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摘要：在当前的测绘工作中，三维激光扫描技术是当前新兴的一种测绘技术，其可以实现无接触扫描，可以对物体的空间数据进行高效的扫描获取，在当前的尸体建模以及建筑变形监测中有着重要的作用。本文针对三维激光扫描技术在桥梁结构监测中的作用进行了介绍，分析了这一系统在测绘设备中的分类，研究了这一技术在变形监测工作中的使用方式，希望可以推动这一技术的广泛应用。
关键词：三维激光扫描技术；桥梁监测；三维点云
引言
桥梁工程的施工和管理之中，测绘工作是不可缺少的。在桥梁测绘工作中三维激光扫描技术的额实用较多，在很大程度上提升了测绘工作的进行效率和准确性，加强了管理人员对桥梁结构变化情况的掌握质量。
1三维激光扫描技术简介
1.1三维激光扫描技术概述
在传统的三维数据测绘工作之中，技术人员会使用实测定位、光电设备或是遥感等技术手段，针对测绘区域进行单点数据采集，之后进行全区的测绘。测绘进行过程的复杂性较高，难以对实体结构情况以及变化情况进行了解，影响了测绘工作的完成质量。为了优化测绘质量，技术人员开始使用三维激光扫描技术，这一技术又被称作实景复制技术，突破了传统测绘工作只能在单点进行信息采集的缺陷，实现了对测绘物体三维表面结构的点云快速获取。，且数据的精确度还得到了极大的提升。三维激光扫描技术具备如下的优点：第一，其可以实现无接触测量，即在测量过程中无需接触实体的表面就可以进行信息的获取，便于当前在各种环境中进行数据的测绘获取。第二，数据获取效率高，三维激光扫描技术极大的也提升了采样数据点的密度，提升了数据的采集量以及采集效率。第三，可以进行主动式测绘，便于进行建模，这一技术的使用避免了无用数据对建模等的影响，提升了建模工作的进行效率和准确性。第四，测量工作进行效率高，无需消耗大量的人力，降低了工作人员的劳动强度，减少了测绘工作的成本。
1.2三维激光扫描技术的分类和工作原理
三维激光扫描设备一般按照扫描过程的载体、工作类型等进行分类，常见的几种类型主要是：第一，按照测量中空间载体进行划分，可以分为机载激光测量设备、车载激光测量设备以及地面固定激光扫描测量设备几类。第二，按照测量方式的划分，当前使用的三维激光扫描设备可以分为脉冲式、相位式两种。在实际使用中，技术人员根据测量精度以及测量设备需求进行灵活的选择。
三维激光扫描技术在使用过程中的重点是激光测距技术。以实际工作为例，在脉冲式激光的测绘工作中，技术人员会通过设计水平以及垂直角，并通过对数据的计算来获得测量区域中的三维数据。三维激光扫描设备凭借无接触扫描等技术优势，在桥梁结构测绘以及灾害区域测绘等多种工作中进行使用，极大的推动了当前测绘技术的发展和完善。
2三维激光扫描技术在桥梁工程领域中的应用
在当前的桥梁结构测绘工作之中，三维激光扫描技术的应用方式主要是点云三维坐标查询、几何特征以及角度的测量以及桥梁结构面积以及体积的计算等几方面内容，下文对实际应用方式进行了介绍。
2.1桥梁三维坐标点的查询
在实际测绘工作之中，桥梁工程的点云会由三维激光扫描技术奖桥梁上的大量坐标点进行汇合以及排列，在这个过程中，技术人员会通过点云数据来对桥梁工程的三维坐标数值进行计算和分析，方便对其结构情况进行了解。除此之外，桥梁工程的施工过程中，技术人员还会使用三维扫描技术来对施工区域的坐标以及地形等因素进行测绘，保证施工过程中区域坐标和位置的准确，提升施工中管理工作的进行质量。
要想提升三维坐标点数据的准确性，则技术人员要对测量的距离、角度等多方面进行设计，提升点云数据获取的准确性。在控制网的布设过程中，技术人员应当按照如下的几项要求来进行：第一，控制点的距离应当在100m以内，且不同控制点之间应当具有良好的通视性，保证测量数据的准确。第二，控制点到扫描目标之间的距离也应当控制在50m以内。丢三，扫描网的设计应当满足实际测绘工作的需求。之后，技术人员可以使用卫星定位以及高精度全站仪来完成控制网的测量工作。卫星定位技术可以获取测量基准点的空间坐标，高精度的全站仪则是对桥梁周边控制点坐标进行测量和计算。布设控制网的主要目的是对桥梁的点云坐标数据进行转换，并方便后续测量过程中在标志点位置架设激光扫描仪。
技术人员获取三维激光扫描坐标信息的方法包括如下两种：第一，将仪器在桥梁的控制点位置进行防治，之后再进行坐标数据的扫描。这种扫描手段可以避免后续的点云数据校准步骤，精度一般仅仅取决于扫描过程中控制网的精度设定。第二，施工人员将标靶在控制点位置进行架设，并将不同控制点的标靶作为同名点进行扫描，之后使用计算设备将测量点转入大地坐标系中，保证数据的可用性。
2.2桥梁变形监测数据处理
利用三维激光扫描仪对桥梁结构的点云数据进行获取之后，技术人员需要对数据进行处理，以便对桥梁的变形情况进行分析。桥梁结构作为大型复杂结构，在实际扫描工作中需要多站式的扫描，并提升点云数据的配准程度，保证数据准确性。另外，扫描过程的进行会受到环境等因素的影响，数据中可能出现噪点以及冗余数据等问题，对这类数据进行处理是提升数据准确性的有效手段。
2.3桥梁点云数据为基础的结构变形分析
在针对桥梁结构进行变形情况分析的过程中，技术人员会针对桥梁在不同时间段内的三维坐标数据进行对比，以便准确的发现实际使用过程中桥梁的结构变形情况。除了数据对比之外，工程师也可以根据自身的实际经验来对桥梁结构质量进行判断，部分情况之下，自动化设备难以针对桥梁结构变形情况进行分析，依旧需要专业人员来进行研究。
借助三维激光扫描技术来桥梁结构数据信息进行获取之后，技术人员会对数据进行处理分析，并对结构变形情况进行分析。在当前的桥梁测绘工作中，针对数据进行分析，并得出桥梁变形情况的实际结果是检测工作进行中的核心步骤。针对桥梁变形量的分析以及对数据分析结果的准确性直接影响桥梁变形检测工作的进行质量。三维激光扫描技术所获取的结构数据信息的整体性和全面性强，但是单点定位精确度较差，其在实际使用中的优点主要是三维建模精度高，可以准确反映桥梁结构是否出现下沉、倾斜以及结构损坏等问题，保证了技术人员对结构变形情况的获取准确。
在变形情况的分析中，技术人员首先要进行的是点云数据的建模，建模过程可以分为点阶段、三角形阶段以及曲面阶段。点阶段技术人员要对导入的点云数据进行着色处理，以此来保证点云数据的立体性和直观性，方便后续的处理和妒忌比。之后技术人员会将点云数据中存在的噪点以及冗余数据点进行删除，避免不良数据的存在影响整体的测量精确度。最后通过点云数据抽稀功能来实现对点云数据的处理，按照点空间位置的曲率变化来对点的位置进行分配，保留点的空间特征。在三角形阶段，计算机程序会借助点云数据来对空间网模型进行构建，借助填充、雕刻等手段来保证三角网模型和实际桥梁模型的相似度。曲面阶段计算机设备会将三角形模型来进行曲面模型构建，借助对模型结构的分析研究完成对桥梁结构变化的研究。
2.4提升彩色信息利用率
在桥梁测绘工作之中，三维激光扫描技术可以对桥梁结构以及施工材料等进行扫描，以此来获取施工材料的彩色相片，方便后续的管理工作。在这个过程中，技术人员还可以将彩色相片之中的数据和测绘获得的三维点云数据结合，提升桥梁模型的信息丰富度，对优化测绘工作进行质量有着重要的作用。
2.5三维激光扫描和模型的修正
在激光扫描工作之中，数据往往会由于环境的因素的影响出现误差，为了保证建模的准确性，在实际的测绘工作中，技术人员要对桥梁模型进行修正。修正工作一般会使用矩阵模型或是设计参数模型完成，修正过程也可以分为基于静力角度的模型修正、基于动力角度的模型修正以及基于动力静力结合的模型修正。三维激光扫描设备的使用可以将桥梁上的结构数据点进行全面准确的记录，对后续桥梁工程的高质量进行有着重要的影响。借助模型修正过程来去除干扰数据点，保证数据点信息准确性是测绘工作的重要组成部分。
结语
科学技术的发展使得当前桥梁工作的测绘工作质量得到了极大的提升，三维激光扫描技术可以提升测绘工作的进行效率和进行质量，借助对桥梁模型的分析，技术人员可以直观的对桥梁结构变形情况进行研究，极大的提升了桥梁结构变形检测工作的进行准确性。
参考文献
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论文作者:刘建宏
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年3期
论文发表时间:2019/5/30
标签：桥梁论文; 激光论文; 数据论文; 技术人员论文; 工作论文; 结构论文; 技术论文; 《建筑学研究前沿》2019年3期论文;