三维激光扫描仪和车载移动测量系统在工程测量中的应用分析

三维激光扫描仪和车载移动测量系统在
工程测量中的应用分析
摘要：科学技术的飞速发展，科学技术在建筑工程领域的运用，使建筑工程
的发展速度有所提升，工程测量领域中运用三维激光扫描仪，获取目标测量数据，构成三维模型图像，提升了工程测量的效率。

而车载移动测量系统可以快速获取
三维几何信息，全天候、无接触主动观测的优点，提升了工程测绘的速度。

本文
分别对三维激光扫描技术和车载移动测量系统进行了案例分析。

关键词：三维激光扫描仪；车载移动测量系统；工程；应用
前言：工程测量是个数据量繁杂的工作，以往都是人工测量，而在采集信息，整理归纳信息方便往往收施工环境、人员不齐的影响，无法实现数据的及时性、
高效性。

现代科技的发展，为工程测量提供了便利，利用智能信息技术与合理的
管理方法进行综合作业，对工程测量的效率有了很大程度的提升。

三维激光扫描
技术利用了激光测距的原理，实现了数值的信息化，实现了点位测量和云图密度
分析的目标。

车载移动测量利用了国际领先的导航地位技术，对测量目标精准定位、不影
响施工，与航拍成本相比，费用低，测量速度快，通过获取激光点云数据，进行
数据分析，以此为工程建设提供更准的资料信息。

1三维激光扫描仪的工作原理
目前三维激光扫描技术有两种形式，固定式和移动式。

其中固定式操作流程为，选择测量站点位置，根据测量时间，进行点云数据汇总分析。

并且通过技术
处理形成三维坐标，具有操作简单、高精度、范围广等优势。

该技术的移动式，主要是利用车载平台进行移动式定位扫描，利用GPS系统、IMU系统，同时结合该技术组成完整的运转系统，灵活性更高，数据采集范围广、速度快的特点。

该技术的主要核心工作原理为激光测距技术[1]。

扫描仪在运行工作时，对目
标进行数据的反复采集和处理。

接收设备根据激光的强度测量出目标对象的距离值，进行颜色的灰度匹配。

从这个工作流程可以看出，扫描仪作为原点，定位测
量过程形成了其他点位坐标，三点坐标的形成，对数据的采集与分析，提供了大
量的信息。

测量原理如图1所示。

图1三维激光扫描仪的测量原理
2三维激光扫描仪特点
三维激光扫描技术作为一项不断发展，越来越成熟的新技术，在取得进步的
同时，也发展处了自身的优势特点：第一，机器小型且方便快捷，大小与全站仪
相似，只要有扫描仪的空间，就可以进行数据采集；第二，采集速度快。

采集速
度最高可达每秒数百万点；第三，扫描精度一般可达毫米级；第四，无需光源照明，可分别在白天、黑夜进行作业；第五，不分环境不分空间进行复杂对象作业。

3三维激光扫描仪在的应用流程
工程测量方向大致分为地形图的测绘、土方量的计算、竣工工程测量，还有
施工过程中的其他三维建模等方面，每一个方向都需要大量的数据支持。

这些数
据的采集准确性、精确分析性都会对工程建设起到影响，因此利用三维激光扫描
技术，能够提供工程更有保障的安全数据，操作流程如下：首先，对扫描地点进
行环境观察，实地探查，确定好采集点，安装扫描仪以及标靶，确认好采集点与扫描仪之间能够辐射整个测量区域，按照“先控制，后扫描；先整体，后局部”的原则进行扫描，并对扫描对象拍照，便于后期成像[2]。

然后，进行多点侧站设置，不同测站对范围内的3-4点进行精准扫描，找到标靶的中心问题。

根据多项数据确立三维坐标，作为数据配比的基本标准。

最后，结合数据与地形图像、测绘数据、环境体积以及工程资料进行分析。

4三维激光扫描仪的应用
接下来将对三维激光扫描仪在工程中地形图绘制、计算土方量等进行分析，包括车载扫描仪对道路工程的应用分析。

4.1地形图绘制
首先，在扫描完成的地面图像中找到特征点，比如树木、电线杠等。

特征点确定后进测量绘图。

其次，利用点云数据与大比例尺的数字测图软件进行结合。

利用软件自动生成等高线。

最后，利用已生成的等高线与实际环境和地形图进行叠加，使等高线更清晰完整。

该项目在地形图绘制方面，减少了人工外出作业的问题，同时提供了清晰的地形图。

但处理云数据过程太过重复、复杂。

从实际成效来看，效果不是很明显。

4.2计算土方量
利用该技术计算土方量时，首先要打造基准面，收集点云数据后与坐标系几何，利用最小二乘法计算，精准度替身，最后再结合高程信息打造基准面[3]。

不同工程，基准面的确定以高程为准，也会出现曲面等类型。

其次将地面上的基础设施以及植被等反复利用平均面迭代法进行剔除，保留地貌的准确数据信息。

最后利用基准面打造不规则三角网，然后利用三角网数据与坐标数据组合，生产数字模型，计算出挖方量和需要填方的体积。

土方计算流程如图2所示。

图2土方计算流程
4.3道路竣工测量
道路竣工测量可利用三维激光扫描技术的移动式方法，车载移动测量系统进行检测。

首先进行竣工区域资料收集和实地观察，拟定测量方案。

数据采集时，车载仪器需匀速行驶，在道路中心，远离建筑物与树木，保证扫描仪无物遮挡。

采集完成后，在开阔地带停车，静待系统进行数据分析生成影像。

与传统的非移动测量相比，车载移动测量方式，采集时间大幅度降低、外出采集更方便安全、可不分时段进行采集，点云影像数据呈现高。

图3道路竣工影像图
4.4构建三维模型
该技术可为不同环境不同空间进行测量，同时可以将测量结果通过点云数据的处理，生成三维模型。

因此，在对工程测量实现三维建模时，首先独立分析三角网以及构建软件的数据，其次，正摄影像要确保数据的数量和准确度，为整体建模提供详实数据。

最后，形成三维成像模型。

而该技术的三维模型能够更完整的体现建筑外形，具有很强的真实感。

总结：三维激光扫描技术以其实用价值在工程建设领域发挥着重要作用，提供了大量的精准信息，节约了人力物力成本，为工程安全实施提供了保障。

随着科技的不断发展，三维激光扫描技术也在不断的更新，强化。

该技术的应用领域也越来越广泛，越来越受到人们的关注和喜爱。

参考文献：
[1] 余成江, 孙睿英. 三维激光扫描仪和车载移动测量系统在工程测量中的应用[J]. 测绘与空间地理信息, 2019.
[2] 王青. 地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用[J]. 粘接, 2020(9).
[3] 戴勇. 基于车载移动测量系统道路施工测量的初步应用[J]. 城市建设
理论研究(电子版), 2019, No.289(07):152-153.。