王迪欧 丁亚君
浙江省水利水电勘测设计院 浙江杭州 310002
摘要：道路工程勘察测量工作是工程建设的基础与保障，因而测量质量广受人们的关注。现阶段，随着我国社会经济的快速发展，道路工程的作用愈加重要，对道路工程测量的要求也越来越高。因此，传统的测量技术已经较难满足当下道路工程测量的需要，因此应当引入当先的新兴技术。基于此，本文首先对三维激光扫描技术进行阐述，进而深入探究了其在道路工程测量中部分场景的应用。
关键词：三维激光扫描，道路工程，测量，应用
引言：道路施工测量作为道路施工质量的基础和保证，有助于道路工程建设的开展[1]。当下，随着建设项目的快速增加，通过调研可以发现，新技术方法正在不断开发并应用于实际测量过程。在道路测量工作中通常使用现代技术手段和设备，但通常只能应用在较为平坦的路段，并且无法将测量工作和测量数据三维化，因此测量数据在实际应用过程中通过无法将结果进行准确的展示。随着技术的进步，三维激光扫描技术已经引起人们的注意，并越来越多地用于道路工程测量中。使用三维激光扫描技术进行道路工程测量不仅可以使测量数据三维化，而且可以在空间上描述测量区域，从而使测量数据更准确，参考值更高，有助于道路工程测量的长期发展。
1.三维激光扫描技术相关概述
三维激光扫描技术主要采用激光测距原理，其通过记录要测量表面上大量密集点的3D坐标，根据相应的反射率和纹理信息，可以快速构建测量对象的三维模型，进而将点、线、面以及文字等展示在地图数据信息上[2]。三维激光扫描技术具体包括数据采集的硬件部分和数据处理的软件部分。根据不同的载体，又可以分为航空、车载、地面便携三种类型[3]。它采用扫描技术来测量待加工工件的尺寸和形状，主要用于逆向工程、表面读取、工件的三维测量场景中。对于现有的三维对象（样本或模型），无需技术文档即可快速测量对象的轮廓收集数据，并且可以对其进行配置、编辑、修改进而产生通用输出格式。三维激光扫描技术的核心是云、建模、空间网格扫描等模块。其中，空间网格扫描是最为关键的技术。此外，三维激光扫描技术的原理主要如下：道路测量中使用的三维激光扫描由三部分组成，即扫描仪、电源和控制器。与常规的三维扫描不同，在公路测量中，被扫描的对象通常为一个区域，因此道路工程中使用的激光扫描仪具有一组独立的坐标系，这些坐标系确定扫描仪的位置。
在实际的道路建设中，主要分为两个方面：新建道路和修护道路。新建道路需要首先获取大面积的地形图，从而能够使新建道路的选择更加方便和安全，而能够在具备大型地形图上显示的能力。通过了解每个区域的地形和特征，有助于减少不必要的成本，并可以提高效率。如果需要修护道路，则必须对原始道路项目中的所有公交车站和交通建筑物进行重新规划。使用传统技术调查和绘制道路项目不利于道路项目设计，一方面工作人员需要开展大量的工作，另一方面还容易在测量过程中出现数据失真等问题，并且还难以确保员工的人身安全。因此，三维激光扫描技术的发明在弥补道路测量技术的不足的同时，在道路工程测量中也取得了长足的进步。
2.三维激光扫描技术在道路工程测量中的应用探究
2.1道路维修初步测量
在道路维修过程中，通常需要考虑道路的实际运行情况。因此，在维修时，通常情况下道路的车流量较大，车辆的行驶速度也较快，道路所承受的压力相对较高。因此，应当对道路开展定期的巡视巡检工作。在维修期间，还需要妥善调整维修时间，避免出现因维修车道而导致的交通堵塞问题。
对于一些车流量极大的交通枢纽，人们的出行需求极高，即便规模再小的维修也会耽误交通的出行。为了确保维修过程的效率和道路的通畅度，可以使用三维激光扫描技术来减少初步测量工作对道路正常运行的影响，并便于为之后的维修和施工工作奠定良好的基础。通过使用此技术，可以借用应急车道或在车辆较少的区域进行测量。在这一类区域中设置测量站点，并在一定范围内执行三维激光扫描，以获得想要收集的数据。借助当前用于过滤和分析数据的计算机信息化技术，可以进一步提取有效数据。在数据拼接的过程中，必须将拼接错误控制在行业允许的范围内。然后将其与传统的测量操作相结合，以建立测量和制图数据的横截面图或纵截面图。通过该技术的应用，大大提高了初步测量的效率，降低了对交通的影响。
2.2在山区道路中的测量
山区道路测量通常需要在道路中心线的两侧设置一定的测量指标。由于山区公路经常崎岖不平，所在的地区环境较为复杂，传统的测量工作流程通常较难实现，即便开展所投入的工作量也较大，难度系数极高。而采取三维激光扫描技术则能够较好的应对此种问题，在一定程度上减少工作量，提升工作的效率。然而，应该指出的是，该技术在山区道路上的应用也有一些缺点，因为该技术的发展尚未成熟，因此在某些特殊环境中的应用还不够完善。例如，在某些森林地区，还需要对该技术所测量的结果进一步度量。如果误差很大，最终结果将不令人满意。因此，在山区道路的测绘中，有必要对周围环境进行调查分析，最后根据实际情况决定是否采用该技术。
2.3城市道路测量与制图
由于城市交通网络必须考虑到城市建筑对道路的影响，因此现有的城市道路通常是复杂而密集的，特别是在一线城市的交通干线中，传统的测量和制图操作非常困难，且在开展测量工作时还应当首先考虑时间的问题，应当有针对性的避免在某些交通高峰期，测量和制图操作受到极大影响。因此，相关部门或企业可以考虑运用当下新兴的三维激光扫描技术，在较少影响交通的前提下，大大缓解工作人员的工作量。
3.总结
综上所述，相比于传统的道路工程测量技术，新兴的三维激光扫描技术具有较为突出的特点，即数据量大、安全性高、范围广、准确性强等。作为一项具有时代意义的技术变革创新，其在道路工程的测量工作中具有极强的应用价值与意义。本文首先对三维激光扫描技术进行了相关概述，对技术的特点以及原理做出相应的解释，并对应用的意义做出分析。继而通过深入探究识别出相应的应用场景,即在道路维修中的初步测量，对于测量山区道路的相关数据，以及对于城市道路测量与制图中。本文相关研究成果以期能够为我国道路工程测量工作提供相应的解决思路，并为促进在实际的工作中引入新兴技术，助力企业快速发展，工作效率进一步提升。
参考文献：
[1]张汎,王晓江,王志平,萧岩,李郑,杨玉淮,贾渝,杨树祺,范励修,李福普,柳浩,陈卫权,石中柱,谢产庭,张爱江. 道路工程篇[A]. 建设部工程质量安全监督与行业发展司、中国土木工程学会.工程建设技术发展研究报告[C].:中国土木工程学会,2006:54.
[2]左超,张晓磊,胡岩,尹维,沈德同,钟锦鑫,郑晶,陈钱.3D真的来了吗？——三维结构光传感器漫谈[J].红外与激光工程,2020,49(03):9-53.
[3]《中国公路学报》编辑部.中国交通工程学术研究综述·2016[J].中国公路学报,2016,29(06):1-161.