三维激光扫描技术在山区公路测量中的应用

龙宪礼

[摘 要]随着社会经济的快速发展，道路工程建设项目越来越多，道路工程测绘的情况越来越复杂，地面三维激光扫描技术的应用，有效地解决了道路工程测绘中遇到的各种问题。本文中，笔者首先阐述了三维激光扫描技术的基本情况，然后分析了道路工程测绘的具体要求，最后详细探讨了地面三维激光扫描技术在道路工程测绘中的应用，希望能够为今后相关问题的研究提供一定的参考依據。

[关键词]地面三维激光扫描；道路工程；测绘

中图分类号：U412.2；P234.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）13-0275-01

道路工程的建设，测绘工作不可缺少，通过对道路工程测绘工作的开展，能够获取道路工程的具体信息，为道路工程的顺利施工奠定坚实的基础。地面三维激光扫描技术的应用，可以在现场扫描测量被测物体，并且扫描测量结构精度和密度均非常高，从而获取激光点覆盖的物体表面的具体三维坐标。作为道路工程测绘的重要手段，地面三维激光扫描技术已经被广泛的应用，实用性得到了很好的验证。

1.三维激光扫描技术简介

三维激光扫描技术是近些年发展起来的，在西方测绘技术比较发的国家，该技术的应用非常广泛，国内对于相关方面的研究也取得了重要的成果，在道路工程测绘、文物考古、水坝变形测量等领域均有所涉及[1]三维激光扫描技术的分类有多种，如机载三维激光扫描技术、手持三维激光扫描技术、地面三维激光扫描技术等，道路工程测绘中应用的三维激光扫描技术属于地面三维激光扫描技术。

相比于传统的测量技术，地面三维激光扫描技术有着很大的优势。传统的测量数据采集每次能够获取单点目标信息，操作起来虽然简单，但是存在速度慢、采点密度不够等缺点，在测量要求较高的工程项目中，往往会达不到要求而无法实现有效测量。地面三维激光扫描技术则不同，它是利用激光测距原理、水平、垂直的全自动高精度布进式扫描测量，尽管在操作起来比传统测量仪器复杂，但是它能够获得连续的、完整的、全面的全景三维坐标，时间短、速度快、记录进精确是其最大的特点，具有传统测量技术无可比拟的优势。图1是三维激光测量原理。

2.道路工程测绘的具体要求

道路工程根据完成情况，可以有两种划分，即新建道路和修整道路。新建道路在开工修建时，需要有大比例尺地形图作为依据，还需要获取工程横断面和纵断面方面的数据信息[2]。只有在获取到这些有价值的信息之后，道路工程选线的安全性才能得到保证，有利于之后的施工作业的进行。对于修整道路而言，需要重新规划沿途的公交站点、交通建筑物等，除了要大比例尺地形图、横断面和纵断面数据信息之外，还需要测量原有的交通设施。要想完成上述工作任务，传统的测量技术会遇到极大的麻烦，还不一定能够实现良好的效果，这就要求更加先进的测量技术的应用。地面三维激光扫描技术的出现和应用，满足了道路工程测绘的要求，取得了明显的效果。图2是地形测绘作业流程图。

3.地面三维激光扫描技术在道路测绘工程中的具体应用

3.1 道路扫描

利用地面三维激光扫描技术对道路进行扫描的时候，应当给将扫描仪架设于地面，架设的高度控制在2cm左右，所要测量的路面与激光束的位置关系不能是垂直关系。在对道路进行扫描的过程中，可能会存在一些问题，如点密度的均匀度不够，密度的差异性非常大，如延长外业时间，同时扫描近处及远处容易造成近处和远处的密度相差非常大。因此，可以采取分块扫描的方式，控制好各测量分块之间的距离，同时控制好外业时间，避免点密度不均匀、差异性大的问题，以此获取理想的测绘效果。

3.2 外业数据采集

地面三维激光扫描技术应用于道路工程外业数据的采集中，首要任务就是从全局角度出发对待测量的整个区域进行观察和分析，确定好测量范围，布置好各测绘点。对于道路工程的平面测绘而言，可以通过GPS系统对测绘点进行定位，获取空间坐标的具体信息，之后机关扫描各测绘点，从中得出测绘高程[3]。完成对每个测绘点的测量之后，标注好点位和地理坐标的关系，将测绘点位之间的距离控制在合理的范围之内。关于点位距离的设置，相互之间的距离不能过大，否则容易出测量盲区，但是也不能过小，否则获取的数据太过庞大。点位的设计必须保证每个测量点有微小的测量重叠，如果实际的操作过程中，道路工程测绘区域的通视不佳，可以适当增加扫描站数，直至全部的测绘工作完成。

3.3 内业数据处理

采集到的外业数据信息比较分散和零散，因此要对采集到的外业数据进行处理，将其规划到统一的坐标体系内，绘制出整个测量区域的三维坐标点，在操作过程中工作人员需要注意防止大误差的出现。其次，数据滤波和抽隙。由于各种内外部因素的存在，测绘获取到的点数据容易出现噪点，这些噪点的存在对坐标系绘制的精确度容易造成负面影响，进行数据滤波和抽隙处理，能够最大限度地提升坐标系整体绘制的精确度。最后建立道路工程测绘数据的横纵平面图。点云数据处理完成后，形成的是不规则的空间数据，因而需要对其进行适当的优化处理建立道路工程测绘数据的横纵平面图，可以方便对工程土方量的计算，实现对道路工程的整体施工方案的规划。

4.结语

总而言之，在传统的数据测量技术无法满足当前道路工程建设的情况下，地面三维激光扫描技术的出现和应用，满足了道路工程测绘的新要求，提升了道路工程测绘的效率和准确性，进而提升了道路工程施工建设的质量，促进了道路工程测绘工作的开展。

参考文献

[1] 马利，谢孔振，白文斌，等.地面三维激光扫描技术在道路工程测绘中的应用[J].北京测绘，2014，12（02）：48-51.

[2] 郁凯帆，蒋小琴.地面三维激光扫描技术在道路工程测绘中的应用研究[J].建材与装饰，2015，47（13）：187-188.

[3] 王水明.地面三维激光扫描技术在工程测绘中的应用[J].四川水泥，2017，24（01）：108-108.