山东省第七地质矿产勘查院 山东临沂 276000
摘要：三维激光扫描技术属于当前非常先进的技术之一，能够在测量领域中发挥重要作用，在地质测绘中的应用三维激光扫描技术能有效地捕获空间数据，使用激光扫描测量方法，了解其空间信息和数据，在地面上形成专业的图像数据和显示功能。构建的三维模型图为工程建设提供了一种新的技术方法，并且在工程测量中具有很好的应用前景。
关键词：地质测绘；三维激光；扫描技术；具体应用
1三维激光扫描技术的分类及原理分析
按照测量方式可以将地面三维激光扫描技术分为移动式激光扫描技术和固定式激光扫描技术[1]。固定式三维激光扫描技术的应用更加广泛，使用频率更加频繁，该技术比较类似于全站仪，但是又与全站仪不同，不同之处在于该技术获取的“点云”数据，而且具有精度高、范围广、速度快的特点，其野外操作方式比较简单。另外一个类别的扫描技术是以车载平台为基础，这种技术还出于探索阶段，所以其应用没有固定式激光扫描技术广泛。三维激光扫描技术的核心原理就是通过使用激光进行测量距离，，当其处于工作状态时，就会不断对数据进行采集和处理。通过使用激光，然后得到扫描反射接收的激光强度，然后对其进行匹配颜色灰度（如图1）。
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图 1 三维模型
2三维激光扫描的优势
2.1大数据采样
三维激光扫描可以快速获得大面积被监测物体的空间信息，使用该技术能以极快的速度获取被监测物体的三维信息，甚至可以达到对实体的三维信息进行实时动态监测的程度，因此，可以将其运用到建筑物形变监测之中。
2.2非接触性
三维激光扫描系统主要是利用脉冲信号的发射以及对被监测物体反射回的脉冲信号进行分析，从而获取被监测物体的外部形态信息。在一系列的过程中，都不需要人工接触被监测物体，这种优势可以将此种技术直接应用在危险区域或者工作人员无法凭借自身力量达到的地方。
2.3动态实时性
三维激光扫描内部系统可以主动发射激光信号，通过对反射棱镜发射回来的信号进行分析，进而获得被监测目标的数据信息，这种测量方法不受气压、光照等外界环境限制，可以在全天的任意时间段进行实时监测[2]。
2.4精度高、密度大
激光扫描测量可以快速获得较大面积的被监测目标的空间信息，对被监测目标直接进行扫描，从而对目标特征进行描述。它主要运用浓密的网格以及庞大的点阵获取目标信息，所以每个采样点之间的距离都很小。
2.5穿透性
激光自身具备一定程度的穿透性，可以直接穿透不太茂盛的植被，直接到达被检测物体的表面，在短时间之内获取大量点云数据，该信息可以对被监测物体在不同层次的几何信息进行有效描述。
3三维激光扫描技术在地质测绘中的应用
3.1地形图测绘中的应用
由于我国地形复杂，存在断臂或者悬崖等区域很难通过常规测绘方式获取，于是可以通过使用固定式三维激光扫描技术对复杂地形进行测绘。使用该方式对地形图进行测绘的主要过程为首先在点云数据处理的基础之上，然后获取相关要素的特征点，最后对这些特征点进行编辑，就能够得到地形图，其具体流程如下：
1）特征点提取和绘制。
特征点提取就是将地面的特殊物体进行提取，其中需要使用到地面三维激光扫描技术中的数据处理部分，通过人工提取电线杆中心点、建筑物角点等位置，然后将获取的特征点安装相关的格式进行传输，目的在于将其传到大比例尺数字测图软件中，于是可以通过该软件进行地物测绘。
2）等高线生成。
完成地物测绘之后，其中会存在某些不满足要求的地物或者植被等，所以需要将这部分的点云数据进行清除，这种清除方式最好是将人工和自动相结合进行使用，能够增加准确度。在数据剔除过程中可以使用平均面迭代法，使用该方式的主要操作流程为首先将非常明显的非地貌数据进行删除，剩下的数据就比较难以观察，所以将所有数据平均面进行计算，然后将距离该平均面比较远的数据进行删除，此时还不足以删除所有的非地貌数据，需要对其进行迭代，一般情况下需要迭代5~6次，才能够获得精确度比较高的地貌数据。
3.2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量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）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。
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量，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[3]。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。
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量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。
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。而当目标测量距离加大时，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。在测量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。
5）DEM数据补充要点为了减少视场角等因素对激光三维扫描结果的影响，在实际测量中可以结合无人机技术来对扫描漏洞以及盲区进行补测，并获取内插DOM高程值。再通过对DEM高程与DOM高程差的计算来对相关坐标高程差进行解算，从而提高激光三维扫描DEM高程精度。
结束语
综上所述，随着我国国民经济建设的发展以及科学技术水平的不断提高，测绘技术也取得了明显的进步。特别是三维激光扫描以及无人机技术的广泛应用，极大地促进了测绘技术的现代化发展。无人机航摄测量技术具有较高的适应性和灵活性。而激光三维扫描技术则可以直接对空间物体进行扫描并获取其空间信息。这两种新技术在测绘工作中的应用有效的提高了测绘的精度，减轻了测绘人员的工作强度，降低了外业测量的技术难度，同时也使得测绘效率有了显著的提升。
参考文献
[1]周文婷.浅谈三维激光扫描技术在地籍测绘中的应用[J].科技创新与应用，2015（18）.300-300.
[2]吕翠华，陈秀萍，张东明.基于三维激光扫描技术的城市三维建模方法[J].科学技术与工程，2012（10）：166-170.