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摘要：随着三维技术、智能技术等科技的进步，数据获取的方式越来越先进。于传统的测量方式相比，3D激光扫描技术有着强大的优势，不仅能够对各种各样复杂的实体进行扫描，而且能够在电脑里根据扫描数据，制作三维模型。近年来，对于3D激光扫描技术的应用越来越广泛，在土木工程中也占据着重要地位。
关键词：土木工程;3D掃描技术;实践探究
传统的测量方法，存在着很大的局限性，而3D激光扫描技术在土木工程中的应用，很好的弥补了传统技术的不足，它的重点方向包括测量重构、变形监测和质量检测等。关于3D扫描技术内容关键及难点，现在国内外都有很多成功案例可以用来分析，可以帮助我们对该项技术的应用提供指导，完善现有的应用方式，促进3D技术的发展。
一、3D激光扫描技术在工程应用中的基本原理
测量重构、变形监测和质量检测，是3D激光扫描技术在土木工程中的原理应用。测量重构是指把测量的对象用3D扫面技术进行测量，获取它的三维点云数据，通过数学建模方式[1]，对扫描的内容进行重构三围模型，其中三维点云数据Pc={xc，yc，zc}。
在获得三维点云数据Pd之后，和被扫描的对象模型坐标Po进行对比分析，我们可以发现测量对象在运行磨损之后，和出厂前的数据差值Δd=|Pd - Po|，Po={xo，yo，zo}，出厂坐标Pd={xd，zd，yd}，这个过程就是对被扫描实物的质量检测。
把一直处在变化中的被扫描对象的三维点云数据Pi，和被扫描对象时刻变化三维点云数据Pi+1进行对比，我们能够发现被扫描物体的变化状态Δm =|Pi -P i+1|，Pi={xi，yi，zi}，Pi+1={xi+i，yi+1，zi+1}，着就是我们所说的变形监测。
在这三种类型的应用中，变形监测和质量检测的基础是要做好测量重构。
二、3D激光扫描技术的应用发展现状
三维激光扫描仪器的诞生，标志着地面三维激光扫描技术的出现，成为了继GPS之后，测绘领域的又一次重大革新。十几年来，三维激光扫描技术一直保持着迅猛发展的势头，扫描设备的质量和功能也在不断提高，大多数的硬件问题得到了良好的解决。现在市面上的三维激光扫描设备非常齐全，测量范围可达一千米，精确度可达到0.4毫米，速度可高达每秒四十万点。
三、3D扫描技术在土木工程中的应用方向研究
（一）测量重构技术在工程中的应用
在建筑施工测量、地质调查测量等众多方面，都有测量重构技术的应用;而通过和车载或机载技术的融合，对数字化城市建设以及道路测量等都重要作用;在地下空间测量上，技术应用还不够成熟;未来的应用发展方向，将侧重于测量重构和BIM技术的结合[2]。
（二）质量检测技术在工程中的应用
对于所有工程的质检，包括工程竣工检测、隧道结构防护、古建筑安全检测等方面，都需要质量检测技术的应用;在混凝土建筑结构的质量评估上也有一定的作用，但是在单独使用的时候，着重于对外表的检测，而在和红外线技术结合后，还可以对内部的质量情况进行检测。质量检测技术对基础设施的检测还在试验阶段，需要加强研究。
（三）变形监测技术在工程中的应用
对于高层建筑、隧道等工程的变形情况，都是用变形监测技术进行研究，但是在这方面，现在还存在着较大的缺陷，那就是三维技术只能够对变化后的情况进行数据的测量，不能够通过数据进行安全评估分析和预警监测，所以我们还是要加强和其他技术的融合，研究出3D技术的预警办法。
四、3D激光扫描技术未来的应用前景
我们现在对于3D激光技术的使用，已经可以获取中长距离点的云数据图形，这标志着一个阶段性的成功，但是在现在的很多应用方面上，技术还有所欠缺，而且还有很多领域没有完成技术渗透，所以我们要加强研究，下面我们就来简要总结一下3D激光扫描技术的应用发展前景。
（一）地下空间结构的测量
3D激光扫描技术在地下空间的测量上，现在还在试验探索的阶段，因为地下情况非常复杂，受到地质条件、空间等各种原因的限制，所以还没有成熟的设备和技术操作办法，但是随着对空间资源的开发，这一技术的应用也是必然的趋势。
（二）复杂工业设备的测量和三维建模
工厂大多具有复杂的生产线和设备，其中包含着许多的管线和零部件等，在检查的时候，传统的人工检测或者摄影测量，很难精准的建造出三维立体模型。而3D激光技术的使用，通过对不同角度的三维点云数据的获取，再配合后期的数据处理、分析等，就可以准确的完成三维模型的建立，不仅提高了这项工作的效率，而且保证了工作的质量。
（三）高精准度的数字化城市三维建模
GIS系统和数据库数据的来源，很大一部分是3D扫描技术通过采集三维点云数据，整合数据并进行剔除过滤处理，把粗差的数据去除后，拼接合成的地面高程数据。数字化模型的建立，需要高度的精准化，而且需要大量的地面坐标、地表属性等，模型信息包括地貌信息、地物信息、自然资源和环境信息、以及社会经济信息[3]，如果使用传统的手段进行建模，那么从信息收集整理、数据分析、信息分类再到建模，比将是一个艰难而漫长的过程，而且由于工程庞大，所以极易出现误差。
（四）对古建筑的数据测量和保护
在我国灿烂的民族文化中，古建筑一直散发着强大的魅力，但是随着时间的增长，许多古建筑都达到了设计使用寿命的期限，所以保护古建筑，就成了我们现在的一项重要工作。在传统的工作过程中，人们使用摄影、手绘等方式对古建筑进行测量，结果比较停留于表面。而3D技术的使用，可以通过大量数据信息的提取，分析出建筑物的损坏情况，更便于我们对建筑文物的监测和及时修复。
结束语
综上所述，我们要加强对三维技术的开发和研究，对硬件设备等不断进行改进，加强技术设备之间的结合，提高实际应用的能力。虽然3D激光测量技术的应用发展时间不长，但是三维技术已经有了几十年的历史，近年来，随着科学水平的不断提高，很多技术难点都被一一攻克，相信在不久的将来，三维技术将会更加成熟，在应用上更加广泛。
参考文献：
[1]姚佩林， 吕乐宁， 董向前，等. 3D激光扫描技术在土木工程中的应用[J]. 科技展望， 2017， 27（23）：1-1.
[2]林美娜， 冯云龙， 朱大明. 三维激光扫描技术在建筑物重建中的应用探讨[J]. 价值工程， 2017， 36（25）：162-164.
[3]廖德扬， 陈康. 建立精确的3D模型中激光扫描点云数据集成方法论述[J]. 南方农机， 2018， v.49;No.300（8）：147-147.
关键词：土木工程;3D掃描技术;实践探究
传统的测量方法，存在着很大的局限性，而3D激光扫描技术在土木工程中的应用，很好的弥补了传统技术的不足，它的重点方向包括测量重构、变形监测和质量检测等。关于3D扫描技术内容关键及难点，现在国内外都有很多成功案例可以用来分析，可以帮助我们对该项技术的应用提供指导，完善现有的应用方式，促进3D技术的发展。
一、3D激光扫描技术在工程应用中的基本原理
测量重构、变形监测和质量检测，是3D激光扫描技术在土木工程中的原理应用。测量重构是指把测量的对象用3D扫面技术进行测量，获取它的三维点云数据，通过数学建模方式[1]，对扫描的内容进行重构三围模型，其中三维点云数据Pc={xc，yc，zc}。
在获得三维点云数据Pd之后，和被扫描的对象模型坐标Po进行对比分析，我们可以发现测量对象在运行磨损之后，和出厂前的数据差值Δd=|Pd - Po|，Po={xo，yo，zo}，出厂坐标Pd={xd，zd，yd}，这个过程就是对被扫描实物的质量检测。
把一直处在变化中的被扫描对象的三维点云数据Pi，和被扫描对象时刻变化三维点云数据Pi+1进行对比，我们能够发现被扫描物体的变化状态Δm =|Pi -P i+1|，Pi={xi，yi，zi}，Pi+1={xi+i，yi+1，zi+1}，着就是我们所说的变形监测。
在这三种类型的应用中，变形监测和质量检测的基础是要做好测量重构。
二、3D激光扫描技术的应用发展现状
三维激光扫描仪器的诞生，标志着地面三维激光扫描技术的出现，成为了继GPS之后，测绘领域的又一次重大革新。十几年来，三维激光扫描技术一直保持着迅猛发展的势头，扫描设备的质量和功能也在不断提高，大多数的硬件问题得到了良好的解决。现在市面上的三维激光扫描设备非常齐全，测量范围可达一千米，精确度可达到0.4毫米，速度可高达每秒四十万点。
三、3D扫描技术在土木工程中的应用方向研究
（一）测量重构技术在工程中的应用
在建筑施工测量、地质调查测量等众多方面，都有测量重构技术的应用;而通过和车载或机载技术的融合，对数字化城市建设以及道路测量等都重要作用;在地下空间测量上，技术应用还不够成熟;未来的应用发展方向，将侧重于测量重构和BIM技术的结合[2]。
（二）质量检测技术在工程中的应用
对于所有工程的质检，包括工程竣工检测、隧道结构防护、古建筑安全检测等方面，都需要质量检测技术的应用;在混凝土建筑结构的质量评估上也有一定的作用，但是在单独使用的时候，着重于对外表的检测，而在和红外线技术结合后，还可以对内部的质量情况进行检测。质量检测技术对基础设施的检测还在试验阶段，需要加强研究。
（三）变形监测技术在工程中的应用
对于高层建筑、隧道等工程的变形情况，都是用变形监测技术进行研究，但是在这方面，现在还存在着较大的缺陷，那就是三维技术只能够对变化后的情况进行数据的测量，不能够通过数据进行安全评估分析和预警监测，所以我们还是要加强和其他技术的融合，研究出3D技术的预警办法。
四、3D激光扫描技术未来的应用前景
我们现在对于3D激光技术的使用，已经可以获取中长距离点的云数据图形，这标志着一个阶段性的成功，但是在现在的很多应用方面上，技术还有所欠缺，而且还有很多领域没有完成技术渗透，所以我们要加强研究，下面我们就来简要总结一下3D激光扫描技术的应用发展前景。
（一）地下空间结构的测量
3D激光扫描技术在地下空间的测量上，现在还在试验探索的阶段，因为地下情况非常复杂，受到地质条件、空间等各种原因的限制，所以还没有成熟的设备和技术操作办法，但是随着对空间资源的开发，这一技术的应用也是必然的趋势。
（二）复杂工业设备的测量和三维建模
工厂大多具有复杂的生产线和设备，其中包含着许多的管线和零部件等，在检查的时候，传统的人工检测或者摄影测量，很难精准的建造出三维立体模型。而3D激光技术的使用，通过对不同角度的三维点云数据的获取，再配合后期的数据处理、分析等，就可以准确的完成三维模型的建立，不仅提高了这项工作的效率，而且保证了工作的质量。
（三）高精准度的数字化城市三维建模
GIS系统和数据库数据的来源，很大一部分是3D扫描技术通过采集三维点云数据，整合数据并进行剔除过滤处理，把粗差的数据去除后，拼接合成的地面高程数据。数字化模型的建立，需要高度的精准化，而且需要大量的地面坐标、地表属性等，模型信息包括地貌信息、地物信息、自然资源和环境信息、以及社会经济信息[3]，如果使用传统的手段进行建模，那么从信息收集整理、数据分析、信息分类再到建模，比将是一个艰难而漫长的过程，而且由于工程庞大，所以极易出现误差。
（四）对古建筑的数据测量和保护
在我国灿烂的民族文化中，古建筑一直散发着强大的魅力，但是随着时间的增长，许多古建筑都达到了设计使用寿命的期限，所以保护古建筑，就成了我们现在的一项重要工作。在传统的工作过程中，人们使用摄影、手绘等方式对古建筑进行测量，结果比较停留于表面。而3D技术的使用，可以通过大量数据信息的提取，分析出建筑物的损坏情况，更便于我们对建筑文物的监测和及时修复。
结束语
综上所述，我们要加强对三维技术的开发和研究，对硬件设备等不断进行改进，加强技术设备之间的结合，提高实际应用的能力。虽然3D激光测量技术的应用发展时间不长，但是三维技术已经有了几十年的历史，近年来，随着科学水平的不断提高，很多技术难点都被一一攻克，相信在不久的将来，三维技术将会更加成熟，在应用上更加广泛。
参考文献：
[1]姚佩林， 吕乐宁， 董向前，等. 3D激光扫描技术在土木工程中的应用[J]. 科技展望， 2017， 27（23）：1-1.
[2]林美娜， 冯云龙， 朱大明. 三维激光扫描技术在建筑物重建中的应用探讨[J]. 价值工程， 2017， 36（25）：162-164.
[3]廖德扬， 陈康. 建立精确的3D模型中激光扫描点云数据集成方法论述[J]. 南方农机， 2018， v.49;No.300（8）：147-147.