解析工程测量中三维激光扫描技术的应用

2020-06-09 359 上传者：管理员

摘要：首先对三维激光扫描技术的主要组成部件进行了介绍，并对其工作原理以及特点进行了讲解，然后根据在实际工程中的应用进行了探究分析，发现三维激光扫描技术在针对建筑物外貌特殊、复杂情况下的测量工作中提升了工程测量的效率和准确度，应广泛推广应用。

关键词：
三维激光扫描技术
工程施工技术
工程测量
建筑物
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随着社会经济的快速发展，人们对建筑工程的要求也越来越多样化，各种各样的仿生外形也赋予了建筑物新的活力，与此同时复杂与特殊的建筑施工工艺对施工数据的要求也越来越高，传统的测量设备与测量方法也无法满足，这也促进了新的测量技术与测量方法的诞生。三维激光扫描技术就是一种新型的技术，被人们称为“实景复制技术”，通过对多种辅助设备与技术的应用，能够低成本高效率的获取更高质量的海量数据，更精细的体现建筑物的特征信息，为工程施工的顺利进行提供有力的科学支持。

1、三维激光扫描测绘技术原理与特点

三维激光扫描仪是一种通过综合多种先进辅助技术的扫描测量系统，主要由计算机、高分辨率相机、线结构激光光源、可控制旋转滤光镜、控制电路板等组成。主要核心技术:

1) 空间点阵扫描技术:

控制多面反射棱镜的转动，使得激光光束沿X,Y两个方向进行快速扫描，实现高精度的小角度扫描间隔、大范围扫描幅度及高帧频成像。

2) 激光无反射棱镜长距离快速测距技术:

仪器向目标射出光束，计算激光飞行时间计算仪器到目标点的距离。

三维激光扫描技术实际应用具有一定的优势，除了测量精准度比较高之外，还具有其他的特点:

1)通过激光发射进行扫描测量，能够有效节省测量时间。同时在测量中可以减少对测量区域的污染与破坏。2)该技术综合利用多种设备与技术，可以短时间内获取海量的测量数据，保证量测的精度。3)该技术利用自发光束进行测量操作，不受光线条件影响。4)该技术自动化程度高，设备体积小，对操作人数要求小，测量成本投入少。

2、工程概况

本次涉及的工程为购物艺术综合中心，位于市中心主干路与河流交叉口南岸，工程建筑面积约34万m2，该建筑综合体项目包括艺术展览馆、购物商场、星级酒店、写字楼及公寓等多项功能于一体，建成后将成为该城市最大的单体建筑。整个建筑整体向外倾斜，外形现代时尚，由多个结构错落叠置在一起，每个结构的线条又变化多端。这些对于传统的测量方式都是极大的挑战。

3、三维激光扫描技术在工程建模中的应用

3.1 外业数据采集

1) 扫描方案设计

扫描方案要注意的几点:

a. 站点布设。要保证测站之间不能有障碍物，相邻测站之间的扫描重叠度大于1/4，保障扫描数据的完整性。

b. 分辨率设置。目标要进行多位置扫描测量，每次测量前要根据与目标物的距离调整扫描仪的分辨率，使扫描效果达到最佳。

c. 标靶布设。相邻测站重叠区域布设的标靶个数要大于3，均匀分布在测量场区。该项目最终确定布设要28个测站，四周21个，顶部7个。

2) 控制测量

为保障对该建筑物的扫描数据形成整体控制，测量方案中计划将在扫描项目周围均匀的布设8个控制点。在控制点布设过程中将会利用RTK技术布设综合利用城市测量综合服务系统以及城市似大地水准面，误差可以控制在2 cm以内。

3) 数据采集

按照作业计划对建筑进行测量扫描，并利用集成相机对场景进行拍摄，最后要对公共标靶和控制点进行扫描，以便后期点云配准。

3.2 内业数据处理