摘要：地面三维激光扫描技术是以地面为空间载体的，与地面近景摄影测量有一定的相似之处，地面三维激光扫描实现了激光扫描仪、数码照相机、GPS三者的有效组合，先是对目标物扫描成像，其后得到激光反射回波数据与目标表面影像，以此为基础利用相关软件生成三维数字模型，并贴加精确的纹理，确保模型准确、可靠。当前，地面三维激光扫描系统既可以安装在固定设备上、也可安装在移动的汽车上，获得连续的三维场景数据。
关键词：GPS配合；三维激光扫描；测绘技术；应用
1三维激光扫描测量技术的原理和工作流程
1.1三维激光扫描测量技术原理
三维激光扫描仪根据扫描平台的不同而主要有根机载激光扫描系统、便携式激光扫描系统以及地面型激光扫描系统几种形式。比如，日常测量过程中应用较为广泛的地面型三维激光扫描系统，其实际的工作原理为：三维激光扫描系统理由脉冲发射器将脉冲信号发射至物体的表面。此时物体表面在将脉冲信号漫反射之后，使脉冲信号按照同样的路径返回至信号接收器，从而完成精确计算目标点与扫描仪之间距离的目的。另外，每一个激光脉冲所产生的横向扫描角度观测值和纵向扫描角度观测值都可以理由精密时钟编码器进行测量和计算。
1.2三维激光扫描测量技术工作流程
简单说来，三维激光扫描的工作过程包括：数据采集、数据预处理、几何模型重建、模型可视化、成果输出。
数据采集为模型重建提供可靠精选的点云数据（三维激光扫描系统所采集来的数据），降低模型重建的复杂度，提高模型重构的精确度和速度；数据预处理完成点云数据滤波、点云数据分割、不同站点扫描数据的配准及拼接、点云数据的平滑、点云数据的缩减等内容；模型重建阶段涉及的内容有模型重建后的平滑、三维模型的重建、残缺数据的处理、模型简化和纹理映射等。
三维激光扫描技术获取地形或其他复杂物体的几何图形、影像等数据信息所采用的办法是非接触式高速激光测量，最后通过相关软件完成对点云数据和影像数据进行处理，转换成相应位置的坐标或模型。该过程由地面三维激光扫描仪、数码相机、数据后处理软件、电源以及附属设备构成完成。
2现代测绘技术发展分析
2.1现代测绘技术发展趋势方向
当前，我国现代测绘技术发展主要呈现为以下几个趋势：一是数据采集处理的实时、自动以及数字化的发展；二是数据管理的标准、科学以及信息化的发展；三是数据传输应用的多样、网络以及社会化发展；四是设备硬件的智能、人性以及国产化发展。
2.2现代测绘技术发展突破点
GPS在土地测绘领域中的适用范围越加广泛，即使是偏僻地区也可获得良好的应用效果，实现了全方位、全天候控制，此外在水准高程、航测外业控制以及地形测图等领域中，GPS技术也将得到推广应用。当前对于城市与工程控制网的优化设计要求越来越高，相关的监测网优化设计软件开发、应用、推广价值日益凸显，数据采集数据等环节均向着自动、智能、实时以及数字化方向发展。现代测绘技术的不断发展，对于数字化测绘软件的研发提出更高要求，软件系统朝着高效、多功能以及灵活使用的方向发展，具体表现在以下几个要点：一是将GIS应用于数字测绘中，采集到的数据直接进入数据库，达到“一测多用、数据共享”的效果，实现数据实时更新、系统动态管理，以构建“数字城市”。二是通过研发、更新数字测绘与工程设计、施工结合的软件系统，实现工程勘测、设计、施工的标准化、专业化的发展。目前社会发展迅速，无论是土地利用领域、城市建设领域、资源开发领域，亦或是环境治理领域中，各种专业的基础信息数据库逐渐得以构建、完善。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆工程测量中，对于GPS、三维扫描等先进技术的应用要求越来越高，尤其是在大型项目用地勘测定界测绘时，往往需要综合三维扫描技术、数据库技术以及内、外业自动化系统的应用，获得精准的基础空间信息，提供科学的数据支撑。遥感（Remote Sensing，RS）是一种非接触、远距离探测技术，目前随着该技术的不断改进、完善，RS的应用越加普及，尤其是土地勘测规划部门在各项工作的开展中，充分应用了RS技术对地面施以实时卫星遥感监控，高分辨率0.2M～2M遥感数据能够为城市监测、耕地勘查等等提供重要的数据支持。将GPS、数字摄影测量技术应用于大比例尺测图以及摄影测量，一方面实现了测绘工程的自动化、数字化发展，另一方面也推动了GPS、数字摄影测量等技术的不断更新、发展。
3 GPS与三维激光扫描技术在测绘中的应用
3.1构建精确的数字高程模型
GPS与三维激光扫描技术应用可得到激光点云数据，其密度与精度均十分高，可反映点位三维坐标。采取自动、人工交互处理的方式，对各个非地形目标点云进行分类、过滤，如：建筑物、树木等等，完成数据分类处理工作后，即可构建不规则三角网，快速提取DEM。正是因为激光点密度、精度高的特点，使得其能够生成高分辨率的DEM，其精度标准可达到众多领域要求。
3.2基础测绘
基础测绘“4D”产品，不仅仅是指数字高程模型，还有数字正射影像（Digital Ortho photo Map，DOM）、数字栅格地图（Digital Raster Graphic，DRG）以及数字线划地图（Digital Line Graphic，DLG）。述几种产品中，DOM应以DEM精确地形信息为基础，开展数字微分纠正；若是未得到DEM资料，则可采取数字摄影测量方法获得，数字摄影测作业量大、专业性强，对于相关工作人员的专业要求十分高。目前机载激光雷达技术的发展与应用，所获得的地面三维坐标满足数字微分纠正要求，DOM获得更加便捷，同时由于不需要应用到数字摄影测量，相关的测量成本也得以节约，为规模化生产提供了可能。同时，激光点云数据可提供植被、地物三维信息，使得DLG地形地物量测准确性更高。
3.3精密工程测量
在精密工程测量中，必须以高精度的三维坐标信息为数据支撑，若是条件允许还要构建三维物体模型，以保证测量质量，如：建筑、隧道测量、水文测量以及电力选线测量等等。地面/机载扫描仪是实现精密工程测量的重要途径，通过三维模型的构建可为形变量测、景观分析以及物体保护等提供重要支持。如：在公路、铁路设计过程中，可以三维激光扫描技术获得高精度DEM，以为后期的线路等设计提供重要的数据支撑。在电力线路设计过程中，三维激光扫描能够实现对目标区域中地形、地物的全面反映，如：通过掌握树木分布情况，可对砍伐树木面积加以计算，为后期规划设计奠定基础，同时通过三维激光扫描获得电力线路某一点与地面距离，可为线路抢修提供便利。
3.4数字城市建设
数字城市是一个新型的概念，也是各个国家、地区致力于实现的一个目标。空间信息是数字城市构建的重要基础，通过三维激光扫描技术的应用，能够获得数字高程模型、数字正射影像、数字栅格地图、数字线划地图等等成果，因此其是数字城市建设的技术支撑。数字城市的核心是城市三维模型（即：城市管理虚拟平台），其必须具有精度高、真实度高、可量测的特点，若是以传统技术构建城市三维模型，必然要面临一个困局：工作量过大、效率低下、精度要求难以达到，这也就限制了数字城市服务面的拓展。通过三维激光扫描技术开展空中、地面的全方位扫描，不仅可在最短的时间内获得最多的三维点坐标，其坐标精度也有所保障，使得大面积城市三维模型构建成为可能。同时，三维激光扫描技术的应用还有利于对各项数据开展快速、动态的更新，使得城市三维模型科学性与合理性得以保证。
4结论
在地质地形数据测量过程中的作用之后发现，虽然三维激光扫描技术是一种新型的测绘技术，但是因为其在我国还处于起步的阶段，因此，其在实际应用的过程中经常会出现各种问题，而这就要求测量技术人员必须积极的进行测量技术的探索和研究，才能促进测量数据精确度的进一步提高，最终发挥出三维激光扫描系统在我国地质地形数据测量过程中的积极作用。
参考文献：
[1]罗杰，白国荣.地面三维激光扫描技术在桑皮勒水电站地形测量中的应用[J].东华理工大学学报（自然科学版），2016，S1：109-111.
[2]孟涛.基于三维激光扫描技术的地形测量一体化应用研究[D].长安大学，2013.
论文作者:单宏杰,顾红兵
论文发表刊物:《基层建设》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/7
标签：激光论文; 测量论文; 数据论文; 数字论文; 技术论文; 模型论文; 地面论文; 《基层建设》2017年第24期论文;