刘炜杰
梧州市测绘地理信息院 广西 梧州 543002
摘要：三维激光扫描技术是现代测绘领域之中一项具有较高普及度的先进技术，是继GPS技术之后又一项应用广泛的扫描技术，具有极高的经济价值，日益受到测绘工作者的重视。对于各类测量工作而言，三维激光扫描技术具有极高的应用价值，本文主要在分析三维激光扫描技术主要特征的基础上，探讨其在土方测量、采空区、古建筑物、城市地下空间测量等方面的具体应用策略，旨在提供具有一定借鉴意义的参考。
关键词：三维激光扫描技术；测量；应用
引言：三维激光扫描技术在测绘领域中的应用已有十几年的发展历史，由于其具备成本较低、速度极快、应用范围十分广泛且操作难度小、密度高、可全天候使用等突出优点，有效解决了传统测量技术存在的问题与不足，在很大程度上使得测绘工作实现了跨越式发展。三维激光扫描技术有着良好的应用前景，通过应用这一技术，能够达到节省经济成本、提高经济效益的目的。
1 三维激光扫描技术的主要特征分析
三维激光扫描技术，又称实景复制技术，其主要通过借助激光自身特有的功能，深入到各种不同类型的现场环境之中完成对于不同目标对象的扫描和其他操作，从而收集到与目标对象相关的数据信息[1]。三维激光扫描技术具有以下突出优势：测量距离远、测量范围大、测量采样点速率高、测量采样点定位精确程度高、不需要接触测量对象即可完成测量、安全性高、兼容性强、配套测量软件功能多样等优势特征，能够有效满足各类工程的实践测量需求。地面三维激光扫描具有极高的数据采样率、分辨率及精确度，且数据兼容性强，相较于传统测量技术而言，三维激光扫描技术能够在工作人员无法到达的地点独立完成测量工作，快速对异形建筑物进行准确扫描，完成体现其结构，从而缩短测量工期、提高户外测量效率。与此同时，应用三维激光扫描技术所获得的数据可以直接应用于三维建模之中，因此对于各种测量而言，这一技术具有极高的应用价值，有利于降低测量经济成本、缩短测量时间并提高实际经济效益。
2 三维激光扫描技术的具体应用
2.1 应用于测量土方量和体积量
土方测量是工程施工初期一项具有重要意义的活动，必须通过测量获取有效数据，从而确保土方体积计算的正确性[2]。传统测量作业模式下，通常使用全站仪或RTK展开外业采集，内业方面则应用方格网法和断面法对土方量和体积量进行计算。由于内业计算精确度直接受到外业数据采集密度与精确度的影响，一般而言，采集密度越高、采样点间隔越小、高程点分布越均匀，那么土方体积量的计算精确度也会越高。若施工现场的起伏较小，则可以使用DEM法；起伏较大，则使用等高线法。不过，无论是使用DEM法还是等高线法测量所得的土方体积量，都难以保证其准确性，也会对房产工程的后期施工产生较为严重的负面影响。应用三维激光扫描技术，则可以有效解决上述问题，在这一技术的支持下，可以快速在房产施工场地开展点云扫描和土方量计算工作，通过大面积扫描土方迅速获取土方表面的三维坐标，从而精确呈现施工场地表面的起伏状态，从而提升数据和计算结果的精确性，确保施工能够顺利开展。
2.2 应用于采空区测绘
应用三维激光扫描技术，可以高效完成对于地下采空区域的扫描和测量活动，应用真实扫描数据对采空区域体积进行计算，并直接将扫描结果应用于三维实体模型的制作之中，从而快速获取地下矿山等采空区域的测绘模型，完成信息与数据的数字化采集工作，并为后续的测量和分析提供有力支撑，进一步得到系统的数据支持和探究结论。
由于采空区难以到达、其分布状况直接关系到房产的安全性，因此通过使用三维激光扫描技术，可以在无需到达和接触采空区域的情况下快速得到地下采空区域的图像，从而有效保障房产施工和测绘人员的安全，快速实现数字化测绘和信息收集[3]。
2.3 应用于古建筑物测量
在对古建筑物进行研究的过程之中，研究者需要系统获取关于目标研究古建筑的基础数据，包括古建筑内部和外部的空间环境、局部细节等内容的实际数据，并注意结合数据进行针对性研究[4]。由于对于古建筑的保护需要依托于实际测量数据来制定保护方案，因此在实践之中必须重视确保数据的准确性。应用三维激光扫描技术，可以在严格确保古建筑物不受损坏的情况下，有效获取关于古建筑物及其周边环境的数据信息，为后续的保护和复原工作提供充分便利。在三维激光扫描技术之中，点云数据这一最为原始的基础测量数据，具有重要的应用价值，点云数据的应用效率，也直接关系着技术的应用效果。点云数据的应用方式主要有以下四种：其一，直接记录为档案数据，为日后的研究工作提供资料支持；其二，用于尺寸测量之中；其三，将其转化为三维模型并实现可视化呈现；其四，逆向重建加以应用。依据其最终呈现形式，这四种形式具体又可以分为二维图形呈现形式和三维图形呈现形式两类，其中，三维图形呈现形式是更加符合三维激光扫描技术的点云数据应用形式，通过应用这一技术，可以得到关于古建筑物空间环境的详细可记录数据，从而为档案记录和查阅提供有力支撑。与此同时，在使用这一技术对古建筑物进行扫描之后，可以快速得到关于古建筑物的高精确度还原三维模型，借助计算机，可以直接对三维模型进行加工处理和逆向重建，具有很强的实践效果。例如，若古建筑物某一部位存在较为严重的损坏，借助三维激光扫描技术得到关于古建筑物的模型之后，可以快速还原出古建筑物的原貌，并在此基础上制定古建筑物的逆向还原修复方案，以此实现对于古建筑物的高效保护，同时为古建筑物研究工作提供支撑。
2.4 应用于城市地下空间测量
在房产开发和建设过程之中，地下空间通常被设计为停车场，在正式进行停车场建设前，需要对地下空间进行系统测量，由于地下空间的光照条件一般较差， 因此使用人工方式组织测量时，通常容易出现错位和其他细节性漏洞，导致所获得的空间数据信息准确性不足。与此同时，由于地下空间控制网的布设难度一般较高，大部分都需要从地表引入控制点才能完成布设，但由于控制网中导线的长度并不统一，因此这一布设难度难以保障测量的精确程度，并且工作效率较为低下，容易导致整个房产施工工期滞后。此外，传统测量方式所得到的数据为二维数据信息，无法直观呈现地下空间的空间效果，因此不能满足对地下空间结构进行分析、制定整体建设方案的实践需求。通过应用三维激光扫描技术，可以有效解决这一问题：首先，在地下空间的入口和出口处设置控制点并展开测量（三维控制点坐标总数≥3）；接着，按照地下空间中的行进方向进行扫描，确保相邻两个测距站比例重合度相同；接着，输出通过扫描所获得的数据，之后使用计算机软件完成数据拼接；最后，处理数据，得到关于地下空间的数据。
结束语：
作为一项拥有诸多突出优势的测量技术，三维激光扫描技术具有广泛的应用前景和应用范围，测量人员应提高对于这项测量技术的重视力度，将其应用于土方量和体积量测量、采空区测绘、古建筑物测量及城市地下空间测量等多个方面，力求提高测量的精确程度并提高经济成本控制水平，提升整体经济效益。
参考文献
[1]杨三.三维激光扫描技术在文物建筑勘察中的应用[J].施工技术,2020,49(21):15-17.
[2]李杰林,杨承业,胡远,周科平,张孝平,刘锐凯.无人机三维激光扫描技术在地下采空区探测中的应用研究[J].金属矿山,2020(12):168-172.
[3]周晓卫,刘鹏程,田旦,李甫群,王亚军.三维激光扫描仪在地下空间测绘中的应用[J].城市勘测,2020(06):127-130.
[4]曹娟.三维激光扫描技术在BIM中的应用[J].信息技术与信息化,2020(12):87-89.
[5]钟棉卿.基于三维激光扫描技术的城市建筑外立面测量[J].北京测绘,2020,34(11):1606-1609.