北京市测绘设计研究院北京市100038
摘要：工程测量过程中会使用到许多的测绘技术，如今，三维测绘技术已经开始被应用于工程测量工作中，但是许多人对于三维测绘技术还不是很了解，基于此，本文就三维测绘技术展开了相应的讨论。本文提到了地面三维测绘技术在工程测量中具体的应用途径，并进行了集中举例，同时也将三维测绘技术与传统测绘技术进行了相关的比较，集中讨论了三维测绘技术的未来发展前景和今后的应用方向。
关键词：三维激测绘技术；工程测量；应用
引言：三维测绘技术主要是通过激光扫描技术来实现的，当激光扫描到了一段距离时，就会通过扫描镜对检测到的范围进行三维坐标和纹理信息的监测，然后进行具体的三维原景重现工作。三维激光测绘技术是测绘领域的一次技术革命，其实三维测绘技术又被分成许多不同的种类，其中地面三维测绘技术是被应用的最广泛的一项三维测绘技术，许多的测绘人员都开始采用这种测绘技术，所以，本文也对地面三维测绘技术在工程测量中的具体应用进行了集中讨论。
一、技术背景
1.三维激光扫描技术概念
三维激光扫描技术是从繁琐实体结构和实践中得出该目标的三维数值和模型，它能根据激光扫描测量的方式，为目标的局部或整体进行详细的检测，使其获得目标的面、线、体等三维数值，和检测对象的采样点相结合，被称作“距离影响”和“点云”。根据测量仪器和扫描目标间存在距离长短来实行划分，三维激光扫描技术能分为近距离、中距离、远距离三类，三类距离本身的准确度都是不同的，所以适合的对象也都各不相同，中、远、距离激光扫描可以用在大规模场景建设中，近距离激光扫描技术因为它自身的精准度相对较高，所以可以应用在小型物体的三维准确建设中。
2.LeicaHDS3000三维激光扫描技术的特征
LeicaHDS3000三维激光扫描仪是Leica公司高清测量仪器的主打产品。在工作的时候，扫描仪可以沿着水平面上顺时针方向依次转动，仪器自动进行分析并记录出激光的回导信号。通过计算后获得的内量数值，会通过缓冲分块后经过TCP/IP协议传递到数值记录仪器中，并用数值库的规定格式进行储存。LeicaHDS3000三维激光扫描仪可以达成水平与垂直第一视角范围的扫描，并且同时能得到扫描点的颜色资料。有效距离为三百米，采样密度最高为一毫米，扫描的速度可达到每秒四千点。
3，后期处理软件
CycloneCyclone是LeicaHDS3000三维激光扫描器与之相匹配软件，也是三维激光扫描技术的重要软件设备之一。Cyclone能够管理大量的数值资料，并及时扫描测量物体，设定照相机的曝光清晰度，对数值采集录入并进行处理，还能根据标靶和点云达成点云连接、数值分量处理与管理性能，可按照点云自动形成曲面、平面、弯管、圆柱等多个几何体，并自己构网和形成等高线，根据点云的薄厚形成点云切片，可以传递出ptx、dxf、txt等各种不同数值的形式。Cyclone还具有正摄影像传出作用，CAD用户能在改正后的图像上得出准确的二维线划图。
二、现场数据的采集
因为激光自身带有独特的物理特点，和激光扫描仪的功率会受到限制，LeicaHDS3000型三维激光扫描仪可以扫描三百米之内的物体，最大误差是六毫米，五十米处的最大误差是两豪米。并且，因为扫描仪使用的是铅酸电池，所以它的工作时间也是有限制的，详细的扫描步骤如下：先知道控制点数据，在对整体天幕钢结构进行粗扫描，然后对立柱的焊接部位进行细扫描，并且确保对每个焊接补位都有两台机器同时扫描，并覆盖百分之五十的表面，为后期处理创造了最佳的条件。东、西两部分一共要扫描八个站点，总共的工作时长为两个工作日。除了布置现场和其他准备工作之外，真实的扫描时间为十个小时，扫描面积是一万平方米，所以它的工作效率还是比较高的。
三、后期数据的处理
1.统一坐标系的创建和导入
扫描现场的两端距离比较大，东西两端的距离为五百米，要采用分段式的方法来逐步测量。但是现场仍在继续施工，这就使操作的难度大大提升，并不能只依靠动靶标点来对坐标进行传输。所以，把大地坐标系当成工程测量中的唯一坐标系。具体的方式有：在在对美段进行测量的时候，都要固定的靶标点来作为把控点，然后在把把控点和各个站点点云连接，连接之后的点云坐标系则视为大地坐标系。
2.扫描准确度验证
检测人员在现场一共放置了十八个靶标点，使用全站仪检测出的准确大地坐标值，并在东、西两部各选用三个靶标点来作为把控点。在每站开始扫描的时候，每个部分会同时扫描和各自相对应的把控点。在后期的处理时，将控制点的坐标按顺序录入到文档里，导入Cyclone并存为一个scanworld，然后在和点云相结合，所以结合后的点云都具有代表性。三、三维激光扫描在工程检测中的使用与研究
现如今，随着三维激光扫描技术的迅猛发展，以往的绘制方法也渐渐被广泛使用，主要的使用领域有对土方的体积进行测量。地面三维激光扫描技术进行测量时，不再仅仅只依靠于人工操作，还能更加准确的取得代表性地形的特点并用其它的方式表达出来，数据的准确性高并且提高了效率，而且大大提升了测量人员的工作效率，从一定基础上节约了社会成本。土方测量与体积的测量是工程中必不可少的项目，三维激光扫描技术可以根据大量的点云数据收集技术在土方量计算方面能比以往方法更加的快速精确。所以，三维激光扫描技术在施工中有着广泛的使用，并起到了它的使用价值。并且，能使工程测量更加的简易化。
四、固定式三维激光扫描在工程测量中的应用
1.在地形图测绘中的应用
在地图测绘过程中，通常会遇到许多难以测量的其余，比如悬崖和断壁区域，此时，就需要激光扫描技术的帮助了，想要通过这种无接触的方式对地貌进行测绘，就必须采用三维激光扫描技术，以此来提取区域性的地貌特征，然后相关人员再根据已经扫描到的数据进行编辑，最终绘制成地图。
2.在土方量计算中的应用
在工程测绘领域，土方量计算主要通过应用ＧＰＳＲＴＫ、全站仪、水准仪等仪器，测绘地表高低不平的特征的三维坐标，构建ＴＩＮ计算得到土方。该方法的不足之处在于，需要野外采集大量的散点，工作量大，且采样间隔较大，精度较低。而采用地面三维激光扫描技术测绘和计算土方量，则可以降低外业工作强度，提高结算精度。
3.在道路竣工测量中的应用
道路竣工测量最重要的工作是获取道路的样图和纵横断。应用传统方法，需要用水准仪等仪器进行逐点测绘道路高程，外业工作量大，且内业数据处理自动化程度不高。利用地面三维激光扫描技术测绘道路样图和纵横断，可以降低外业工作强度，提高外业工作效率近４倍。
结语：三维激光扫描技术与传统测绘手段相比，已经展现出了许多的优越性了，最突出的优点就是能够通过无接触的手段对任何地形地貌的区域进行扫描测绘，并且测绘数据十分精准。但是，该技术在具体的应用过程中仍然存在着许多问题，只要逐步的将这些问题解决了，才能够最大限度的降低仪器的成本，也能够在一定程度上提高测绘标准，以便于该技术在今后能够被更好的应用到各种测绘领域中。
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