摘要：近几年，高科技技术迅猛发展，各种先进技术被应用到生产生活中，促进了社会的进步和经济的发展。将三维激光扫描仪技术应用到地形的勘测中，提高了地形勘测工作的工作效率和质量，促进了地质勘测工作的进步。三维激光扫描仪技术能够更加准确、快捷的获取数据信息，在地形勘测中的应用，可以实现地形勘测技术的智能化，提高地形勘测的灵活性。并且还可以减少地形勘测的工作时间，提高工作效率。本论文对三维激光扫描仪进行了具体的分析，并且详细的介绍了三维激光扫描仪在地形中应用的优势，希望能够对三维激光扫描仪的推广起到一定作用，提高我国地形勘测工作质量。
关键词：三维激光扫描仪技术、地形测量、应用
三维激光扫描技术是一种先进的全自动高精度立体扫描技术，自动化程度极高。它突破了传统的单点测量方法，通过高速激光扫描，可以大面积高分辨率地获取被测对象表面的三维坐标数据，为快速建立物体的三维影像模型提供了一种全新的技术手段。扫描的数据能直接获得，既省时又省力，这种能力是一般测量手段无法达到的。
1.三维激光扫描技术的工作原理
1.1测距原理
利用三维激光扫描技术测量距离主要有3种方法：①脉冲测距法：该方法是通过发射和接收激光脉冲信号的时间来测量距离，其测量距离相对较远，最远可达几千米；②三角测距法：该方法是通过三角形的几何关系测得扫描仪和被测物体之间的距离，适用于近距离测量；③相位测距法：该方法是通过测量发射器上的正弦信号与接收器上的正弦信号之间的相位差计算出仪器和被测物体之间的距离。
1.2测角原理
利用三维激光扫描技术测量角度主要有以下方法：①角位移测量法。该方法是根据光路的相对变化扫描实现的，它用的是步进电机的细分控制技术，根据距角和步数获得角位移，测得的角度是非常精确的。②线位移测量法。该方法采用CCD摄像机测量，由激光发射器、直角棱镜和CCD元件共同组成扫描系统，根据激光束形成线性扫描区域，从而获取角度值。
2.三维激光扫描仪应用现状
三维激光扫描仪克服了传统测量技术的局限性，可以对任意物体进行全天候扫描，还能以非接触的方式直接获取高精度的三维数据，还能将现实世界的信息转换成可以处理的数据。三维激光扫描仪具有扫描速度快、精度高、实时性、全数字等特点，作业效率高，时间短且方便，可与CAD、三维动画等工具软件直接对接，目前在环境检测、工程建设等都有成功的应用。伴随着三维激光扫描技术、三维建模技术以及计算机软硬件技术的持续不断发展，未来其应用领域还将不断扩大，将逐渐从科学研究进入大众生活。从某种程度上来说，三维激光扫描仪技术是测绘领域的一次技术革新与技术革命，它是一种全新的全自动的高精度的立体扫描技术，与GPS空间定位技术相比，也可称得上是一项革新。虽然，三维激光扫描仪技术在实际中有着较为广泛的应用，但有一些问题还是需要加以正视的，需要不断加以改进，使其朝着更加完善的方向发展。
3.三维激光扫描仪在地形测量中的应用
为了便于理解，我们可以从以下几个方面来对三维激光扫描仪的应用实践进行分析与阐述:
3.1实地勘察
在将三维激光扫描仪应用于实际工作之前， 首要的工作是要对勘察点进行选择。勘察点的选择需要工作人员结合实际情况的需要来进行，尤其要注意控制点的选择。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆具体来说，需要注意两个方面的问题:首先，要确保所选择的测试范围是明亮通透的，最好选择在公共领域等场所进行; 其次，要确保所选择的地点具有相对开阔的视野，只有这样才能获得更多的数据，也能保证所获得的数据更加精准与准确。
3.2数据采集
在完成实地勘察和控制点的选择等工作之后，所需要做的工作就是对数据进行采集。关于数据的采集，要遵循以下步骤来进行:首先，调试相机。在调试相机的过程中，需要充分考虑光亮度对相机曝光时间的影响，只有这样才能确保相机所拍摄照片与影响更加清晰，为后期工作的推进奠定一个良好的基础。这里需要特别提到是多雨多雾的天气条件下，为了取得较好的拍摄效果，应该适当延长单张照片的拍摄时间;其次，架设仪器。在架设三维激光扫描仪时，需要注意要尽量将机器架置在高于控制点的位置，且要保证机器是对中整平的;最后，通过对仪器进行操控进行数据的收集。这个阶段，可能需要使用笔记本电脑开展新建项目、应用扫描等工作。在对站点进行扫描之前，需要对所要扫描的点进行参数设置。整个扫描过程分为两步:第一步是进行概况扫描，扫描面比较大，属于区域扫描;第二步要进行的是细节扫描，通常来说，对每个站点进行扫描的时长为12m。扫描时间的长短主要取决于两个方面，一是设置控制点的密度，二是扫描地方的距离。一般来说，控制点密度越大，扫描所耗费时间越长;扫描的地方越远，所用时长也会较长。
3.3三维激光扫描仪数据处理
海达三维激光点云处理软件是本次项目中处理扫描仪数据的主要软件。而所开展的具体工作包括对数据的拼接、坐标转换、图形编辑以及去除噪声点等。首先是数据拼接，所谓数据拼接，顾名思义，及时匹配扫描数据，以确保其与坐标系之间的统一，待所有站点都完成了数据拼接工作后，所有的数据都将统一到一个自定义的局部坐标系之下，由此便形成了一套完成的坐标系统。而坐标转化，则是基于此次扫描所征得的45个特征点数据，历经先后两轮的筛选，若发现其中存在较大误差，则予以剔除，最终保留其中的25个特征点来对点云数据进行比对，并将相应对的点进行替换，由此便可将局部坐标系转化为包含平面与高层两大坐标的大地坐标系。去除噪声点，顾名思义，及过滤或删除有问题的噪声点，以确保所扫描点云数据的正确性。通常，去除噪声有自动过滤与手动编辑两种方式，若使用自动过滤，则可采取距离过滤、角度过滤以及统计过滤等方式；而手动编辑则是利用专业的删除工具，将框选的噪声点予以手动去除；至于融合导出，则是将获取的点云数据导出，而导出的格式为XYZ。最后的图形声场则是基于此前所采取的数据来生成对应地实地图形，此过程可借助CSAA等软件来完成。
3.4测图精度检查
在测图工作结束后，接下来的环节便是要对检测所测图形质量。根据测图精度检测工作的相关要求，针对所测地形图，其第五点的平面位置误差不得超过0.103m，而高程差不得超过0.153m，鉴于三维激光扫描技术能可达到1:500的测量水平，故完全能可满足地形图测量的技术要求。
结语：
总之，与传统地形测量技术相比，三维激光扫描仪可以说是一种历史性的突破与创新，它具有效率高、表现力强、兼容性强、测量细节丰富、智能化等诸多可圈可点的优势，可以同时完成地貌与地形测量、获取影像模型、自动生成结果等工作，充分满足了工作人员对相关数据的不同需求。但是，通过对三维激光扫描仪应用实践的跟踪发现，其自身也存在一些不足之处，需要引起我们的重视，比如价格比较昂贵，受现场条件限制比较大，数据处理时间长且复杂，给后续工作带来一定的影响。随着我国现代化技术的发展与进步，我们相信三维激光扫描仪还是会有非常好的应用前景。
参考文献：
[1]吴军，邓云.三维激光扫描仪在城市地形测量中的应用［J］.中国房地产业，2015，7(15):23－24.
[2]杨茂伟.三维激光扫描仪在地质灾害地形测绘中的应用［J］.测绘通报，2016，5(25): 50－51.
[3]郭龙官.三维激光技术在地形地质测量中的应用［J］.机械管理开发，2016，8(2):100－101.
论文作者:安晓宇
论文发表刊物:《基层建设》2019年第20期
论文发表时间:2019/9/20
标签：激光论文; 扫描仪论文; 测量论文; 数据论文; 地形论文; 技术论文; 工作论文; 《基层建设》2019年第20期论文;