摘要：现阶段，我国的科学技术发展迅速，三维激光扫描技术也有了很大进展。传统的测量手段如全站仪，虽然测量精度高，但因测量效率较低等缺点，越来越难以满足现代工程的需求。三维激光扫描作为一项新兴的数据获取手段，突破了传统的测量和数据处理方法，以其独有的优势，在工程领域展现出了极强的发展应用潜力。文章首先综述了三维激光扫描的原理，然后对三维激光扫描在工程中的应用优点进行分析;最后分析了三维激光扫描技术在工程中的应用。
关键词：三维激光扫描;工程应用;发展前景
引言
近些年，科技与经济的不断进步以及建筑工程建设的迅速发展，导致建筑工程建设中测量方面的技术以及方式有了很大的进步，从根本上提升了建筑工程建设在施工过程中的效率和质量。三维激光扫描技术作为近年来新兴的工程测量技术，以其测量精准、操作方便以及成本低廉等优势得到了建筑工程大范围的应用，提升了建筑工程的施工效率，也促进了建筑工程的进一步发展。
1三维激光扫描技术的应用原理
三维激光扫描技术主要用来精确记录现场真实的三维空间信息，主要是利用激光测距的原理，全方位记录被测物体表面大量的密集的点的三维坐标、反射率和纹理等信息，可快速复建出被测目标的三维模型及线、面、体等各种图件数据。将测得的空间数据以三维影像的方式呈现出来，在计算机中用3D数字模型来实现还原实地地物地貌信息，从而为建筑工程方案的制定提供可靠依据，同时也大大提高了地面测量的精确度与信息的可利用价值。从一定程度上来看，三维激光扫描技术不仅包括扫描仪、数字成像等硬件设备，还包括一系列数据处理软件，通过软硬件的结合，针对不同应用需求制定相应的解决方案，从而共同实现技术效果。
2三维激光扫描仪工作特征
（1）三维激光扫描仪对数据具有比较高的采样率，而基于激光的传感器在其中起到了很大的促进作用。扫描仪通过高速的、不间断的发射和接收激光测量信息同时记录激光发射角度等信息，进而计算出各位置点的坐标信息。用这种方式来进行扫描以及对相关的数据进行收集都是非常精准的，对于采样点所产生的速率也非常精确。（2）相比于传统的测量方式，地面三维激光扫描仪具有效率高的特点。因为地面三维激光扫描仪的测量方式主要是非接触型的，所以就不需要与被扫描的物体相接触，可以直接对相关的信息进行收集，对信息采集的效率非常高。因此，相对于传统的单点测量，三维激光扫描技术也被称为从单点测量进化到面测量的革命性技术突破。（3）地面三维激光扫描仪具有分辨率以及精确度高的特点，地面三维激光扫描技术可以直接通过感知两个位置的间隔距离，从而直接对相关的信息进行收集，也可以获得被扫描测量物体整体的云数据。在测量的过程中，完全不需要将扫描仪接触到准备扫描的物体上.因为地面三维激光扫描仪的分辨率很高，所以在操作的过程中也不需要操作被测量扫描的物体，地面三维激光扫描仪自动就可以收集获取相应的三维信息数据。
3三维激光扫描在工程上的应用
3.1在交通工程中的应用
对于交通工程来说，地面测量数据至关重要。采用该技术对道路的情况进行扫描，从获得的数据中获取道路信息，加上实地地质环境勘测，能够在很大的程度上确保交通工程的顺利建设，避免出现大的漏洞与缺陷，提高工程建设方案的适用性与可行性。随着我国城市化建设进程的加快，交通工程的复杂程度显著增加，城市空间地下管道、线网复杂，采用地面三维激光扫描技术能够提高工程建设的可靠性，及时发现管道、线网存在的异常情况，及时对方案进行调整，加快交通工程的建设。
3.2隧道变形监测
我国幅员广阔，地形复杂，城市人口密集，交通工程中不可避免会涉及到大量的隧道工程。无论是山岭隧道、水下隧道还是城市隧道，其变形监测都是不可缺少的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆变形量是评价隧道结构安全状态的重要指标。而传统的测量技术虽然有较高的单点测量精度，但是测量速度偏低，测点数量也相对偏少，因此无法全面的反映隧道结构的整体变形信息。而地面三维激光扫描技术则自动、高速、海量、高精度的获取目标物体的三维坐标，从而全面的反映隧道结构的整体变形，克服传统测量技术在速度、整体上的局限性。在数据处理方面，由于地面三维激光扫描获取的原始点云数据不能直观地表示隧道的变形，因此对点云数据进行了曲线拟合，使隧道变形可视化。鉴于顶管法施工的隧道大都是圆截面隧道，故采用平均变形椭圆来描述隧道结构横断面的相对变形。具体的数据处理过程中，首先运用误差分布统计规律将获取的点云数据进行去噪、平滑处理，然后对每个区段的点云数据提取关键点，进行椭圆曲线拟合，即得到隧道变形后的形态。将得到的隧道变形后的形态与设计图对比，就得到了隧道变形情况。通过对比不同时间段的三维激光扫描拟合数据，排除了施工时产生的误差。隧道变形监测中应用三维激光扫描，与传统测量方法相比，突出展现了三维激光扫描在获取数据的数量和效率上的优势。三维激光扫描突破了传统测量方法中以离散点的方式获取数据的局限，以连续曲面的形式获取并处理数据。从而能全面反映隧道的整体变形。另外，文献通过与全站仪的精度比较试验，发现利用上述的隧道三维建模算法得到的变形量与全站仪的测量结果相差在2mm以内。充分验证了三维激光扫描在隧道变形监控领域的可靠性。
3.3在建筑测量中的应用
城市化建设当中，大多建筑翻修、保护工程需要精密测量。对于建筑自身来说，采用传统的测量技术与测量仪器，往往实际得出的测量数据与实际效果相差较大，需要人工对数据进行调整，来减小图纸与实际测量的误差。尤其是在古建筑修复方面，大多古建筑建设时间较长，结构变形严重，采用常规建筑测量手段难度较大，准确性较低，影响古建筑修复设计和施工的顺利开展。采用地面三维激光扫描技术，可对建筑空间进行全方面的扫描与测量，按照标准建筑数据对古建筑结构变形的情况进行检测和分析，制定最佳的修复方案，达到保护建筑，延长建筑使用寿命的目标。
4在使用地面三维激光扫描仪时的注意事项
（1）负责相关工作的人员在实际工作时，要在测量绘画图表时采用不同的比例尺。只有这样才能保证最后结果的科学准确，与被扫描测量的地区数据也会更加匹配。如果不按照标准来测量，会导致最后工作人员得出的结果图表精确度非常低，无法正常完成工作。（2）相关的工作人员在提升坐标的精确度时，必须按照实际坐标的大小确定位置，目的就是保证最后测量出的结果更加精确。如果没有按照实际坐标来确定，同样会对最后结果的精确度产生很大的影响。
结语
综上所述，科技的不断进步，也进一步地带动了建筑工程的发展。地面三维激光扫描仪目前在工程中得到了大范围的应用，但值得注意的是，在使用的过程中必须按照工程的实际情况进行地面三维激光扫描仪的合理运用，充分利用地面三维激光扫描仪的特点，来对主要问题进行分析和处理，从而对工程起到进一步的发展促进作用。
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论文作者:王博田
论文发表刊物:《基层建设》2019年第30期
论文发表时间:2020/3/13
标签：激光论文; 测量论文; 隧道论文; 技术论文; 地面论文; 工程论文; 扫描仪论文; 《基层建设》2019年第30期论文;