摘要：地质测绘和工程测量是我国工业建筑建设企业发展过程中需要不断攻克的两大难题，传统逐点单独测量的扫描技术已不能适应日益增长的现实需求，三维激光扫描技术应势而生。论文将以三维激光扫描技术为切点，着重讨论其在地质测绘和工程测量的相关应用分析，以期为提高三维激光扫描技术的实际应用中的经济效益做出一点贡献。
关键词：三维激光技术；地质测绘；工程测量；点云
一、前言
三维激光扫描技术通过获取三维数据坐标实现全面扫描的方式，在满足建筑工程测绘中对地质测绘和工程测量精准度要求的同时，克服了传统测绘方法应用速率低下、应用范围狭窄、应用过程繁琐的弊病。在地质测绘和工程测量的实际应用过程中，探究三维激光扫描技术的多方面多层次的应用前景很有其必要性。
二、三维激光扫描技术
（一）三维激光扫描技术原理。三维激光扫描技术相较于传统的逐点单独测量方法，实现了由点到面的技术突破。它利用激光测距的应用原理将原先少量单一的二维测绘数据坐标点拓展成大量集合的三维测绘数据信息点阵，从而复建出测绘目标对象的三维点阵模型和以线、面、体为表现形式的数据图件。三维激光扫描技术包含点云、建模、空间点阵扫描这三大技术层次，其中空间点阵扫描是最为重要的中心层[1]。
（二）三维激光扫描技术的应用特征。三维激光扫描技术不同于一般的光学扫描技术，它继承了激光单色性好，方向性准、亮度高的特征，并在实际的技术应用中延展出以下几种功能技术特征：1.高时效性。三维激光扫描技术完成对测绘目标扫描的工作时长基本控制在一秒之内，大大缩短了测绘时长，节省了测绘人员的时间，具有高时效性。2.高普适性。三维激光扫描技术使用的是红外激光，对外界的环境光源基本没有依赖，即使在黑夜状态下也能够完成对测绘目标的扫描工作，且区分于传统的测量方法，它不需要大量的人力与之相配合，具有高普适性。3.高环保性。三维激光扫描技术完成扫描工作的时长一般是以秒来计算的，基本不会对测绘目标的周边环境产生光化学污染，具有高环保性。4.高精确性。三维激光扫描技术一秒可在测绘目标对象表面形成并获取几十万测点，不但能够更加精确地完成对测绘目标的数据估计，而且很少或基本不受到外界环境干扰因素的影响。
（三）三维激光扫描技术的应用领域。三维激光扫描技术是当前在测量领域内最为重要的先进科技。它克服了传统测量方法应用速率低下、应用范围狭窄、应用过程繁琐的弊病，使测量数据的精准度得到明显的提升。此外，由于与新时代新信息技术的交融，三维激光扫描技术能够将影像信息与实际的空间定位信息进行整体的有效分析，进一步完善自身的数据缺陷。现阶段三维激光扫描在物体测量上，已经取得了显著的成果并率先拓展到质量检测领域。以不规则形状物体的测量为例，对测量不规则物体，三维激光扫描比起传统测量方法能够更好地复建出不规则物体的三维点阵模型和以线、面、体为表现形式的数据图件，简化数据传输及整理的工作，减少人力配合资源的浪费，减小测量过程中可能出现的变量误差，从而提高测量数据的精确度，确保工程项目的建设安全。在工程项目的三维可视化设计过程中，通过激光可以对项目各方面的结构设计产生一个基础的了解，确保工程项目的建设安全。三维激光扫描技术广泛应用于地质测绘和工程测量领域也正是因为此。
（四）三维激光扫描技术的应用优势。三维激光扫描技术与传统测量方法相比，具有应用速率高、应用范围广、应用过程简单的优势，且在最重要的测绘数据精确度方面也表现出优越性，为工程项目的设计和安全提供了重要的支持。它的出现满足了地质测绘和工程测量的应用领域日渐增长的科学现实需求。
三、三维激光扫描技术在地质测绘和工程测量方法校正
传统地质测绘和工程测量方法校正。在传统地质测绘和工程测量过程中，针对不同的地段及工程项目类型都有不同的人力资源需要，这就在一定程度上对人员自身的技术提出了要求，且传统的地质测绘和工程测量的数据的前期判别和后期校正都是需要人为干预的。以传统的地质测绘和工程测量为例进行说明：一般传统的地质测绘需要专业人员对测量目标对象及周边环境都进行勘查来确保自己观察测量路线的准确性，同时需要对各地段的地质及工程难点进行重点描述，但由于地质结构类型复杂，则还需要为遇到意料的岩层或地表地貌规划不同的方案，为合理的施工区块及路线走向提供意见支持。而三维激光扫描技术则不同，它不需要进行全程的人工干预，它以点为单位生成三维数据坐标信息平面，使建筑工程测绘中对地质测绘和工程测量精准度要求大大提升的同时，避免了传统测绘方法应用速率低下、应用范围狭窄、应用过程繁琐的弊病。目前三维激光扫描技术凭借自身的优越性正在逐渐替代传统的一般测量方法。
四、三维激光扫描技术在地质测绘和工程测量中的具体技术应用
在地质测绘和工程测量中三维激光扫描技术主要应用于地质测绘、土方测量两个方面：
（一）地质测绘数据作业流程。一般的地质测绘数据作业流程分为外业数据采集、初数据预处理、地面物体的提取与绘制、等高线绘制和地形图的编制五个方面。三维激光扫描技术由于自身的高时效性、高普适性、高环保性和高精确性使得它充分参与和贯通了这五个数据作业流程。1.外业数据采集。在地质测绘数据的外业数据采集环节就是通过三维激光扫描技术采集该地区范围内尽可能多的外业数据，来对工程项目的勘测区块有一个真实的状况了解，如扫描仪的放置及各采集点方位与标靶的距离控制。为了保证外业数据的准确度，通常选取的勘测区站点分布数量较少，对外业原始数据采集容量进行有效控制，减少不必要的数据冗余。在外业数据进入到下一步之前，可以借助三维激光扫描技术中的点云结构，获取相近地形地貌的有关信息，进行基础的信息排查处理。在处理的过程中，要注意采样标准要严格按照规定标准的比例尺规格，避免出现数据脱节不符的情况。2.初数据预处理。初数据预处理过程指的是经过基础排查储存在激光点云中的数据，通过噪声隔绝、坐标变换、图像匹配和点云匹配的方式进行二次数据加工。对于来自不同采集站点的数据进行单位配对，并集合归纳到统一的一个三维数据坐标系中。此外，还需要做好定量加成分析和目标构模的类型设计，其中单位的信息配对具体流程为通过空间定位系统的作用区隔，将不同的扫描点获取的详细单位信息与点云中的地质信息进行匹配，从而获取不同单位区间准确的地质信息。3.地面物体的提取与绘制。地面物体的提取与绘制指的是将三维点云中的云数据可提取地面上的单位物体来与之匹配。此外，还可以利用激光扫描技术，对不同单位物体进行数据的收集和匹配的同时，运用相关的地理地图绘制软件将相关的地质地貌绘制出来，并转换为相应图像文件进行储存。4.等高线的绘制。由于三维技术无法表现出单位具体的地质地貌特征，且由于外业数据勘测采集站点的区隔较大导致相应的扫描密度较大，在绘制地形等高线时需要排除相关的地形环境的干扰因素，避免出现因扫描密度过大而出现等高线失真或不均匀分布等情况，同时要结合该区域勘测标准的比例尺规格做出一定的科学改动，然后将处理过后的数据导入到地理作图软件生成等高线。5.地形图的编制。编制地形图时，将地面物体图形与等高线图进行单位的匹配和重叠，但匹配的过程中可能会出现删除和调整的操作，需要绘制人员进行手动的修正，并把修正信息重新导入到三维的点云结构中，为下一次相似的地形地貌图的绘制提供参考[2]。
（二）土方测量数据应用。在工程测绘中对土方量的数据计算有严格要求，运用三维激光扫描技术参与测绘和计算能有效提升测绘精确度，降低外业工作强度。1.复建地基面。复建地基面指将扫描采集的外业数据与三维点云的匹配后的二次数据导入实际工程项目的三维数据坐标体系中，严格按照计算公式进行模拟。在土方挖填的量级计算前，要掌握设计高程和边界线的数据并做出数据调整，在划分一般基准点后，严格按照设计要求进行施工[3]。2.处理杂物。地形图测绘过程的数据基准面确立后，根据不同的数据类型，进行数据评估和重算的过程叫做处理杂物。一般对于较大范围设备覆盖区域，不能在原有点云的基础上直接计算土方量。
五、结语
三维激光扫描技术对我国地质测绘和工程测量方面有着重要作用，但在实际的技术运用过程中还是应该要融合新时代新的信息技术，才能更好地提高三维激光技术在实际应用中的经济效益。
参考文献
[1]张元,高峰.三维激光扫描技术在地质测绘和工程测量中的综合应用分析[J].科技创新与应用,2017(8):291-291.
[2]薛懋,王霄.论三维激光扫描技术在地质测绘中的应用[J].世界有色金属,2019(10):266-266.
[3]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].有色金属文摘,2017,032(006):130-131.
作者:唐汝煊 单位:重庆市勘测院