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地面三维激光扫描技术在城市测绘中的应用

发布时间：2021-10-12T07:09:01.975Z 来源：《工程管理前沿》2021年第15期 作者： 柳成宇

[导读] 在社会经济发展水平不断提升的背景下，人们开始重视城市规划建设工作，而地面三维激光扫描技术已经成为城市测绘工作中的主

要内容，将会直接影响到测绘效率以及实际测绘质量。

柳成宇

新疆蓝天阳建设工程有限公司 乌鲁木齐，830000

摘要：在社会经济发展水平不断提升的背景下，人们开始重视城市规划建设工作，而地面三维激光扫描技术已经成为城市测绘工作中

的主要内容，将会直接影响到测绘效率以及实际测绘质量。三维激光扫描技术又被称作实景复制技术，可以借助高速激光在比较短的时间

内获取测量区域的三维坐标数据。因此本文首先分析地面激光扫描仪的基本工作原理，其次探讨城市应用的主要测绘方式，最后研究激光

扫描立面测绘的优势，以期对相关研究具有一定的参考价值。

关键词：地面三维激光扫描技术；城市测绘；应用

引言：在进行城市优化建设的过程中，需要高质量的测绘工作提供数据支撑，因此有关部门应该积极投入到城市的地面测绘工作之中。三

维激光扫描技术是现代化测绘行业中的新兴技术，可以协助测绘人员迅速获得测量位置的空间点位信息，从而创建出具有地物、地貌情况

的三维坐标图。与传统形式的测量技术有所不同，三维激光扫描技术的应用优势是可以在各个角度进行测量，并不需要测绘人员实施瞄准

工作，通常具有量化的防水性能以及远程测绘能力。

1地面激光扫描仪的基本工作原理

在现代化测绘行业中，测绘工作者广泛使用的是脉冲型地面三维激光扫描仪，这种扫描仪可以在时间飘移的工作原理下进行城市测距

工作。地面激光扫描仪在马达系统的影响下，可以管控多面反射棱镜进行高速转动工作，脉冲激光束可实施面阵列或是线阵列的扫描处理

工作，既可以进行大范围扫描，也能够开展小角度的扫描。

现如今，三维激光扫描仪在实际测绘工作中能够获得的观测数据内容主要涵盖：扫描仪器和扫描点的间距值、激光光束具有的垂直角

以及水平角度、地物表面点具有的实际发射强度和实体影像包含的数据信息等。其中激光光束垂直角、水平角的数据，可以协助测绘技术

人员计算出扫描点位所处的三维坐标值。

2在城市中应用地面三维激光扫描立面的主要测绘方式

2.1外业数据采集

测绘人员在开展立面测量时，通常不需要使用坐标，因此，采集外业数据时，也并不需要界定管控网以及靶标的位置。在测绘团队实

施立面扫描工作期间，测绘部门一般应该安排三位技术人员，一人负责拍摄照片，需要保证拍照的角度处于所测立面位置的正前方，一人

需要负责规范操作扫描仪器，一人应该负责在扫描期间通过认真观察选择站点的最后安设区域，在转站扫描时，协助操作仪器者移动仪

器、扫描支架和其他工具等。

2.2数据预处理

在对各种测量数据进行预处理时，测绘者能够借助Riscan pro软件实施预处理。该软件具有的主要功能涵盖：补洞去燥测绘数据、配准

数据和使用ICP算法进行数据精准匹配处理工作。

2.3城市建筑立面测图

在针对城市建筑实施立面测图处理时，测绘人员应该使用多元化的测图方式，可以应用比较常见的立体量测形式，测绘人员可以直接

运用Risean pro平台，在基于三维立体模式的基础上，合理的选取测绘点、测绘面。与此同时，应该使用较为科学的方式，实施交互式的三

维量测处理，最后应该严格依照最后的测量结果，绘制出与之对应的受力图、立面图等。

测绘人员也可以使用平面投影进行描图绘制，在软件上可以实现主平面的投影处理，能够依照所选取的建筑绘制对象处理立面点云，

并将点云直接投影至拟合处理的平面上，在软件的辅助作用下，能够成功的将其转换为DXF格式，并将其输入到AutoCAD之中，从而能够

使测绘图直接进行矢量化处理[1]。在充分结合两种测图方式后，工作人员能够先使用平面投影描图进行描图矢量处理工作，然后依照难以

清楚观测的成图，借助立体量测实施补绘处理操作，保证整个测绘工作流程的科学性以及健全性。

2.4内外业修补测

若是一部分棱边点云出现缺失数据的现象，测绘人员可以运用现代化测距仪、全站仪和测绘量尺开展修补测绘工作。而对于那些存在

大范围缺漏问题的点云，技术人员可以运用三维激光扫描仪实施补测处理，并严格依照扫描过程拍摄到的照片和外业补测数据，在

AutoCAD软件中进行绘制成图操作[2]。

2.2.3实景监测

在城市建设中应用三维激光扫描技术可以进行实景监测，能够监测城市环境情况、地表资源情况，可以使有关部门完成对城市监测信

息的高度管控。基于三维激光扫描仪精度较高、密度较大的点云数据，可以计算出路面在横向位置出现的凹凸偏差值，使相关工作人员可

以迅速通过该技术监测到道路的实际平整度。在公路养护过程中，最为关键的工作即是监测公路存在的问题，而使用三维激光扫描仪后，

技术人员即可以将监测数据和之前记录下来的实景点云数据进行对比，能够更为迅速的辨别出公路存在的坑道等问题，使得公路病害监测

具有较高的实时性、准确性和安全性。

运用三维激光扫描仪中的实景监测技术，可以完成对城市已有绿化情况的可视化监测，在借助数字园林信息监测管理平台后，工作人

员可以利用二维地图定位城市园林，并借助移动的测量系统，实时监测园林的实景影像，从而实现对园林实景、树木种类、植物年限的可

视化处理。

3激光扫描立面测绘具有的主要优势

测绘技术人员在开展传统的立面测绘工作过程中，往往会运行皮尺以及测距仪开展测量工作，测绘人员可以在测量现场工作期间绘制

各种需要使用的草图，并运用上述道具实施数据测量工作，对于那些难以有效进行测量的位置，测绘人员需要运用目测的形式查看，从整

体上来看，传统的测量工作具有任务量比较大、测量结果精确度比较差、需要绘制很多草图的缺陷[3]。而现在测绘人员仅需运用现代化激

光扫描立面测绘技术，即可以实现对城市内各个街道建筑物的立面测绘操作，从而确保测绘工作的高效性以及科学性，可以使其获得到相

对全面、比较完善的测绘数据，测量数据的精确度比较好，正常情况下，误差不会超过0.05米。

4一次测量多次运用，服务于多个专业

测绘人员在使用三维激光扫描技术时，其获得的数据可以被多次运用在外业测量工作之中，工作人员仅需要对数据开展后期处理以及

分析即可，使得扫描点云可以依照城市内部不同层次客户的具体需求，产生不同种类的数据内容，有助于促进城市科学化规划设计工作的

有序进行，能够切实满足城区老建筑进行立面改造以及电线下地设计的多方面需求[4]。

测绘人员在测量城市地面情况时，通过运用三维激光扫描技术，可以更为全面的获得城市全部面貌中蕴含的点云数据，能够确保城市

内部各个街道、植被情况、河流情况和建筑处于可见度较高、可测量的状态，这些数据不但可以作为立面测绘数据，还能够直接生成城市

通信线、电力线的平面示意图和地形图，工作人员仅需依照点云中储存的测量类数据，即可以创建城市各个建筑的立体模型。

结论：综上所述，在我国科学技术水平不断发展的背景下，测绘市场使用的三维激光扫描技术也逐渐走向成熟。城市建设工作需要科学化

的测绘工作提供依据，测绘部门需要充分意识到使用三维激光扫描技术的重要作用，不但能够减少外业测量的任务量，而且可以保证数据

测量的准确性。其中最为关键的内容在于对测量数据进行的后期自动化处理，能够有效提升城市测绘工作的质量，从而促使城市规划建设

工作的长远发展。

参考文献：

[1]邓清军，许邦鑫，张从宝，张士武.地面三维激光扫描技术在农村不动产测绘中的应用研究[J].电力勘测设计，2020(S2):73-77.

[2]罗维扬.地面三维激光扫描技术在道路工程测绘中的应用[J].居舍，2020(26):80-81.

[3]黄新召.浅析地面三维激光扫描技术在城市地下空间测量中的应用[J].工程建设与设计，2017(16):20-22.

[4]王峰，林鸿，李长辉.地面三维激光扫描技术在城市测绘中的应用[J].测绘通报，2012(05):47-49.