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工程测绘地面三维激光扫描技术应用

2019/08/28 阅读:

摘要:三维激光扫描技术在工程测绘中的应用,效率高,成本低,劳动强度小,采集结果准确率高,是成熟的科技成果融入经济建设中的成功典型,彰显了科学技术是第一生产力。三维激光扫描技术虽然在数据采集方面高效精准,但是也需要工作人员具备扎实的技术应用本领,方可轻车熟路,实现工程测绘质量与效率的平衡。

关键词:工程测绘;三维激光扫描;科学技术;应用分析

工程测绘技术随着采集设备的不断升级,数据储备、分析、应用技术的不断成熟,以三维激光扫描技术为典型代表,为工程测绘工作降低了人工成本,劳动强度,提高了数据采集的全面性和准确性,促进了工作的科学性和高效性。本文将结合其技术概念和特点,在地质勘探测绘领域的应用进行深入分析。

1三维激光扫描技术概述

(1)三维激光扫描技术的概念。该技术又叫实景复制技术,通过高度激光扫描的测量方法,实现对勘测区域的大面积覆盖扫描,以1:1的模型结构制作成三维点云框架,然后根据坐标、反射强度和颜色等信息数据实现勘探区域的效果图的可视化再现[1]。三维激光扫描技术因在地质勘测中准确性高,数据采集详实,因此受到地质技术人员的青睐。(2)三维激光扫描技术的特点。在工程测绘中利用三维激光扫描,实现地形图的精确绘制使其基本应用之一,能够实现一次测量,利用激光扫描的精细点云直接生成三维地形模型,还能实现等高线的自动提取,通过模型间的比对计算,精确分析出工程施工中的土石方开发数据,从而为制定科学合理的工程施工方案提供数据支持,从而合理规划施工进度,提高开发效率,节省开发成本,降低工人劳动强度。因此,可以得出三维激光扫描技术在工程测绘中地形、地质应用的特点为测量过程简单快捷,只需要专业的技术人员掌握基本的操作方法即可实现数据信息采集的全面性,测量结果的精确性;而且三维技术扫描技术与互联网软件处理,大数据云储存和分析技术具有极高的关联度,可以实现数据的海量储存,轻松检索,广泛应用。(3)三维激光扫描技术的应用领域。三维激光扫描作为一种突破传统测量的全新技术,能够传承传统测量无法完成的任务,提高测绘质量,提升测绘效率,在应用领域也非常广泛,主要涵盖以下四个方面:第一是能够实现大型建筑结构的从平面、到立体的精准测绘,形成真实效果图,也可以对其整体质量进行检测。第二是对地质环境、地形状态、地质灾害、因采矿引发的地层变形等情况进行及时,科学的测绘,为地质工作提供强有力的数据指导;第三是可以实现文化遗产的发掘提供基于三维激光扫描采集、记录的数据信息,提高我国文物保护的水平;第四是可以对复杂工厂环境、大型装备提供全新的测量方法,实现完整的模型建立,虚拟测量和分析计算。

2三维激光扫描技术在地质勘察测绘中的应用

(1)在地形地质研究中的应用。利用此技术可以开展重要造山带的地质成因研究,通过无人机的协助对其整体环境进行“透视”,可以绘制地质灾害排查评估图,提前做好相关灾害的风险预防措施;同时还能绘制出矿产储量分布图,在科学技术与设备的帮助下为找矿,寻矿和矿产的储量计算提供便利。(2)在地形地质测绘中的应用。此应用分为五个步骤,一是实地观察周围环境,确定扫描仪和标靶的位置能够便于工作;二是在激光扫描区域中设置一些同名控制标靶,实现多测站数据统一坐标系,从而完成点云数据配对;三是通过地物的提取与绘制,地表数据的获取实现三维全景模型的构建;四是将地形测绘数据导入对应的数字测图软件之中,并按照要求进行非地貌数据的剔除和地貌数据的抽稀工作,实现等高线的自动生成;五是将地物图形与等高线图形进行效果处理,并对照实景和点云数据进行手工修改,最后加上高程注记,在处理软件中生成图视图例图廓,并进行三维立体效果图的最后润色,做到与实景的高度匹配。(3)在土方测量中的应用。利用三维激光扫描技术来进行土方量计算,需要严格按照三维坐标的测量要求,利用GPS对土方测量全覆盖的定位,RTK对观测数据值的准确校对,水准仪在实际测量距离范围内保证扫描数据的精度,在运用通过互联网三维成像技术和大数据分析技术来实现土方体积、重量的精准核算。其施工步骤分为两步:一是选择一个符合平面设计要求的基准点,构建一个容易测量出土方高程、边界的地基面,然后依此为三维激光扫描的工作台,进行土方整体的一次性全范围的数据测量,然后将数据通过点云处理之后,上传到工程三维图形处理系统之中,按照坐标体系构建合理比例下的效果图,在通过计算公式来算出工程需要开发的土石方量。二是要对数据的处理进行严谨细致的筛选,对于工程中土石方开发范围比较大的区域,不能直接用点云数据计算,而是要考虑植被、建筑物等杂物测绘数据的干扰,导致计算数据与真实数据有出入,造成开发成本的不合理支出,一般情况下是通过扫描技术将测量面进行平均计算处理以符合客观实际。(4)在地质矿产中的应用。地质矿产中应用此技术主要表现为矿床资源储备量的数据换算,其应用过程主要为利用超长距离的三维激光扫描仪,在采集的点云上通过多个坐标的设定来实现对矿山全部测绘范围内的数据采集,从而完成精准的三维地形图的绘制,这样就可以避免人工敌实地勘探存在的风险,直接可以通过简单的定点工作实现基于数字成图条件下的科学研判,为矿山的合理开发和综合治理提供真实可靠的数据支撑。

3三维激光扫描应用过程中的注意事项

首先,工作人员在使用扫描仪的时候要注意让扫描距离要符合其技术要求,尽量在科学合理的范围来进行,这样才能保障测点数据采集的精准度符合三维效果图的绘制条件。其次,三维激光扫描仪的技术设备型号主要是RIEGLVZ-1000,测点由于自身结构的影响,其工程坐标系和本身坐标系的变换机制是靠调整后视标靶里面的仪器设备完成,这样会导致扫描精度和后视点的实测精度因误差让测点的数据采集出现问题,导致最终结果与实际不符合[2]。对此工作人员要首先确定扫描距离,保证标靶大小符合数据测量精确之要求,尽量规避人为操作带来的测绘问题。第三,利用图形处理软件进行数据编辑工作时,要实现点云数据拼接零差错的同时,也要让邻站彼此间的扫描范围的重合率在规定的数值范围内,不能过大,因为会带来外业工作量,也不能过小,因为会对拼接精度造成重大的偏差。第四,工作人员要具备专业的三维激光扫描技术的数据采集、储存、编辑和基于此的图形绘制、调整能力,对硬件设备与软件系统,人工处理与智能方法要熟练掌握,方能应对其中各种突发问题和技术难题。

4结语

总之,科学技术是第一生产力,三维激光扫描技术应用广泛,前景广阔,能够为中国工程测绘事业带来前所未有的大变革,应该通过政策鼓励,资金支持和社会资源的引导,对该技术进行普遍性地推广。

参考文献

[1]付海军.地面三维激光扫描技术在道路工程测绘中的应用[J].智能城市,2017(3):111+137.

[2]蒋明灿.三维激光扫描技术在地质测绘和工程测量中的综合应用[J].资源信息与工程,2017,32(6):130-131.

作者:龚琼 朱波 单位:玉溪云玉测绘有限公司

工程测绘地面三维激光扫描技术应用

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