高线示意图,完成道路的测量与计算。

（五）工程变形测量

开展工程作业时,进行工程变形测量属于非常重要的工作内容。如隧道形变测量、桥梁形变测量、地基形变测量等。针对大型建设工程,如大型水电站、较长隧道(超过500m)等,三维激光扫描技术有着非常强的使用价值。在具体应用中,可以在视野开阔、距离工作面较远位置布设监测点,由于仪器监测精度较高、连续性强,因此在做好保护措施后,可以实现24小时全天候监测,所得数据也会直接上传到云端,等待软件处理之后,会以趋势图的形式进行展示。提前设置好安全值,若单日变形量超出安全上限,会做出预警,提示作业人员及时进行问题处理,确保作业环境的安全性。

结束语:通过近年来工程测量项目的实际应用和实验，地面三维激光扫描法可以有效地测量物体和建筑物的高程地形，获得更多的垂直坐标的数据，提高地表测量精度。因此相关企业在进行作业时应选择适合户外作业的测量方案，增加对相关测量数据和专业知识的探索。

参考文献：

[1]张涵.工程测量中地面三维激光扫描技术的应用分析[J].技术与市场,2021,28(04):103-104.

[2]何平.工程测绘中激光雷达测绘技术的应用分析研究[J]. 工程与管理科学, 2020, 2(2):33-35.