黑龙江地理信息工程院 黑龙江省哈尔滨市 150086
摘要：工程测绘过程中会产生大量的数据和信息，传统人工方式在数据处理和信息归纳过程中的效率较低，且精准性不高。利用信息技术结合人工管理的方式进行综合作业能够进一步提升工程测绘的效率。三维激光扫描技术充分利用了激光测距的原理，实现了数值的信息化统计和归纳，以及利用技术进行点位测绘和云图密度分析的目标。因此，文章探究了三维激光扫描技术在工程测绘中的应用，并且着重分析了其原理和类型，进一步明确了三维激光扫描技术的应用价值。
关键词：三维激光；扫描技术；现代测绘；应用
1测绘工作中的激光三维扫描技术应用分析
1.1概述激光三维扫描技术
激光三维扫描技术高度继承了计算机以及光电等先进技术，能够通过扫描直接获取空间物体位置以及形态结构等空间信息，从而实现对空间物体表面三维坐标的采集。激光三维扫描技术由于能够直接检测待测目标的高程精度、平面精度和点位精度以及地理精度，因此可以直接将空间物体信息进行数字化转换处理，为计算机系统的数据处理分析提供了便利条件。同时还可以利用三维点云来对地物边长以及间距进行测绘，以获取第五点之间的相对平面位置精度。此外，在实际测绘工作中还利用激光三维扫描技术来进行点云比较拟合线剖切测绘、点到点测绘以及点到面测绘。与传统测绘技术相比，激光三维扫描技术不仅具有较高的精度，而且可以在不与待测目标接触的情况下自动完成数据采集，有效提高了测绘的效率。
1.2应用激光三维扫描技术制作DEM模型
在测绘工作中可以通过激光三维扫描技术来获得DEM数据，实际应用时应根据测绘距离来选择扫描仪脉冲，并结合现场勘测数据来合理选择测站位置并设置标靶，在经过数据的扫描处理后就能够实现DEM高精数据的获取。
1.2.1选择测站位置要点
在选择测站位置时，测绘人员应保证测站扫描区能够全部覆盖待测目标区域，并应在两侧相邻测站间设置4个以上控制点靶标，且其应具备扫描可视条件。各测站均应能够对所布设的全部控制点靶标进行扫描覆盖。同时在确保扫描数据全面的基础上，测绘人员应尽量减少测站数量。
1.2.2标靶布设要点
测绘人员在布设标靶时可以通过全站仪来对标靶坐标进行测绘，并要注意扫描数据坐标与工程独立坐标的转换。测绘人员可以将至少4个反射片标靶均匀设置于待测区域周围，且应防止所有反射片标靶位于相应直线以及平面内，以提高坐标转换精度。但是要注意合理控制反射片标靶间距，以确保扫描拼接精度。
1.2.3扫描数据要点
在数据扫描时，测绘人员应合理控制采样间距，以防止其影像数据采集精度。当采样间距过小时，会对激光扫描仪的正常扫描工作造成不利的影响，而如果采样间距设置的过大时则会影响数据的存储和处理分析。因此测绘人员应根据实际测绘需要来选择相应的激光扫描设备型号以及各测站的具体扫描时间。
1.2.4处理数据要点
在对各测站进行激光扫描时，测绘人员要先进行预处理以去除噪点。以VZ4000激光扫描仪为例，由于在对测站进行数据扫描时往往需要设置不同的发射脉冲频率以实现对不同目标距离的测量。而当目标测绘距离加大时，激光扫描仪所获取的数据精度会随之下降，因此需要结合短波雷达等技术来进行各测站数据的滤波处理，之后才能结合标靶坐标等通过相对以及绝对拼接等方法来完成所有测站扫描数据的拼接。在测绘实践中可以根据距离来采取去除点云的绝对拼接方式来减少坐标转换误差，并在完成数据的拼接处理后再对其进行滤波，从而获得DEM数据模型。
2三维激光扫描技术在现代测绘中的应用
2.1城市规划测绘
城市规划需要以地形图为底图，传统的地形图更新周期慢，地图信息常与实际情况不符，其精度和信息量都非常有限，修测工作也耗时费力。利用三维激光扫描技术能够实时采集目标物体的带有精确坐标的、高密度的三维空间点云数据，根据点云数据再复建出物体的三维模型，在精确的三维数字环境中进行空间规划分析要比二维地图信息高效直观，由此，城市规划测绘可全面引进三维激光扫描技术。三维激光扫描数据经处理后可生成高精度的DSM（数字地面模型）、DEM（数字高程模型）、DOM（数字正射影像图）等产品，点云数据与影像进行配准还能得到物体高精度的三维立体模型。此外，利用三维激光扫描技术建立的DSM（数字地表模型）还能解决城市规划中各项用地的控制标高问题，使得城市建筑、道路、排水的规划标高相互协调，更加科学合理地进行城市规划。
2.2桥梁、道路等工程测绘
随着我国城市现代化建设的加速推进，一些桥梁道路的运载能力已经超出极限，需要对其进行改造加固或者扩建，首先需要获取到这些桥梁道路的现状基础数据，利用三维激光扫描技术可生成桥梁道路的三维实景模型，在真三维环境下对桥梁道路进行改造方案的设计更加直观形象，还可以基于点云数据快速绘制二维结构图。同样，在道路测绘中，利用三维激光扫描技术可快速获取到现状道路的三维点云数据，再借助专业软件可生成满足需求的道路纵横断面图。
2.3建筑与文物保护测绘
近年来，建筑与文物的信息化、数字化已成为一种趋势，三维激光扫描技术加速推进了此过程的实现，其基于点云数据建立的三维模型可以将建筑与文物的几何、纹理等信息实时记录下来，同时建立数字档案，不仅可以用来保存现状建筑与文物的基础数据，还能以更加直观形象的三维形式进行展示和宣传，这种方式对于建筑与文物的保护以及后期进行修缮和复建都具有十分重要的意义，更重要的是非接触的测绘方式避免了传统测绘中人为原因造成文物的损坏，而且人身安全也得到很大的保障。
2.4变形、沉降监测
三维激光扫描仪的测绘精度能够达到毫米级，可以满足一般构筑物的沉降观测、山体滑坡变形监测以及局部区域的地表沉降观测的精度要求。此外，传统变形监测基于单点数据进行应力应变分析，其结果具有局部性和片面性，三维激光扫描技术采集数据时不需要接触物体，而且实现了从单点到面测绘的革命性突破。
3应用方向
三维激光扫描技术最早可追溯到20世纪60年代美国物理科学家西奥多•梅曼发现的红宝石激光，至今已有近60年的历史，但受限于当时该技术较低的精度与昂贵的价格，长期未得到广泛应用。直至20世纪90年代，美国俄亥俄州立大学制图中心成功研制出第一台地面激光扫描系统，揭开了三维激光扫描技术现代化应用的序幕。随后，加拿大卡尔加里大学研制了机载激光扫描系统并应用于高速公路测绘领域，美国斯坦福大学使用三维激光扫描建立了米开朗基罗的大卫雕像模型，美国国家航空航天局将三维激光扫描技术应用于太空计划，瑞典工程师将三维激光扫描技术应用于城镇线路规划等。自1999年起，我国三维激光扫描技术工程应用领域的发展也极为迅速，第三军医大学、北京建设数字科技有限公司、长安大学测绘学院、江西测绘局分别将三维激光扫描技术应用于人体可视化研究、乐山大佛与故宫等大规模文物保护、黄河小浪底的模型重建与滑坡变形监测、城镇建筑物立面测绘等领域。时至今日，三维激光扫描技术已成为地形测绘、公路测绘、隧道变形监测、桥梁结构测绘、线路测绘、建筑物内部及外观测绘、古建筑测绘、森林火灾监控、滑坡泥石流预警、灾害预警和现场监测等领域的重要技术手段。
结语
三维激光扫描技术是快速获取三维空间信息的重要手段之一，伴随着日益增长的三维空间信息需求，三维激光扫描技术将和传统测绘技术相互融合，在现代测绘中得到更加广泛的应用。但该技术目前还处在发展阶段，相关规范和标准还不完善，使用成本也比较高，配套的数据处理系统也不够成熟，相信随着科技的不断发展，这几方面的问题必定会得到解决，从而发挥出其应有的价值。
参考文献：
［1］夏斌斌，梁春满．浅谈地面三维激光扫描技术在工程测绘中的应用［J］．中国房地产业，2017（18）：124－126．
［2］刘萍．地面三维激光扫描技术在工程测绘中的应用［J］．包钢科技，2015（2）：90－92．