华北理工大学矿业工程学院测绘系
摘要：传统的测绘行业在对地质和国土进行测绘的过程中，采用的是逐一测量的形式，但是三维激光扫描仪的出现改变了这一现状克服了这种缺点，实现了全面扫描采集数据的方式。利用三维激光扫描技术，能够将被测物体的三维数据坐标快速获取，同时获取的数据比较全面且速度较快。本文主要从三维激光扫描技术在地质测绘中的运用方面进行相关论述。科技的快速发展，使得我国的测绘行业发生了日新月异的变化，我国国土测绘工作也进入新的发展时期，其中最为显著的表现就是趋向于智能化、自动化，这也对我国国土测绘工作产生着积极的影响。
1三维激光扫描仪在地质测绘领域的应用
1.1数据采集
在地质测绘过程中，运用三维激光扫描技术采集相关数据，其目的是为了了解被勘测地区的地质信息，对当地的基本情况有一定的掌握，例如说扫描仪的数据与标靶的方位信息。为了保障采集数据的准确性，通常选取站点较少的勘测区。这样就能够规避处理原始数据的繁琐所带来的麻烦。为了能够有效与后面数据匹配后面，可以借助点云数据，获得相关的信息，同时对数据了处理。选取采样标准时，必须严格根据标准的比例尺规格实行。
1.2数据预处理方式
预处理数据的过程中，要将激光雷达点云数据运用到其中，使用消除和分隔噪声、变换坐标、匹配图像以及点石匹配的方式进行处理。严格匹配来自不同站点的数据信息，同时对这些数据信息进行处理，将其统一到同一个坐标系之中。此外，还要完成好定量分析与目标构模的工作。其中方式的匹配是在定位系统的作用下进行，从不同的扫描方位获取详细的数据信息，把点云数据信息放置其中，进行相应地匹配，从而获取详细的地质信息。与此同时，分析处理遥感数据信息时，应在相应的标准下进行，利用地形采样来消除噪声。
1.3地面物体的提取和绘制
用激光扫描的方式，收集和处理扫描结果，同时，可以通过有关软件，将地质特点描绘出来。将其转换为相应形式，存储起来，同时导进相应的软件绘图软件。
1.4生成等高线
通过三维扫描技术无法准确获得地面信息概况，同时三维扫描技术有相对较大的扫描密度。因此，在测绘地形时，会因为点位密度过大造成分布不均匀分布的状况。如果运用这种技术扫描等高线，会获得混乱的等高线信息。所以，在使用三维激光扫描仪时，需要排除地形等因素的干扰，结合测绘技术的精度标准做出调整，利用调整之后的信息数据，运用相应的技术软件中生成等高线，从而实现对地质的测绘。
1.5绘制地形图
在绘制地形图时，需要准确将地面物体实际图形与等高线图形进行匹配，这样有利于绘制工作的平稳开展。但是在删除一些地形图数据后，会导致等高线出现缺失的状况，这样会对绘制工作造成很大的影响。一旦出现绘制工作不够完整的状况，就需要通过手动的方式进行修改，结合相关资料进行调整，绘制相关地形图。同时可以运用一些数据软件，推进地形图的绘制，并且将其进行完善，这样能够保证地形图的完整与信息的准确，完成地形图的绘制工作[4]。
图1等高线地形图
2三维激光扫描仪在国土测绘领域的应用
2.1确定点云坐标系统
在矿山测量中我们采用西安80º坐标系统，为了保持坐标系统的一致以及方便对后续数据的对比分析，每一次的外业数据采集均采用西安80º坐标，中央子午线为114°。
图2三维激光扫描仪
2.2点云数据获取
SX10三维激光扫描仪每秒可以获取26600个点，每一个点的测距精度均为2mm+2ppm，其有效扫描距离达600m，在完成一个测站后即可搬站，其过程和全站仪搬站类似，通过不停地搬站扫描从而获取全面的矿山数据。
通过去除噪声点云、地表植被和覆土后即可得到整个矿山的目标点云，在此基础上即可进行等高线自动生成，土方计算等工作。
在该矿山测量中，每隔6个月即对矿山进行数据采集，并将两期矿山点云数据进行叠加对比分析，从而直观得到矿山动态变化并计算此段时间矿山储量变化，为矿山开采监管提供数据支撑。
图3两期点云数据叠加
通过将两期点云数据进行叠加对比，可以得到矿山监测对比分析图，通过该图可以非常直观地看出矿山变化区域，同时可以绘制某一个断面的变化情况并将该断面导出到Auto-CAD软件中进行进一步的分析。
图4两期点云数据某个断面的变化情况
通过两期点云数据对比分析，软件可以通过微积分或者构建TIN格网方式自动快速准确的计算出矿山土方量变化情况，极大地提高了计算精度。
图5两期点云土方变化情况
3三维激光扫描仪优势
对于测绘外业来说，三维激光扫描仪优势是很明显的，因为在外业测量中，三维激光扫描仪有采集效率高，精度更准等功效，可以达到事半功倍的效果。三维激光扫描采用全自动扫描形式，测量速度十分迅速，运用这种方式可以确保的数据一致性，数据分布也更均匀，精度高。本人在使用三维激光扫描技术之前采用传统的测绘工具对矿山进行测量，不同的测量方式，得到的数据精度也是差距很大，对于这一点，我深有体会。同时，采用三维激光扫描仪可以节省大量人力物力财力，优点十分明显。
3.1三维激光扫描技术对安全生产具有极为重要的作用
传统的RTK和全站仪等测量方式均为接触式的测量，需要人工去到点位上进行操作，而矿山在生产的过程中存在着许多安全隐患。在这里三维激光扫描仪的优点就十分明显，因为三维激光扫描技术为非接触式的测量，只要将设备架设在一个安全的测量点，设备就可以自动进行数据采集，很大程度上提高了外业工作人员的安全指数，减少了工作人员的工程量和工作强度。
3.2三维激光扫描数据更全面，应用范围更广
三维激光扫描仪采集到的数据已经基本可以达到现场复制的那种效果，杜绝了数据缺失等问题的发生，也就杜绝了数据采集需要返工的情况，与此同时，三维激光采集的数据也极为丰富，该数据除了供国土测绘部门使用外还可以提供给安监部门、矿山设计等单位，提高利用效率，节约生产成本。
4、结语
在国内，三维激光扫描技术已经被普遍地应用，运用除了上文所述的地质勘测，矿山测量外，也有应用于地形测量、三维建模、智慧城市建设等方面，方便了人们的生产及生产。这种技术不但可以节约经济，还能够保证工程准确进行，三维激光扫描技术由于运作快速以及大数据丰富等优势，将对国土测绘工作带来巨大的促进作用。总而言之，在社会和科技的迅猛发展下，测绘技术得到了显著进步，测绘技术不仅为国土资源管理提供了重要信息，同时也有效带动了相关部门顺利有效的进行资源分配、信息决策和数据分析。
参考文献
[1]马玉德.基于矿山地质测绘的三维激光扫描技术研究[J].世界有色金属,2018(20):36+38.
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[4]王汉辰.三维激光扫描技术在古建筑修复中的应用[J].人文天下,2017(20):38-40.
[5]胡磊,彭劲松,叶波,陈海佳.三维激光扫描技术在地质灾害应急测绘中的应用[J].测绘通报,2017(09):154-155.