摘要：地面三维激光扫描技术又被称为实景复制技术，是测绘领域继GPS技术之后的一次技术革命。相比较于传统测绘技术，地面三维激光扫描技术在测量的便捷性、准确性以及精度等方法具有无可比拟的优势。本文首先对地面三维激光扫描技术和市政道路工程测绘的要求进行简要地介绍，然后依此为基点论述地面三维激光扫描技术在市政道路工程中的具体应用。
关键词：三维激光扫描技术；道路工程；工程测绘；应用
1.地面三维激光扫描技术简析
随着上个世纪末期，科学技术突飞猛进的发展，一大批新型技术被开发出来，地面三维激光扫描技术（也被简称为实景复制技术）就是其中一项测绘领域的新型技术。实景复制技术是一种应用激光对所要测量的实物进行扫描，获得所要测量实物的测量数据，建立所测量实物的三维数据的一种测绘技术。实景复制技术对实物进行测量不仅测量速度较快，测量精度高，测量数据全面完整，且具有与所测物体不进行接触等优点，而且所测的数据是实时动态的、具有准确的测量精度以及较高的测量自动化和数字化优势。自上个世纪末，实景复制技术被开发出来后已经被广泛地应用于各种测绘项目，引领起一场关于测量技术的革命。地面实景复制技术对实物进行测量的原理是利用三维激光扫描仪所自带的激光器发射激光测量使其感应到受测物体的距离，并测量出受测物体每个点位的距离，依此获得受测物体的三维坐标。此外，实景复制技术还可以通过激光测距的原理获得受测物体对激光的反射率等多种信息，这种前端测得的关于受测物体的各种信息数据，被自动传输到三维激光扫描仪器的数据处理系统，自动建立受测物体的模型数据、图像数据和位置信息。相比较传统的测绘技术仅仅获取单一或者少量的关于受测物体的数据点的测量方式，实景复制技术具有可以获得关于受测物体大量的（数以千万计）数据点的优势。
2.市政道路工程测绘要求
市政道路工程（Municipal Road Engineering）是市政工程中关于道路新建和道路维修的工程，其主要包含两个方面的工程项目，第一是在市政工程范围内新修建一条公路；第二是在市政工程范围内对已有的，但因各种原因受到损坏需要进行维修或者改建的道路工程。
2.1 市政道路工程修复测绘要求
市政道路工程的修复是指对市政道路受损的路面、公共标示、交通标示以及公交标示进行重新规划、更换或者修复[3]。对于此类市政道路工程的测绘一般要求工程人员不仅应测绘出一份大比例的地形现状图，而且要将修复路面的所有交通标示、护栏、人行线、管道、下水道井盖尺寸和位置、路下铺埋管线以及车道分道线等都要完整的标注到测绘图纸上。市政道路工程测绘与其他工程测绘相比，由于其测量物体地理位置的特殊性，若测量人员进行野外实地测量则会面临多 种危险因素。此外，市政道路工程所需要测量的测绘物、测绘点较多，若利用传统野外实地测绘，则其工作量将是巨大的。
2.2 新建市政道路工程测绘要求
在新建市政道路的设计阶段首先需要测绘部门的工作人员通过对实际设计的进行路面测绘，制作1：500或者1：1000的地形地貌图给新建道路工程路线的设计部门。对于新建市政道路工程测绘地形图不仅要求图纸可供道路设计部门设计选线用，而且要求测绘地形图上应当标注施工范围内的形、地貌以及建筑物等其他内容物等以供道路拆迁部门前期对道路建设引起的拆迁量和拆迁赔偿费用等进行统计预估。
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3.地面三维激光扫描技术在市政道路工程测绘中的应用
3.1 地面三维激光扫描技术应用于市政道路工程地形图测绘
在市政道路工程测绘工作中由于一些道路人流、车流众多，交通复杂，由工作人员进行实地测绘虽然同样可以取得测绘数据，但是对测绘人员的人身安全有很大的危险。但是通过地面三维激光扫描技术对市政道路工程进行测绘，就不需要测绘人员进行实地接触方式进行测绘，就可以完成对道路地形的测量和绘制。运用三维激光扫描技术进行市政道路工程地形图测绘的一般步骤是三维激光扫描仪测量获取数据、进行数据拼接、去噪处理、地物地貌提取，等高线生成等，通过点云数据后处理获取测区地形图。
3.2 地面三维激光扫描技术应用于市政道路工程地物提取和绘制
无论是新建市政道路工程，还是市政道路的修复工程均需要对工程途径范围内的建筑物、隔离带、下水道井盖、斑马线、车道变道线以及电线杆、公交站点等公共设施进行详尽地收集。但是，由于在市政道路工程中，地物种类众多、数目庞大，使用传统地物提取方法不仅工作量巨大、人力成本较高，而且极易造成漏提事件。而地面三维激光扫描技术可以获取全面、完整的测量数据信息，保证了数据的完整性，并利用相关技术对地面建筑物、标示等其他地物以数据的形式进行提取，然后通过特定的数据处理方式处理提取数据，就可以获得固定格式输出的道路工程地物的数据。
3.3 地面三维激光扫描技术应用于市政道路工程等高线生成
在进行市政道路工程测绘地形等高线的生成中，主要是对地形图上一些无关的植被、建筑等地物的去除。传统等高线获取的过程主要是通过人为或者自动的方法去除无关地物获得地貌图，然后计算数据得到平面图，再上传数据处理数据，反复几次后，最后通过不规则三角网构建的方法得到等高线。与传统等高线获得方法相比，三维激光扫描技术由于获取的是面数据，数据完整性搞，因此通过点云数据构建Mesh网格所获得等高线具有工作量更低，精度更高，地形地貌更清晰等优势。
3.4 地面三维激光扫描技术应用于市政道路工程土方计算
市政道路工程传统计算土方量的方法是首先利用GPS、水准仪以及RTK等仪器设备对工程测绘的具体内容进行测算，然后再通过三维坐标的形式对地表的凸凹等具体情况进行测量，最后在通过数字地面模型对土方量进行计算。这种传统的土方量计算方法不仅工作量巨大，而且由于测量样点的时间间隔较大造成精度较低。而应用地面三维激光扫描技术对市政道路工程进行计算，可以省去野外样点采集的过程，直接在点云数据处理的基础上构建基准面，在进行无关地物去除后生成数字高程模型后，直接对工程土方量进行计算。
4.总结
相比较于传统测绘技术，地面三维激光扫描技术在测量的便捷性、准确性以及精度等方面具有无可比拟的优势。将其应用于市政道路工程中去，不仅可以有效地减少工作人员的工作量，节约人力资源以及利用拥有强大的数据处理能力对大量的测绘数据进行处理，并且地面三维激光扫描技术测绘出来的地形图可以清晰地测绘出道路上任何可见地物的位置、区域、尺寸等。正是基于实景复制技术比传统的测绘技术具有这些诸多优势，目前在市政道路工程的地形图测绘、地物提取和绘制、等高线生成以及土方计算等方面已经被广泛应用。
参考文献：
[1]张继文，郑建国，张凯.第七届全国岩土工程实录交流会特邀报告—岩土工程测试综述[J].岩土工 程技术，2016，30（1）：151-153.
[2]郭琳娜，张吉平，柳永全，等.利用地面三维激光扫描技术进行地形测绘[J].中国科技论文，2015（9）：1014-1018.
论文作者:刘鹏
论文发表刊物:《基层建设》2017年2期
论文发表时间:2017/4/19
标签：工程论文; 技术论文; 激光论文; 测量论文; 市政道路论文; 地物论文; 地面论文; 《基层建设》2017年2期论文;