孙卫海
天津市卓实测绘有限公司，天津 300000
摘要：三维激光扫描技术在航空航天、军事、医疗和其他相关的应用程序,以提高人们获取数据的精度,工程测量,如何有效掌握准确的测量数据在地面上,使用传统的人工测量方法是容易出错,而三维激光扫描技术可以实现点对面测量技术，不仅有利于促进工程施工方案的制定，还可以为地面交通提供准确的测量数据，这对推进地面工程测量建设和交通测量具有十分重要的作用。
关键词：工程测量；地面；三维激光扫描技术；应用
引言
在工程测量中采用传统方法不仅会降低测量效率，而且会降低测量精度。随着科学技术的不断发展，地面三维激光扫描技术属于一种新型的测量方式，已经在不同的领域发挥了重要的作用，具有测量速度快、精度高、操作方式多样等优点，所以本文对工程测量应用进行了分析，目的是为了促进我国工程测量的发展，提高其精度和效率。
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。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，如图1所示，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。三维激光扫描技术中使用的激光扫描仪就是以其内部为坐标原点，然后对目标进行扫描，一般情况下，将X轴和Y轴作为目标的水平面，其中Y轴就是扫描方向，Z轴就是垂直方向，于是可以得某点的坐标为，该坐标的计算公式如图1所示。
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图1三维激光扫描技术的原理
2地面三维激光扫描技术应用的具体步骤
由于在具体的测量过程中，三维激光扫描技术需要对扫描的数据进行采集与处理，数据采集的主要功能是对扫描测量的数据进行收集，在测量的过程中，需要对区域的平面数据、空间数据、地面高程数据等进行测量；而数据扫描的方式主要有三维激光逐步扫描的技术与标靶坐标扫描技术两种方式，在不同测量环境中，只有大型的建筑施工需要进行多站扫描测量来完成大型的三维图像生成，在扫描完一个模块之后，然后与其他模块进行拼接，形成一个完整的结构图形，为了保证每一个模块的扫描数据能够拼接，需要设置标靶的数量，在获得标靶数据的空间位置，然后再进行多站扫描图的拼接。由于不同的工程对施工的精度具有不同的要求，在进行激光扫描时，需要确定精确扫描的精确度，要工程施工的标准相一致，尽量减少因设置标准不同而带来的二次扫描。通过对地面三维激光扫描的工作流程可以看出，通过扫描后产生的数据比较强大，需要大量的数据存储空间，采用传统的测量工具是无法对数据进行在线处理的，只有将大量的云点数据导入后，利用软件工具进行处理，然后再制作地面图形。采用三维激光扫描工具，可以直接对数据进行处理，结合地面特定软件，将地面特征表示出来，得到地面的三维数据，在完成后的三维图像后，根据地面的个别特征，进行个别化处理，最终形成地面的三维扫描模型，采用三维激光扫描技术可以快速获取地面的数据与三维图像，大大提高工程施工的效率。
3地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用
由于三维激光扫描技术具有的独特优势，可以根据不同的场景来获取准确的数据与三维立体图像，为具体的建筑施工、交通管理等方面的测量提供了新的思路。因此，在具体的应用场景中，可以合理地应用三维激光扫描技术。
1）在交通工程场景中的应用。由于交通工程比较复杂，需要比较精确的地面测量数据，采用三维激光扫描技术对地面进行扫描，可以快速获取道路上的数据信息，加上对实地环境的考察，可以在很大程度上保证交通工程顺利开展与实施，同时也能够避免较大的漏洞与施工缺陷，降低交通工程施工的成本，提高道路施工工程效率与施工方案的适用性与可行性。特别是在我国城市环境不断发展与变化的过程中，城市交通也变得十分复杂，而且城市空间的地下管道、线网比较复杂，在对城市交通工程进行测绘时，采用三维激光扫描技术，可以及时对交通状况进行绘制，为交通建设提供完善的数据。
2）三维激光扫描技术在建筑测量中的应用。目前，在我国的城市化发展与建设中，一些翻修工程与保护工程项目等都需要进行精密数据检测，如果采用传统的测量工具进行测绘数据，往往与实际效果相差比较大，在数据完成之后，还需要进行人工调整才能满足要求，才能降低测量的图纸与实际测量数据之间的差距。而在古建筑修复方面，由于结构变形比较严重，建设时间比较长，采用常规的建筑测量手段难以完成，增加古建筑物修复设计的难度，同时也会影响着修复施工的进度。采用地面三维激光扫描技术，可以快速对古建筑内部空间进行全方位扫描、分析与测量，并能够按照建筑物结构变形的情况，制定有效的检测与分析，制定高效的修复方式，从而提高建筑施工的效率，降低维护成本。
3）三维激光扫描技术在工程变形监测中的应用。对地面大型建筑工程来说，有效地对这些大型建筑工程变形情况进行测试，直接影响着人们的生命与财产的安全，采用地面激光三维扫描技术，定期对大型工程进行扫描监测，可以获取海量的大型工程表面三维数据，然后利用软件对海量数据进行分析，实施大型工程的三维模型比对分析，可及时发现大型工程是否出现变形等不利因素，及时提出整改与维护措施，而且三维激光扫描技术采集数据的效率高，可以有效地对大型工程中的局部变形监测点的数据与应力变化分析进行监控，降低传统全站仪或GPS变形监测局部性与片面性，提高了大型工程监测的有效性。
结束语：
三维激光扫描技术是目前最先进的技术之一，可以在测量领域发挥重要作用，在工程测量中具有良好的应用前景。但是在工程勘察中也会注意技术的使用或者会出现一些缺陷，因为技术的发展比较短，现在的销售价格也比较昂贵;还存在扫描仪标定系统不完善的问题;对相关的处理硬件和软件要求都比较高。但是随着时代的发展，人类将对地面三维激光扫描技术进行深入的研究，其性能将变得更加完善，施工成本将变得更加低廉，在工程测量中会有更好的使用效果。
参考文献：
[1]董秀军.三维激光扫描技术获取高精度DTM的应用研究[J].工程地质学报，2007（03）：428-432.
[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.
[3]董秀军.三维激光扫描技术及其工程应用研究[D].成都：成都理工大学，2007.
[4]周华伟，朱大明，瞿华蓥.三维激光扫描技术与GIS在古建筑保护中的应用[J].工程勘察，2011，39（6）：73-77.