道路工程測繪三維激光掃描技術應用

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摘要:現代科技快速發展的背景下，道路工程測繪中應用三維激光掃描技術，為提高測繪準確性提供了技術保障。本課題在簡要介紹三維激光掃描技術基本內容的基礎上，深入分析了道路工程測繪中三維激光掃描技術的具體應用，以期為充分發揮三維激光掃描技術應用價值，切實提高道路工程測繪準確性提供一些具有參考價值的建議。

關鍵詞:三維激光掃描技術；道路工程；測繪；應用

道路工程作為現代交通體系的重要組成部分，在國民經濟發展和人們生產生活中扮演重要角色。可見，強化道路工程施工質量的重要性。而道路工程測繪作為道路工程施工的基礎性工作，因道路工程施工行業的快速發展，傳統測量技術無法滿足現代道路工程測繪精度要求，使用現代高科技設備和技術提高道路工程測繪精度是測繪工作發展必然趨勢。三維激光掃描技術作為現代高科技測繪技術，廣泛應用在道路工程測繪中，可進一步提高測量數據的精度，且可以對測量區域進行空間描述，從而有助于進一步提高測量數據的參考價值，進而有助于推動道路工程測繪行業的長遠發展。

1三維激光掃描技術基本內容概述

三維激光掃描技術的應用，通常以固定方式進行。基于固定式的三維激光掃描技術測繪，測量原理如同全站儀測量原理，運用專業計算機系統及其相關技術軟件，高精度控制掃描儀器，待掃描儀器獲取完整圖像之后，工作人員需對圖像展開針對性的綜合處理。需強調的是三維激光掃描技術并非用于工程項目某個點的掃描，而是用于工程項目某個范圍的掃描，且掃描獲取的數據主要以點位數據形式為主[1]。基于固定式的三維激光掃描技術測繪具有一定的優勢，如測繪結果精度高、測繪范圍廣泛等。三維激光掃描技術的工作原理是激光測距，通俗來說就是在道路工程所處區域測量不同地方的距離，并在設備運轉過程中，采集和整理各項測繪數據，以此獲取完整的道路工程測繪數據。在此基礎上，相關技術工作人員通過建構、編輯、修改等一系列操作，生成通用輸出格式的三維數字化模型[2]。如下圖1所示，為三維激光掃描技術測繪作業流程圖。值得注意的是，道路工程測繪中應用三維激光掃描技術，通常涉及掃描儀、電源、控制器，相比一般三維掃描方式，有顯著的區別，集中體現在道路工程測繪中掃描對象并非單一物體，而是一片區域[3]。因此，道路工程測繪中應用三維激光掃描技術，需構建以掃描儀為原點的三維坐標體系，橫向面為X，垂直面為Y，與掃描面立面垂直的面是Z，以此對掃描位置進行三維定位，且可以在整個掃描過程中，掃描儀可以快速、自主轉動，具有掃描范圍廣、測繪數據精度高等優勢[4]。

2道路工程測繪中三維激光掃描技術的具體應用分析

2.1在數據采集當中的應用

基于道路工程測繪過程中，其數據采集一般會設置少量的測站，一方面省略原始海量數據量；另一方面確保測繪數據的精準[5]。在道路工程測繪過程總采集數據涉及：標靶位置、掃描儀以及測站數等。并且，在點云數據和紋理數據獲取過程中一般會實施同步操作方式，其目的是便于后續數據匹配工作高效完成。基于此，掃描工作需遵循依次原則，確依據相關規定選擇對應的采樣標準，具體技術方法如下：a.標靶和控制點的測量及分布。數據采集期間，因為三維激光掃描設備和被掃描物體會產生的夾角存在差異，使得其空間分辨率也存在差異，造成這類變化的主要原因在于掃描儀測距不同而造成。道路工程的測繪工作的完成，往往要設置多個測站，以此提高測繪數據的精度。之所以如此，是因為數據精度與掃描距離和點的精度息息相關，且測量工作中具有較大幾率受到其他障礙物的影響。所以，考慮到點云拼接的成功，需在相鄰測站的重合位置將三個或者以上的標靶設置好，并依據掃描儀的測距，有機整合道路工程測繪數據。b.采樣的間隔掃描。采樣的間隔也要合理控制，原因在于間隔過大會直接影響后續數據處理，反之間隔過少，會采集到大量數據，給后續數據傳輸和保存增加負擔。可見，科學合理設置采樣的間隔非常作用。一般，基于視力觀察條件良好狀態下，有必要確保相鄰的測站之間存在點云的重疊區域，并且測站掃描距離需控制在30-50cm范圍內；如在視力觀察條件缺乏的情況下，掃描對象測量工作要想高質高效完成，唯有依據測量工作要求，選擇合適的位置設置一定數量的掃描站，并考慮適當增加掃描站，以此保證測繪結果的有效性。

2.2數據處理中應用三維激光掃描技術

點云數據處理過程中，往往要確保不同站點獲取的點云數據匹配度高，主要涉及：點石匹配、噪聲消除、坐標轉換、圖像匹配等，將點云數據進行目標構模即定量分析，然后將增加于同一三維空間坐標系內，實踐操作中，常采取如下方式：a.借助GPS獲得道路工程中各個掃描點的具體坐標，后導入獲取的點云數據，即可在同步處理各項數據的基礎上，獲得比較準確的點云地理位置。噪音數據相比點云數據，最大的差異在便是缺乏規律，且主要表現為不連續、雜亂等特點。如車輛、樹木等一些無價值的道路測量數據，在此類數據剔除處理中，可緊緊圍繞噪音數據的特點，將其及時刪除。并且，需對點云構建目標模型進行分割出來，將其當做道路工程特定區域的地理樣貌特征信息資料，進一步選擇清晰的紋理圖像，和點石相匹配。b.三維激光掃描過程中，若連續獲取同樣的掃描目標，要進行數據抽隙處理，以此便于后續數據傳輸、處理和存儲。之所以如此，是因為采集的點云數據量過多，必然會影響后續整理歸納。c.點云拼接。不同測站采集的數據都是一些不連續、重疊的獨立數據，唯有將各點云數據拼接在一起，后將其拼接完成的點云數據放置在建立好的準確性三維坐標體系中。d.平面虛擬測量。點云數據在拼接處理之后，雖剔除了一些非地貌影響數據之后，但是與現實情況存在一定的差異性，無法保障其數據的真實性，從而無法保證數據的應用價值。之所以如此，是因為道路工程測繪過程中，若點位過于密集或者分布不均勻，必然會高線混亂，無法保障測量數據的真實可靠性。而平面虛擬測量就是將點云拼接獲取的數據與CCD相機拍攝的圖像有機結合起來，后在圖像當中標識各數據尺寸，標明高程點信息，形成道路工程施工所需的地形圖。e.點云數據處理時，若出現等高線不完整、變形等問題，可采取手動方式進行點云數據的修復，期間可以結合影像資料或現場照片將高程做好標記，在形成輪廓之后，進行局部的修改處理。通常情況下，這種操作廣泛存在于道路工程所處區域地形圖編輯過程中，需對等高線的圖形和地面物體的圖形重疊進行詳細編輯，以此剔除一些無價值的物體數據，以此保證地形圖的繪制質量。

3結論

總之，道路工程測繪中應用三維激光掃描技術，具有一系列優勢，如測量數據精度高、測量工作效率高等。因此，道路工程測量中，需加大三維激光掃描技術的應用力度，并在實踐中重視三維激光掃描技術及其應用的研究，以此不斷提高三維激光掃描技術應用價值，推動我國道路工程測繪行業進一步發展。

參考文獻

[1]萬飛,許小金.三維激光掃描技術在道路工程測繪中的應用[J].中小企業管理與科技,2018,(14):114-115.

[2]張國梁,董曉燕.地面三維激光掃描技術在道路工程測繪中的應用[J].中國房地產業,2018,(14):241.

[3]劉祥.地面三維激光掃描技術在道路工程測繪中的應用[J].建筑工程技術與設計,2017,(28):149.

[4]劉聰聰.地面三維激光掃描技術在道路工程測繪中的應用[J].低碳世界,2017,(13):138-139.

[5]高瑞金.三維激光掃描技術在道路工程測繪中的應用[J].現代職業教育,2016,(30):240.

作者：楊朝興 劉韋華 謝梅秀 單位：江西省煤田地質局測繪大隊