摘要： 随着科技的不断创新和进步，各种现代化技术在测绘领域中的应用越来越广泛，三维激光扫描技术在工程测量的应用中优势突显。本文简要分析了三维激光扫描技术的基本原理、工作特点及其在工程测量领域的应用做了相关讨论，为工程测量技术人员提供参考。
关键词：三维激光;扫描技术;工程测量;应用
引言
时代大潮滚滚向前，改革开放以来，我国经济快速发展，民众的生活不断提高和改善，建筑工程项目数量也呈现直线式增长。先进的科学技术与各个行业领域之间的联系愈加密切，大数据、自动化、智能化等渗入个各行各业并带来积极稳健的发展，工程测量领域也不例外。地理信息系统、全景影像技术、三维激光扫描技术等不断被引入工程建设领域中，对工程测量技术水平和工作效率都带来很大的提升。
一、三维激光扫描技术分析
（一）三维激光扫描技术原理
三维激光扫描技术兴起于上世纪九十年代中期兴，是当时先进的全自动高精度立体扫描技术，又被称为实景复制技术。三维激光扫描系统由计算机、三维激光扫描仪、支架、电源供应系统以及相关的系统配套软件构成，其中三维扫描仪是该系统的主要组成部分。
三维激光扫描技术利用激光测距仪进行观测，在激光测距仪前端放置反射棱镜组合装备，等扫描仪主动发射激光，测距仪则收集被测物与激光端口的距离，把被测物体表面大量的密集点的三维坐标信息、反射率和纹理等信息记录下来，并合成被测物体表面上分布的空间点云数据。从整个测量过程来看，测量众多点的过程其实就是构建一个坐标系的过程，扫描仪则相当于该坐标系的原点，然后通过三维影像的方式展现坐标，并在计算机中运用3D数字模型还原被测物体的全貌信息。其简要原理流程如下：
（二）三维激光扫描的具体分类
目前三维激光扫描测量仪分类方式有以下几种：按照测量方法分，可分为移动式激光扫描系统和固定式激光扫描系统。移动式激光扫描利用车载平台进行移动式扫描，具有较高的灵活性、环境适应性、野外操作性强等特点，固定式激光扫描具有精准度高、扫描范围广、工作效率高等特点。按照扫描平台分，可分为地面激光扫描系统、机载激光扫描系统和便携式激光扫描系统。按扫描距离分，可分为短距离激光扫描仪、中距离激光扫描仪、长距离激光扫描仪及航空激光扫描仪。
二、三维激光扫描技术在工程测量中的应用特点
（一）应用优势
三维激光扫描技术是较为前沿的测量技术，它对比费时费力的传统工程测量，具有测量范围广、精准度高、高效安全、工作流程简捷、灵活性强等明显优势。
首先，测量范围更广。对比传统测量，三维激光扫描技术的可测范围及目标物更广，且不受限于目标物的空间限制，它能在较短的时间内获取目标物大量的三维坐标数据，经相关程序软件处理后，在获得被测对象所在区域的总体地形的同时，系统里已快速建立起相应的三维模型，不必再进行地面勘查。
其次，精准度高。在传统的测量方式中，大部分测量项目都由人工进行数据的采集和处理，很容易出现人为失误，导致测量结果精准度不高。而三维激光扫描技术只需找准被测物体所在的区域，相关的扫描设备能自动采集数据信息，再利用其匹配的数据处理系统对数据信息进行批处理和分析，避免了人为误差，大大地提高了数据的精准度。
再者，高效安全。传统的测量手段中，每一点的测量时间大部分取决于作业人员的技术熟练度，测量效率因人而异。而三维激光扫描技术的测速最初是每秒1000点，脉冲扫描仪可以达到每秒50000点，相位式扫描仪已经达到每秒120万点，扫描速度极快，工作效率远非传统测量方式能比。在传统测量方式中，需要人工操作的地方很多，一些野外作业项目，如高速公路、立交桥、陡峭的山体等一些比较偏僻且安全系数低的工程，人工实地测量危险系数较高，会存在安全隐患。而三维激光扫描技术可以非接触式进行测量作业，工作人员只需在架设仪器的地方操控即可，对工作人员的人身安全和设备仪器的安全使用都有极大保障。另外，三维激光掃描技术能自动实时保存数据信息，避免了数据的丢失、损毁，保证数据信息的安全性和完整性。
最后，工作流程简捷，数据处理能力较强。三维激光扫描技术采用计算机和技术软件对数据进行处理，提高了数据处理效率，并将处理结果以三维模型的方式直观展现出来，应用价值较高。在工程测量中，三维激光扫描技术的工作处理流程只包括外业测量、点云数据处理及数据分析三部分，工作流程较简单高效。具体的工作流程如图2所示。
（二）存在的问题
三维激光扫描技术优势显著，但在应用过程中也会受时代和现时技术的限制。首先，设备成本高。三维激光扫描技术虽然为工程测量单位带来了直观效益，但是它在设备和软件等方面的花费较高，需要大量的资金周转。另外，数据处理标准存在差异，对软件的依赖程度高。三维激光扫描技术对数据的处理主要靠程序软件完成，一旦软件出现差错，会引起后续一系列的失误，且有些数据处理是不可逆的，会致使测量工作无法完成。另外，目前三维激光扫描技术在市场应用方面也比较杂乱，缺乏相应的规章制度来规范化管理，各个数据处理软件之间的分析结果没有统一标准，存在一定的差异。
三、三维激光扫描技术在工程测量中的应用
（一）土方量计算中的应用
在一些高速公路修建，或其他需要对土方体积大小的测量项目中，土方量计算是工程施工环节中的重要一环。传统的土方测量方法中，存在数据量大、精准度不高、效率低等问题，而利用三维激光扫描技术在进行土方测量和计算中，外业数据获取简捷高效，计算结果精准度高，工作效率高，优势特别明显。
利用三维激光扫描技术中的激光测距原理，扫描仪器对目标物进行计算脉冲或相位时间差，能快速测算出扫描中心距离、垂直角、激光束的水平角等数据，解算表面激光点的三维坐标、反射强度值，并对目标物实现全自动阵列式高速、实时扫描，获取目标表面海量点云数据以及对应的地形，经相关程序的内部算法，即可自动求取需要挖掘的土方量。其简要测量流程如：先对被测物体进行控制测量;再用激光扫描仪对被测物体进行静态扫描并定向;最后对激光点云数据进行删除噪声点、剔除冗余数据、点云配准、定向等技术处理，形成最终的数据成果。