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摘要：三维激光扫描技术的突破实在GPS空间定位技术基础上实现的，主要是对测绘数据的获取、处理、服务方面进行了一次新的技术提升。当前三维激光扫描技术发展十分迅猛，如今已普遍应用于大面积范围，并且效益显著。本文就三维激光扫描技术在地形测绘成图中的应用进行简单的阐述。
关键词：三维激光扫描技术；地形测绘成图；应用
三维激光扫描技术在地形测绘中的应用涉及到多个方面、多个领域，在具体的应用领域原理和要求、作用也不一样，需要根据不同的工程施工特点和情况采用不同的方式开展模型构建、信息获取和收集处理等，当然在具体运用过程中由于地形地貌、环境、人员等各种因素影响也会出现一些问题，相信随着科技水平的发展和提升，三维激光扫描技术功能将更加完善，应用领域将更加广泛。
1三维激光扫描技术介绍
三维激光扫描技术是信息科技化时代的一门新技术，最先是在国外研究开发而成的。它主要是以三维激光扫描仪作为主要仪器设备，根据激光测距的基本原理，运用扫描镜、伺服马达设备，根据既定目标要求对相关的领域进行扫描定位，从而按流程获取三维坐标和纹理信息，进而体现三维场景。
三维激光扫描技术是一项系统的流程，通过进行准确定位、测量、记录、计算然后上传从而完成整个扫描定位过程。根据扫描空间的不同，具体可以分成地面激光扫描技术和空中激光扫描技术，在国外很多国家三维激光扫描技术应用领域比较广泛，应用在船舶、航天航空、建筑业、军事、医学、交通、汽车、考古等多方面领域都有所涉及和应用，国内的话主要在考古和工程建设方面应用比较多，比较常见。
由于空中激光扫描技术都有固定的领域、模式和应用途径，所以本文主要研究地面激光扫描技术，其实操作流程非常简单，主要是运用水平与垂直的全自动高精度进行扫描，进而根据具体原理和测算公式画出明确的三维坐标，从而实现和真实情况相一致的虚拟三维模拟场景。地面型三维激光扫描技术主要组成部分是三维激光扫描仪、数码相机、内部控制软件等组成。
2地面三维激光扫描技术的基本原理
地面三维激光扫描技术是从空间扫描技术相对应而发展和演变而来的，是一种非接触式的自动化检测技术。测量面积领域比较大，精度高。地面三维激光扫描技术的主要原理是，通过三维激光扫描仪器发出的激光脉冲信号，通过物体漫反射作用后，将收集到的信号原路返回到相应的接收器，从而根据目标公式测算出扫描位置和测算点之间的准确距离。
图1为三维激光扫描的基本原理示意图。其中X轴和Y轴、Z轴分别代表局部坐标系的水平面上、扫描仪扫描方向、垂向方向。根据测量技术可以准确得出目标点P的坐标。
图1三维激光扫描基本原理
2三维激光扫描的主要优势
2.1高精度：三维激光扫描技术在作业过程中人为干预比较少，尤其在数据采集阶段，极大的减少了人为因素产生的误差，且其本身的测量精度可以达到毫米级。
2.2非接触式：三维激光扫描技术采用非接触式激光测量方式，对目标物进行扫描，获取其表面的三维坐标信息。因此避免了在测量过程中对目标物造成的接触式损害。
2.3高效率：对于三维激光技术来说，每秒能采集百万个点以上的数据，可以快速的完成外业采集工作，相对于传统的外业数据采集速度提高了数倍。由于三维激光扫描技术有着高精度、非接触式、高效率、直观性强等优点，在文物保护领域之中，该技术将会发挥较大的作用。
3三维激光扫描技术在地形测量中的具体应用
三维激光扫面技术主要是为了解决采用传统的测量方式不能测量的情况，比如在断臂地区等，可以运用激光扫描技术运用非接触性手段，测量被测目标的地貌等，在进行地形图的测绘过程中，在进行点云数据的处理分析时必须要结合周边的地形地貌以及外界因素进行全面数据收集和测量，不能单一地只对测量目标进行信息采集，否则这样就会造成地形图的不完整、不全面、不系统，不能对工程施工开展提供准确和全面的测量信息和数据支持。通过运用地面三维激光扫描技术在进行地形图测绘时可以大大提高测绘效率、准确性，克服信息采集的模式和难度，更容易获得地貌的具体特征。
3.1数据采集
数据采集是为了了解勘测区内的具体环境信息，如具体明确标靶的位置、扫描仪以及测站数，为了保障所获取的数据的精准性，通常会选择较少的测站，这样就可以省去原始数据量造成的繁杂。为了后面数据匹配有效完成，通常会将点云数据的获取和纹理数据的获取进行同步操作。所以，必须严格按照所规定的比例尺规格进行选择对应的采样标准，并依次逐站扫描。
3.2数据预处理
（1）在GPS的帮助下，获得各个扫描站点的具体坐标位置，将获取的点云数据置于其中，以此就可以得出较为准确的点云地理位置，并且可进一步与其它遥感数据进行同步分析处理。基于配准的基础，利用地形的重采样和手动点云对植被、电线杆、房屋、空气等产生的噪音进行消除。分割点石构建目标模型。截取清晰的纹理图像与点石匹配，作为该地区的地理样貌特征信息资料。
（2）如在扫描的时候多次扫到相同的目标，可作为匹配的公共点坐标系，将不同站扫获的点云置于其中。
3.3地物的提取与绘制
提取地物特征，如房屋角点、电线杆中心点，首先需要将点云数据匹配精确，然后按照纹理信息进行人工提取。也可以采用地面三维激光扫描，对扫描的结果进行处理提取，如利用Leica的Cyclone软件，在点石视图中手工提取地物特征点，并以一定的格式输出到文本文件中。如，PointNum-ber，FeatureCode，E，N，H0格式的文件，可直接导入到大比例尺数字测图软件（如CASS）中绘制地物。
3.4等高线生成
详细的地面信息不能用三维激光扫描，因为三维激光扫描密度较大，在地形测绘当中点位过密且遍布不均。而如果采用扫描点构造三角网追踪等值线，很可能会因为一些繁琐的细节信息，导致等高线混乱。因此，点云数据在排除非地貌因素干扰后，都会依照地形测绘的具体精度标准做出相应的变动，最后得出数据，输入大比例数字测图软件，以此生成等高线。
3.5地形图编辑
编辑地形图的时候，可以将地物图形和等高线图形重叠编辑，但是会因为部分地物数据的删除而影响等高线，造成等高线残缺、异形、不完整等情况。所以，这里就需要手动修整点石数据，对照照片进行，添加高程注记，形成图廓，修饰对局部。
4小结
三维激光扫描技术可以很好地进行地形地质测量，其不仅在测量上具有高度精准的优势，并且扫描效率高，操作较为灵活，这些都是普通的测量方法无法做到的。在我们生活中已经有很多方面运用到此技术，在很大程度上为我国从事科技事业的人员解决了难题，并且为我国的工程事业的发展做出了进一步的推进。
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论文作者:丁飞
论文发表刊物:《基层建设》2017年第36期
论文发表时间:2018/4/8
标签：激光论文; 技术论文; 测量论文; 数据论文; 地形论文; 地物论文; 等高线论文; 《基层建设》2017年第36期论文;