1三维激光扫描技术及其工作原理分析
三维激光扫描技术，利用相位测距原理，通过记录被测物体表面大量密集点的三维坐标、反射率和纹理等信息，快速复建出被测目标的三维模型，测距原理图如图1所示。
图1相位式激光测距原理图
在测距环节，采用三维激光扫描技术对被测对象进行测距分析，其常用的方法包含脉冲法、相位法以及三角法等。在上述三种测距方法中，应用相位法进行测距，是通过对被测距离上光信号往返形成的相对差的调制进行分析和计算，在时间的推移下计算确定被测距离，它在医学领域和有关精密测量情况中的应用相对较多；应用三角法进行测距分析，是通过几何关系实现对距离的测量和分析，它在近距离测量中应用较多；脉冲法在测距分析中应用是通过利用脉冲发射和接收所形成的时间差利用来进行距离测量和分析，这种测距分析法在三维激光扫描设备中应用较多。
在角位移的测量和分析中，由于其作为三维激光扫描技术的重要测量内容之一，在实际的测量和分析中，是通过线位移和角位移测量两种不同方法实现的。其中，线位移测量是采用由CCD元件以及激光发生器、直角棱镜等所组成的系统进行测量和分析的；而角位移测量则是在步进电机驱动的扫描仪设备支持下，根据步数以及步距角等，对角位移的大小进行测量和分析实现的。
三维激光扫描技术是对被测对象进行扫描和定向。扫描是被测对象的空间坐标确定的重要步骤，它是通过向被测量区域发射出扫描激光，然后根据激光往返时间或者相位差，对其距离进行测量和计算。在对被测物体的扫描过程中，通过扫描测量系统的内部时钟控制编码器，对其纵向角度与横向角度值进行测量和获取，根据有关计算公式，实现待测点的三维空间坐标数值的计算和获取。在对被测对象的定向操作环节，通过将在扫描坐标系获得的数据向大地坐标系进行转换，然后再进行定向识别标志的中心坐标计算，并在公共点坐标的转换支持下，获取相应的坐标系并转换应用系数，为被测对象各项测量数值获取提供支持。
2 三维激光扫描技术在地形测量中的应用研究
随着我国社会经济的不断发展与科学技术水平的提升，三维激光扫描技术作为一种新型技术手段，不仅采样速度快、定位准、兼容性好，而且工作效率高，其在地籍测绘中的应用为地形测绘工作质量与效率的提升奠定了良好的基础。
地形测量中对三维激光扫描技术的应用，是通过三维激光扫描系统的支持实现的。由于地形测量中所应用的三维激光扫描系统的具体情况不同，可以根据系统运行平台以及扫描空间位置等，将其分成机载型扫描系统与手持型激光扫描系统、地面型激光扫描系统等不同类型。其中，本文在地形测量中所应用的三维激光扫描系统属于地面型激光扫描系统的重要一部分，即德国生产的3D激光扫描仪，它在地形测量中应用，不仅具有动态、实时、采集速度快以及精度高等优势，而且能够在实际测量中实现大量的三维地形数据信息获取，应用效果十分显著。值得注意的是，采用上述三维激光扫描仪进行地形测量开展时，需要通过各站点之间相互拼接来完成对点云数据的处理，同时需要应用专门的数据处理软件，以及在仪器设备的GPS外接功能支持下，满足其地形测量的有关需求，取得较好的应用效果。3D激光扫描仪在地形测量中的应用，可以从地形测量工作开展前的准备工作以及站点设置、正式测量、数据处理等内容环节进行分析。
在进行地形测量前的准备阶段，要进行充分的测量准备，以保证地形测量的顺利开展。由于应用3D激光扫描仪进行地形测量的优点较多，并且在实际测量中不受地形等因素的影响，进行站点设立较为方便灵活，因此，其准备阶段的具体内容和工作相对较少，一般表现为对待测量现场的全面勘查以及站位确定后进行合适的地点设置等。
在站点设置环节，结合3D激光扫描仪测绘应用的站点设置较为灵活，并且在较高地势与视觉表现良好的巷道口均能进行站点设置等具体要求和特点，对已经存在图根控制点的待测区域，可将站点设置在控制点上，然后进行对中整平处理；此外，由于具体测量分析中各站点测量中3D激光扫描仪进行扫描测量所应用的坐标系统均为独立的坐标系，所以需要在行进路线中进行站标设置，为不同站点之间的数据拼接提供相应的便利。
在正式测量和数据处理环节，对测量数据获取未达标的情况，可通过扫描精度的局部调整与重新扫描进行相应的测量数据获取；对街巷等特殊区域的测量时，由于这类测量区域的房屋密度较大，可以通过在房屋的院落或者是房顶上进行站点设置，以促进测量工作的顺利开展；测量过程中，要让测区坐标系统直接引入应用，可通过其外置GPS连接功能进行实现。
3 三维激光扫描技术发展趋势
同型号的扫描仪获取的点云数据需要对应的软件进行处理，缺乏统一性。点云数据处理没有具体的规范要求，数据处理存在一定的随意性。点云数据获取方式单一，受环境影响因素大，致使点云数据获取的质量不高。扫描仪因自身性能的局限性，数据获取效率受到制约。随着三维激光扫描技术的不断完善和发展，以及与其他新技术的融合，工程领域的监测会更加精细化。
3.1 点云数据获取高质量化
受地形条件的影响，三维激光光束会因地表起伏以及存在较高地物的原因，而存在扫描盲区，影响点云模型的构建，而且三维激光脉冲不具备穿透性，受地表植被遮挡，导致获取点云质量不高，此外，扫描仪回波信 号受自然光 线、不敏感物 源的影响，导致点云获取精度不高。尽管三维激光扫描技术弥补了传统测量手段的不足，但若想进一步提高点云精度，亟需解决点云数据的高质量获取问题。
3.2 点云覆盖范围最大化
由于三维激光扫描仪的扫描距离和范围有限，若想开展边坡变形、沉陷等大范围的监测工作，仅凭扫描仪单站工作无法获取整个监测区域的点云数据，因此，需要依据现场地形条件，布设多站进行测量，此过程工作量大且耗时。因此，结合其他技术扩大扫描仪的覆盖范围，提高数据采集效率是未来的发展方向，相关理论与实践仍需进一步研究。
3.3 点云数据处理高精度化
地型复杂大范围的监测，会经过点云拼接、点云匹配以及坐标转换等过程，造成累计误差，影响监测精度；而目前的点云滤波算法存在缺陷，海量点云数据需要经过点云噪声剔除、密度抽希等过程，处理后的的点云数据是否满足精度要求，没有具体的衡量标准，导致生成的精度低。因此，提高点云数据处理精度，将有助于三维激光扫描技术在地型监测中的进一步推广应用。
4结束语
综上所述，三维激光扫描技术在地形测量中的应用分析，有利于促进地形测量工作开展的技术手段及其测绘水平的不断发展，促进地形测量工作质量和效率的提升，对我国工程测绘及相关建设的持续发展具有积极的推动作用。
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