摘要：随着人们对地形测量精度需求的不断增加、测量技术的不断进步，传统的测量方式已经不能满足人们的测量需求,所以人们开始使用新的测量方式，即使用三维激光扫描仪。相对于传统测量方式来说，三维激光扫描仪测量不仅能够提高测量的精度，也能提高工作效率，在实际测量中的应用也是最广的。本文主要是根据三维激光扫描仪在实际测量中的应用情况，对其基本原理、应用现状以及一些应用价值进行详细的阐述，希望能够为广大使用者提供一定的参考和借鉴。
关键词：三维激光扫描仪；地形测量；应用；分析
进行地形测量的目的是根据工具的测量，获得地形的基础数据，然后根据这些数据对测量地进行建模，将模型应用于特定的场合，满足人们对地形数据的需求。三维激光扫描仪是近些年来新出现的一种技术，相对于传统测量技术和方法，这种测量方式的优越性十分明显，所以三维激光扫描仪也广泛的应用于各个领域，例如预防自然灾害、土木行业、文物保护领域等等。以下将对三维激光扫描仪在各领域的实际应用进行详细的分析。
一、三维激光扫描仪的实现原理
三维激光扫描仪的内部组成比较复杂，包括多个信息采集部件和处理部件，例如：激光扫描设备、相机、设备电源、数据处理软件以及其他相关设备。激光设备能够发出高速的激光，能够快速准确的测量出测量信息，数据处理软件通过对数据的处理，完成数据和影响之间的交换，然后根据处理之后的数据建立相关的模型。
根据不同的使用平台，三维激光扫描仪的使用类型也是不一样的，一般可将其分为以下几类：便携式、地面性和机载（星载）型，以满足不同使用条件的需求。根据扫描的距离不同，又可将三维激光扫描仪分为短距离型、中距离型、长距离型和航空型。
三维激光扫描仪能够完成扫描工作，主要依靠的是仪器内部发射的激光脉冲。当启动三维激光扫描仪后，仪器就会对待扫描物体发射激光脉冲，发出去的脉冲在接触到物体之后，就会被反弹回来，我们只需收集反弹回来的信号，即可了解待扫描物体的基本情况。通过对接受信息的分析，还可获得从测量点到待测物质各点之间的距离和角度。
通过三维激光扫描仪内部自带的数据处理软件，可对接受到的数据进行处理，生成以测量点为原点的三维模型，然后通过实际的转换，即可得到待扫描物体的实际三维模型，为后期相关工作的开展打下良好的基础，提供一定的数据参考。
二、三维激光扫描仪应用现状
传统的三维扫描设备，受到外界环境影响的因素比较大，例如光照情况、温度等，而三维激光扫描仪的应用，客服了传统技术的局限性，在大部分的环境下都能够实现精准的测量，且不需要直接与待测量物体进行实际接触，获得测量结果之后，可直接使用专用的软件将其转换成数据，并完成自动建模。与传统测量设备相比较，三维激光扫描仪不仅测量结果准确、测量精度高，还具有高效率、时效性强等方面的特点，使用起来十分方便。后人们发现可将其直接与CAD、三维动画等工具软件连接起来，以将测量结果以一个更加直观的形式表现出来，该技术目前在很多场合都得到了实际的应用。如今人们对于三维激光扫描技术的需求还在不断的增加，人们还致力于三维建模等方面技术的研究，随着技术的不断进步，三维激光扫描的应用范围必定会越来越广，走入我们日常生活也是迟早的事情。从技术的层面来说，三维激光扫描仪的应用可以算得上是一次技术的革命。虽然三维激光扫描技术取得了很大的技术进步，但在实际应用中，依然存在一些问题得不到很好的解决，还需对技术进行进一步的发展和改进。
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三、地形测量中三维激光扫描仪的应用
为对三维激光扫描技术进行更加直观的了解，本文将从三个实际应用侧面对三维激光扫描仪进行详细的分析和阐述：
（一）实地勘察
在勘察之前，应该对勘察地周围的环境进行考察，选择适当的位置摆放仪器。在确定勘察点时，工作人员应该着重注意以下两点：首先，所选择的测试位置应该保证开阔的视野，以保证测量数据的准确性；其次，虽然三维激光扫描仪能够实现全天候的测量，但最好还要保证是周边光线环境，即应保证其明亮通透。
（二）数据采集
在确定勘察点之后，即完成数据的测量工作，也就是人们所说的数据采集。一般来说，在进行数据的测量时，应遵循以下步骤：首先，进行相机的调整，调节相机的时候应该考虑到外界的环境，特别是光照强度与相机曝光之间的关系，否则会导致拍摄相片的不清晰，对后期工作的开展产生不良影响，特别是在雨雾天气时，为了获得更好的拍摄效果，可适当的延长拍摄时间，保证图片的清晰度；其次，架设仪器，假设过程中，应该保证仪器与地面平衡，且测量的高度最好高于控制点；最后，确定仪器位置准确，即可开启设备，进行数据的测量。数据测量阶段，可能需要使用移动PC设备，对扫描项目进行新建。
在进行站点的扫描之前，需要进行相关参数的设定。一般扫描步骤可分为：第一步，完成一个大面积的扫描，即通过扫描，了解基本概况；第二步，针对第一步的扫描结果，进行更加详细的扫描，即细节扫描，一般来说，扫描的时间长度是根据所选控制点的数量以及长度决定的，在一般情况下，完成一个站点的扫描时间约为１２min。
（三）数据处理
通过扫描，即可得到关于站点的详细信息。三维激光扫描仪内部自带有数据处理软件，能够完成数据的处理。一般来说，对于信息的处理主要是包括坐标的基本处理、成果物的生成、提交和应用方面。坐标转换所依据的基本原理是欧拉角的应用，因为三维激光扫描仪中带有ＧＰＳ系统，通过GPS系统，能够大致得到待测量点处的坐标和角度，通过这一数据，能够完成基本的数据纠偏。通过图片之间的拼接，即可完成多站点的调整，从而使得整个测量图片达到理想的平差效果。植被过滤利用的是全波形数字的处理技术，三维激光扫描仪发出的激光，能够穿透植被，直接达到地面，这就能降低植被对测量结果产生的影响，再配合一些专业的软件，即可降低测量的误差，使其越接近于实际情况。等高线和三角网也是为了使得生成图像的效果更佳逼真。当得到测量结果之后，还需对数据进行去噪处理，处理之后即可生成相应的数字高程模型，这一过程也就是我们所说的成果提交。图像生成之后，需对其进行分析，分析的结果就是地形的情况，这一过程就是成果的应用。
四、结束语
总的来说，与传统地形测量技术相比较，三维激光扫描仪时一项新的突破，它具有测量结果精准度高、效率高、细节丰富等多方面的优点，通过三维激光扫描技术，能够呈现出比较精确的地形信息，基本能够满足不同群体对于地形信息的需求。但是在长期使用过程中，我们也发现了三维激光扫描技术的一些不足之处，例如在实际使用过程中，受到现场环境的影响比较大；数据处理的时间过长，可能会影响后期的工作；仪器设备的成本过高，使得技术得不到普及等等。在后期，需要更进一步的研究，改善三维激光扫描技术的不足，开拓更广泛的应用前景。
参考文献：
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作者简介：张荣强（1990-09-16），男，汉族，籍贯：黑龙江省齐齐哈尔市，当前职务：技术员，当前职称：技术员，学历：本科，研究方向：矿山测量
论文作者:张荣强
论文发表刊物:《基层建设》2018年第3期
论文发表时间:2018/5/17
标签：测量论文; 激光论文; 扫描仪论文; 数据论文; 地形论文; 技术论文; 物体论文; 《基层建设》2018年第3期论文;