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分析地面三维激光扫描技术在道路工程测绘中的运用

杜群

莱阳市瑞霖勘测工程有限公司,265200

摘要: 在全球化发展过程中,我国不断提高科学技术,推动了工程测绘技术发展。在工程测绘过程中地面三维激光扫描技术发挥着重要的作用,对比传统的工程测绘技术,地面三维激光扫描技术操作过程比较简单,而且具有较高的精度和科学性,因此在道路工程测绘中广泛利用。本文分析了地面三维激光扫描技术在道路工程中的应用,提出针对性的应用措施,对于实际工作起到参考作用。
关键词: 地面三维激光扫描技术;道路工程测绘;运用措施
DOI:10.12721/ccn.2023.160450
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通过建设道路工程有利于完善现代交通体系,因此需要加强控制道路工程施工质量。道因为道路工程发展速度不断提高,利用传统的测量技术无法满足现代道路工程测绘要求,因此需要利用高科技技术和设备,提高道路工程测绘的精确性。在道路工程测绘中利用地面三维激光扫描技术,可以保障测量数据的精确性,而且可以描述测量区域的空间,充分发挥出测量数据的参考价值,推动我国道路工程测绘行业稳定发展。

一、概述地面三维激光扫描技术

(一)地面三维激光扫描技术的分类

在测绘角度可以划分地面三维激光扫描技术为以下两种类型:1.固定形式。固定形式激光扫描仪和全站仪的测绘形式具有相似性,通过利用计算机软件调控扫描设备,并且拍摄测绘对象,最后整理获取的资料图。利用这种扫描方式可以获得较多的数据,而且可以保障测量结果的精确性,并且具有广泛的测绘范围。2.移动形式的激光扫描:移动形式的激光扫描以固定形式为基础,并且在电子设备中搭载,可以精确定位测绘位置【1】

(二)地面三维激光扫描技术的原理

利用地面三维激光扫描技术,主要是通过激光测量路段长度,在实际测量过程中注意采集和收纳路段各种信息和环境资料,保障测量和绘制结果的准确性。通过配比获得的结果,可以建立三维模型。在利用地面三维激光扫描技术的过程中,设备二极管将发射较多的信号,通过利用棱镜向检测对象发射信号,同时可以接收反馈的信号,通过计算具体时间,可以精确具体的距离值。在实际应用阶段,通过不断变化角度和位置,可以精确监测对象的具体空间位置,利用这种方式可以全方位的分析检测路段。即使光线比较暗,也可以利用地面三维激光扫描技术开展作业,利用这种优势可以提高道路测绘的便利性,同时可以保障道路建设和修整的质量。

二、道路工程测绘的具体要求

交通工程施工涉及到新路段建设,例如建设地铁路线和高铁路段等。此外还包括修整既有线,例如维修破损的路段,或者养护地理环境特殊的路段。在工程施工之前,施工单位需要全面了解路况和周边环境,制定出科学的施工计划。测绘部门需要测绘比例图和截面图,并且要保障测绘结果的准确性。在测绘之后为实际施工提供地形图,有利于指导实际施工。尤其在既有线路施工中,因为现有的交通设施会影响到安全性,因此需要测绘各个道路项目的交通设施,要求测量人员投入较多的时间和精力。为了保障测量人员的安全性,测量人员需要利用先进的测绘技术,其中利用地面三维激光扫描技术可以提高测绘工作的便利性,并且可以获得准确的测绘结果,有序推进道路施工和维修工作【2】

三、地面三维激光扫描技术在道路工程测绘中的应用措施

(一)采集外业数据

1. 布设和测量标靶和控制点:在数据收集过程中利用地面三维激光扫描技术,扫描仪和扫描物之间的角度不同,将会增加空间分辨率的差异性。如果扫描仪和被扫物体的角度比较小,将会降低分辨率,而且扫描距离不同,将会增加点精度的差异性。此外在实际工作中还存在各种障碍物,因此需要利用较多的站点测量道路,并且要合理整合不同测量站的测量数据。在扫描仪测量范围内需要在测量站重叠位置合理放置目标。并且在控制点平面坐标测量中利用GPS或者全站仪开展测量工作,也可以在高程测量中利用水准测量和三角测量。

2. 确定采样间隔:工作人员需要合理设置采样间隔,如果设置较大的采样间隔,将会影响到数据处理结果的精确性。如果设置太小的采样间隔,将会增加数据采集量,还会影响到数据传输和数据存储以及数据处理等环节。工作人员需要严格控制各站点扫描距离在30~50m范围内。如果能见度较低,需要合理增设扫描站,顺利完成测量工作。

(二)处理数据

处理点云数据的过程中,需要分析不同站点点云数据的匹配度,综合点云数据实现目标构模,开展定量分析工作,然后在同一个三维空间坐标系中集合利用。在实际操作过程中需要利用以下方式。

1. 利用GPS获得道路工程不同扫描点的坐标,随后将获取的点云数据导入进去,在各项数据同步处理阶段可以精确点云地理位置。对比点云数据,噪音数据缺乏规律性,并且还具有不连续性和杂乱性。在剔除树木等无价值道路测量数据的过程中,可以根据噪音数据特征完成删除工作,而且需要分割点云构建目标模型,作为道路工程的地理信息,并且可以提供纹理图像,有效匹配点石【3】

2. 在地面三维激光扫描过程中,为了获取精准性的扫描目标,需要开展数据抽隙处理工作,提高数据传输和存储的便利性。

3. 点云拼接:不同测站的数据具有不连续性和独立性,因此需要合理拼接各点云数据,并且在三维坐标体系中利用。

4. 落实平面虚拟测量,拼接点云数据之后,虽然可以剔除不重要的数据,但是仍旧不完全符合现实情况,影响到数据真实性,因此在道路工程测绘阶段,如果过密的分布点位,将会影响到测量数据的真实性。在平面虚拟测量过程中,有机结合点云拼接数据和CCD相机拍摄图像,并且要精准性的标识数据,因此形成地形图。

5. 在处理点云数据的过程中,如果无法保障等高线的完整性,可以手动修复点云数据,同时利用影像资料和照片等标记高程,完成基本轮廓之后修改局部。在编辑道路工程地形图的过程中,需要详细编辑等高线图形和地面物体图形重叠,及时去除无价值的数据,提高地形图的质量【4】

(三)道路工程土方计算中利用

针对传统的土方量计算工作,主要是利用GPS和水准仪以及RTK等仪器,随后利用三维坐标方式测量地表具体情况,最后还需利用数字地面模型计算土方量。这种方式工作量较大,而且不利于保障测量结果的精度。而利用地面三维激光扫描技术,无需开展野外样点采集工作,根据数据处理结果构建基准面,最后形成高程模型,可以直接计算工程土方量。

结束语:

利用地面三维激光扫描技术可以创新传统测量方法,可以进一步完善测绘工作,因此在道路工程测绘工作中需要推广利用地面三维激光扫描技术,有利于提高道路工程技术水平,有效指导道路施工。

参考文献:

[1]王卫国,蒲进.山区工程测绘中地面三维激光扫描技术的信息提取研究[J].工程技术研究,2022,7(04):212-214.

[2]刘辉,赵荣欣,龚治国.地面三维激光扫描技术在既有空间网架结构测绘中的应用[J].施工技术(中英文),2021,50(21):28-31+126.

[3]陈玲.三维激光扫描仪在矿山地形测量中的应用及精度分析[J].世界有色金属,2021(14):31-32.

[4]徐锐,罗天文.地面三维激光扫描技术在山区水利工程测绘中的信息提取研究[J].中国农村水利水电,2019(06):100-103.