地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用

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  摘要:社会经济的发展促进了城市化进程的加快,建筑工程行业的发展迅速,建筑工程项目在施工建设的过程中,施工水平不断提高,工程测量技术也不断先进,工程测量中应用的 地面三维激光扫描技术属于新型的测量技术,属于实景复制技术的一种,在工程测量领域的应用,能够在以往的单点测量基础上,对物体表面进行三维扫描,建立云数据,获得高分辨率和高精度数据后,建立数字地形模型,地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用优势较为明显,本篇文章在此基础上,主要对地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用方法、应用作用以及应用要求等进行研究与分析。
  关键词:地面三维激光扫描 工程测量 数据分析 实景复制 模型
  建筑工程行业在迅速发展的过程中,对于工程设计以及工程测量等提出了更高的要求和标准,建筑工程项目的施工建设,受外界环境以及人工要素的影响,容易导致各种工程风险的产生,因而在工程测量中要使用先进的技术、设备实施工程测量。地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用具有测量精度高和分辨率高等特点,主要用途是获取高精度高分辨率数字地形模型 ,属于高新技术的一种,在测绘领域中的应用效用突出[1]。地面三维激光扫描是在激光高速扫描中完成工程测量,可以对监测对象表面扫描的三维坐标数据予以高分辨率、大面积的快速获取,对空间点信息能够进行大量的采集,并利用三维影像建模,因而具有测量主动以及实时动态监测的特点,关于地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用实效性和应用方法等均需要从实践分析的角度展开研究与探讨。
  一、地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用分析
  (一)技术原理分析
  地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用主要是根据激光扫描测定距离值,并对步进角进行测量和计算,在使用地面三维激光扫描技术的过程中,确定目标物后,对其目标面发射激光,激光在发射出后碰到建筑物界面反射回来,激光从发射到反射的整个过程中,产生的时间差,可以计算出扫描距离[2]。利用地面三维激光扫描的时间点差,获得三维坐标,激光扫描过程是连续和快速的,因而可以得到若干三维坐标,对这些数据值存储在云数据库中,并使用计算机计算和分析,综合化处理后即可得到3D建模数据,形成三维影像。
  (二)系统构成分析
  工程测量对于工程规划和项目建设等具有重要的作用,工程测量的数据和结果等则能够进一步给工程设计以及施工方案的完善提供必要参照,先进的测量技术在工程测量中的应用则能够保证项目建设的合理性和规范性。工程测量中应用的地面三维激光扫描技术,系统组成包括数字照片成像设备、地面三维激光扫描仪、云数据处理软件以及其他的附件设备等。地面三维激光扫描仪发射激光,完成在数据分析的基础上完成数字成像,后期在软件处理中对云数据进行读取和分析,综合化实现数据转变、编辑,最后三维建模。
  (三)技术优势
  地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用具有鲜明的技术优势,相较于传统的工程测量技术,地面三维激光扫描技术先进,并且能够在三维形式的坐标测量和分析中,完成数字建模。地面三维激光扫描技术对工程测量中存在的限制性问题也能够集中克服,受时间限制较小,对全部的工程建筑物均能够实现空间扫描,获得的三维坐标数据也较为精确,另外,还可以在高精度的快速扫描中,及时获取建筑工程项目的内部细节特征,完成信息转换后即可处理云数据[3]。
  二、地面三维激光扫描技术在工程测量中的基本流程分析
  (一)数据采集
  建筑工程项目在施工建造的过程中,完善工程测量工作,能够对建筑物的基本参数进行了解,掌握建筑工程项目内部特征,使用地面三维激光扫描技术实施工程测量,需要做好数据采集的工作[4]。由于地面三维激光扫描仪具有中整平的功能,因而可以将地面三维激光掃描仪架设在已知点上,并在此基础上完成外业的数据采集工作,最后获得的云数据即为三维坐标的点。使用地面三维激光扫描技术进行工程测量,需要对建筑工程项目的周边环境实施勘察,然后在测量区域内对控制点进行合理的布设,应用实时定位和全球定位的方法,完成对建筑工程的水平测量和高程测量等。
  (二)扫描控制
  在实施工程测量的过程中使用地面三维激光扫描技术,需要对激光发射、目标物扫描等予以控制,对地面三维激光扫描中的已知点上设置观测站点,但是对不同站点的地理坐标关系要处理好,使用采样间隔的方法实施地面三维激光扫描[5]。但是对于采样间隔的大小要控制好,采样间隔过小的情况下,会导致采集的点云量过大,影响后期的数据处理工作;而采样间隔过大,则不利于数据处理精度控制。一般在通视情况较好的状态下,对于每个站点的扫描间隔控制在80m左右,这主要是为了保证相邻监测站之间的点云具有重叠区;但是在通视条件不够好的情况下,则需要适当增加扫描站点数,直到完成区域内的扫描目标。
  (三)数据处理
  建筑工程测量中涉及的参数内容较好,应用地面三维激光扫描技术进行工程测量,能够获得三维坐标数据,因而在后期的数据采集、数据处理中工作量较大,要保证地面三维激光扫描测量效果,需要对内业数据处理精度进行有效控制[6]。三维点坐标的云数据量较大,其中包含了具有实用价值的数据内容,也包含了无实用价值的数据内容,例如在工程测量中具有实用价值的数据内容有构筑物水平差和高程等,无实用价值的数据内容有行人、风沙和车辆等。应用相关软件系统对这些数据内容实施分类和分析,对云数据完成拼接处理等,最后构成等高线,云数据拼接要求对控制点的三维坐标进行测量和分析,然后对坐标系进行统一,最后进行站点数据的一次放入、处理。
  结语:
  建筑工程测量对建筑施工环境勘测以及施工质量保证等具有重要的作用,随着现代建筑业的不断发展,人们对于工程质量方面的要求和标准不断提升,在此过程中,需要对工程测量技术予以不断的完善和提升。地面三维激光扫描技术作为一种新型的测量技术,在地形测绘、隧道工程、建筑测量、管道设计以及采矿等行业领域中均有应用,工程测量中应用地面三维激光扫描技术要对控制点测量的数据进行采集和记录,并且在全景扫描中控制好采样点的间距以及数据精确度。地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用,依据的测量原理是步进角度测量和激光距离测量,对准建筑物后发射激光,利用激光发射和反射的时间点差对距离值进行计算,同时记录和计算垂直方向、水平方向的角度值,在这种形式的观测测量基础上获得三维相对坐标,使用计算机对坐标值进行计算,建立云数据库,软件处理后,即可完成3D建模。地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用,获得的工程构筑物内部尺寸数据较为详细,对观测目标的空间结构分析到位,监测精度高、测量效率高。
  参考文献:
  [1]朱清海.基于EPS2008的地面三维激光扫描技术在隧道测量中应用研究[J].城市勘测,2015,01:133-136.
  [2]臧伟,钱林,孙宝军,董明.地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用[J].北京测绘,2015,03:130-135.
  [3]吴丽娜.三维激光扫描技术在地质测绘和工程测量中的综合应用研究[J].世界有色金属,2016,22:108+110.
  [4]樊颖,刘跃.地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用[J].科学技术创新,2017,20:76-77.
  [5]刘新洪.浅谈地面三维激光扫描技术在市政工程测量中的应用[J].信息化建设,2016,04:238.
  [6]祁春辉.浅谈三维激光扫描技术与BIM技术在工程测量中的应用[J].中小企业管理与科技(中旬刊),2017,12:176-177.
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