地面三维激光扫描技术,其实就是按照激光测距原理,在明确扫描目标的基础上,利用三维激光扫描仪中的扫描镜对工程现场环境进行扫描定位,获取与工程现场环境相符合的三维坐标和纹理信息,进行虚拟化三维场景的制作。将其应用到工程测量的不同方面,可以有效提升工程测量的效率和准确性,并为我国工程测量领域的进一步发展打好基础。
一、地面三维激光扫描技术的应用优势
(一)准确度更高
目前,地面三维激光扫描技术在西方发达国家中的应用已经扩展到了军事领域、医学领域、航空领域、航天领域、船舶领域、交通领域以及考古领域,应用范围非常广泛,应用经验非常成熟。但在国内的应用,尚处于初级探索阶段。某测绘设计研究院在某一高速公路大修工程中对地面三维激光扫描技术的应用效果进行了试验,并得出了结论:与传统工程测量技术相比,地面三维激光扫描技术的准确度更高,更能满足该高速公路大修工程施工中对于工程测量准确度的要求[1]。
(二)信息采集量更多
在工程测量中,地面三维激光扫描技术的应用需要提前设定好参数,并以此为基础对目标空间进行扫描定位,完成点云数据的拼接后,再进行三维坐标的获取。由此可见,这一技术的应用,可以直接利用拼接后的点云数据进行相关信息的获取,而不必额外安排外业人员进行现场调查。不仅信息采集量更多,就连工程施工效率也得到了提升。
(三)测量过程更安全便捷
在工程地形图测绘中,技术人员需要先测量工程现场的各种信息数据。如果使用传统的工程测量方法,不仅测量过程非常复杂,安全性得不到保证,测量效率还非常低。与之相比,地面三维激光扫描技术的应用,技术人员只需要使用三维激光扫描仪,就可以将工程现场的相关数据信息进行准确、有效的采集,而不必亲自到达工程现场。这样一来,整个测量过程的安全性与便捷性也就有了明显的提升。
(四)数据处理能力更强
在工程测量中,地面三维激光扫描技术的应用,不仅可以直接利用点云数据进行测量信息的获取,还可以对这些测量信息进行有效的分析,明确工程现场的具体特点。因为地面三维激光扫描技术可以直接通过这些测量信息构建出一个完整的三维建模。工作人员只要观察三维建模,就可以了解整个工程现场的横断面图和纵断面图[2]。
二、地面三维激光扫描技术在工程测量中的具体应用
(一)地面三维激光扫描技术在地形图测量与绘制中的应用
测量是所有工程项目中必不可少的一个环节。在进行地形图绘制的过程中,经常遇到悬崖、断面等难以测量的地方。如果使用传统的工程测量方法,这些特殊地方的测量工作将很难进行。而地面三维激光扫描技术,被誉为实景复制技术,在完成特殊地方的测量工作方面有着独特的优势,可以在不与测量物体直接接触的情况下,借助三维点云数据进行地形图的测量。
1.获取特征点应用
在正式开始地形图的绘制之前,需要先利用三维激光扫描系统扫描实景地形,找出实景地形中最具标志性的建筑或者特点最突出的事物。这些建筑或事物,就是地形的特征点。利用数据或者数据链的形式,对这些特征点进行编辑,并导入到地形图编辑软件当中,就可以将实景进行真实的复制,进而为接下来的地形图绘制工作打好基础。
2.形成等高线
完成扫描定位和数据处理之后,就需要形成等高线。在这一阶段,需要人工与自动之间进行默契的配合。首先,先进行人工分析,并结合分析结果剔除掉与地形点无关的数据。其次,通过平均反复法计算数据,得出平均面。再次,整理所有的数据,并计算还没有经过计算的数据,通过反复多次的测算获取地形图数据。最后,对点云数据进行抽稀处理,并将其输入到大比例尺地形绘制软件当中,形成等高线。与传统的工程测量方法相比,地面三维激光扫描技术的应用在提升等高线准确度方面有着非常突出的优势[3]。
3.绘制地形图
针对地形图的绘制,需要注意以下几方面。首先,通过点云数据去除环节之后,有时会遇到等高线不完整、等高线弯曲或者等高线模糊等问题。对此,测量人员需要先对等高线和地形图中的其他要素进行加工和处理,做好图纸标注,保证地形图的完整性。其次,虽然地面三维激光扫描技术可以降低野外工作难度,保证数据获取的准确度,但是国内的技术水平还无法将收集、加工以及成图等功能整合到一个应用平台上。所以,点云数据的处理效率并不高,并没有表现出特别优于普通测量方式的地方。
(二)地面三维激光扫描技术在土方量计算中的应用
在实际的工程测量中,土方量的计算也非常重要,对于工程施工有着直接的影响。利用地面三维激光扫描技术进行土方量计算,可以分为三步:第一步通过三维云数据进行基准面的计算,第二步删除无关数据,第三步运用专业计算方法进行计算。
例如,针对某一工程中,根据道路纵横断信息计算土方填挖量的情况,第一步要先进行道路纵横断、边坡、道路红线等数据的收集;第二步要利用技术进行曲面模型的构建;第三步利用外业扫描数据进行实地地面模型的构建,完成坐标转化;第四步按照比例对曲面模型和地面模型进行增减计算,得出土方量。
将地面三维激光扫描技术应用到土方量计算中,主要表现出了以下几大优势。首先,降低了野外测绘工作量,只需要运用地面三维激光扫描仪即可得到三维点云数据。其次,提高了土方量计算的准确度。最后,这一技术的应用不受土方类型的限制,任何一种类型的土方,都可以进行计算[4]。
(三)地面三维激光扫描技术在道路高程测量中的应用
在传统的工程测量中,道路高程测量也是非常重要的一个环节。这一过程,测量人员的任务量十分繁重,且需要使用水准仪和塔尺等工具将一段路面分成若干段落,并进行逐一测量。而且,整个测量工作主要在露天条件下完成,工作环境比较艰苦。而地面三维激光扫描技术的应用,则可以明显改善这些问题。首先,地面三维激光扫描技术的应用可以直接通过系统自动化扫描,将特征点、相对距离、角度等数据筛选出来,然后再在绘图软件中利用云数据进行相关数据的导入,进行实景道路的模拟。其次,通过这些数据测算出高程数据,并与模拟实景路样图进行比对和结合,将准确度较高的道路图绘制出来。最后,对道路图进行检查和修正,进一步提升其准确度[5]。
结语:
综上所述,地面三维激光扫描技术的应用是一种科技含量非常高的技术,在工程测量领域中有着广阔的应用前景。但是,由于这一技术在国内相关领域的应用还十分浅显,所以我们还需要进一步加强这一技术的研究与应用,确保将地面三维激光扫描技术的应用优势充分的发挥出来,促进工程测量领域的发展。
参考文献:
[1]周超,李慧.三维激光扫描技术在工程测量中的应用[J].工程技术研究,2020,5(18):123-124.
[2]王青.地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用[J].粘接,2020,43(09):94-97.
[3]袁丰波,孙攀,张少伟.地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用[J].住宅与房地产,2020(24):215.
[4]马长清.三维激光扫描技术在工程测量中的应用研究[J].山西建筑,2020,46(12):171-172.
[5]卢群.地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用研究[J].建材与装饰,2020(01):230-231.