摘要：地面三维激光扫描技术的出现解决了将现实世界的实体信息快速转化为计算机可以识别处理的数据这一难题，在不需要接触测量目标的前提下，通过地面三维激光扫描技术可以快速的获取到现实世界物体表面的三维坐标，通过数据处理构建出实体三维模型。地面三维激光扫描技术有效推动了测绘行业的发展，具有广阔的应用前景。将地面三维激光扫描技术运用在道路工程测绘中，可以较为快速、准确的采集到所需数据，有效的节省人力，提升道路工程测绘的效率。因此，笔者就地面三维激光扫描技术在道路工程测绘中的应用进行分析，旨在为我国测绘事业的发展做出一定贡献。
关键词：地面三维激光扫描技术；道路工程测绘；应用
一、地面三维激光扫描技术的工作原理
地面三维激光扫描主要由以下几类设备构成：三维激光扫描仪、数码相机、扫描仪旋转平台、软件控制平台以及数据处理平台等，可以对现实中的复杂环境进行快速的扫描，实现对实体三维数据的采集，较为高效的构建出实体的三维模型，同时还可以获取到的点云数据进行处理、分析以及模拟等操作。具体原理如下：激光脉冲二极管发射出激光脉冲信号，经过旋转棱镜射向目标，然后通过探测器接收反射回来的激光脉冲信号，并由记录器记录，最后转换成能够直接识别处理的数据信息，经过软件处理实现实体建模输出。
二、地面三维激光扫描技术在道路工程测绘中的具体应用
（一）道路扫描
为实现具有较高精度的数字地面模型，必须保证各表面扫描点具有较高的精度以及均匀的密度。通常情况下，地面扫描仪应架设在地面上，且高度通常保持在1.6-2.0cm之间。仪器测量过程中常采用极坐标的方式，若测量面与激光束几乎垂直，固定水平步进以及垂直步进就能够获得规则扫描格网，反之，若测量面与激光束斜交，在设置未进行调整的情况下会得到变形扫描格网。
因此，在进行路面扫描时很有可能会出现以下几类问题：一方面，点密度不均匀，随着仪器与路面的距离越近，扫描点显示的会更加密集，随着仪器距离的改变，密度变化会表现出一定的差异性。另一方面，针对路面进行扫描也有可能会延长外业时间，由于脉冲式扫描速度相对较慢，当同时对远处路面以及近处路面进行扫描时，会使得远处与近处具体点密度相差较大，影响了道路工程测绘的质量及效率。为提升道路工程测绘的质量及效率，确保点密度非常均匀，应当采用分块扫描的方法，合理利用时间控制以及距离控制，在此基础上获取较为准确的测绘结果。
（二）确定具体扫描块
为了保证地面三位激光扫描技术在道路工程测绘中可以起到预期的作用，必须对扫描密度进行控制，而控制扫描密度最为有效的途径就是确定每站具体扫描区域。在道路工程中通常都设有分道线，且道路工程周围都设置有专门的隔离带护栏以及路灯杆等设备，各设备之间应保持合理的距离。为尽可能减少对周边交通的影响，推动测量分块、架设以及转站工作的开展，仪器架可以通常仪器架设于主道两侧人行路以及路边花坛中。
（三）进行外业数据采集
（1）布设以及测量标靶和各控制点
在进行道路测绘过程中，地面激光扫描技术的应用范围有限，扫描仪和扫描目标间的夹角最终会影响空间的分辨率。当扫描仪和扫描目标间的夹角变小，空间分辨率会下降。与此同时，当扫描距离发生改变时，测量点的精度也会受到一定程度的影响。再者，障碍物也会对通视情况产生一定影响，标靶能够把各测站具体测量数据有效拼接在一起。
为保证外业数据采集的准确性，在设置标靶时应当按照一定的策略，具体措施为：按照扫描仪测程，于相邻测站重合部位，设置三个以上的不规则标靶，便于供点进行云拼接，可以通过 GPS 或全站仪来测量控制点具体平面坐标。
（2）确定具体采样间隔，并且开始扫描
采样间隔也会直接影响外业数据的准确性，因此必须确定合适的采样间隔，并在此基础上进行扫描工作。若采样间隔设置的太大，会导致后期数据处理的精度下降，若采样间隔设置太小，会导致采集到的数据较多，数据传输、存储以及处理涉及到的数据量较大，增大了外业数据处理的工作量。在采样间隔的设置方面应遵循以下原则：当通视条件较好时，各站扫描距离是应尽可能保持在30-50cm之间，确保相邻测站间存在点云重叠区域，若通视条件较差，则需要适当的增加扫描站数，以确保可以完成扫描任务。
（四）对内业数据进行处理
通过进行外业数据采集，可以获得大量的三维点云数据，但数据量通常较大，且数据中含有一些无效数据，因此必须对获取到的三维点云数据进行预处理，在清除其中的噪声数据后，才能将其进行利用。将点云数据经过处理并变为测绘成果需要经过以下几个步骤：点云拼接、进行数据滤波、实行数据抽隙、进行虚拟测量、利用 DEM 建模以及生成具体纵横断面图。
（1）点云拼接
点云拼接是指将通过布设以及测量好的各个控制点具体三维坐标，把拼接完成的点云放入平面直角坐标系。在此基础上，利用设置在测点重叠位置的不规则标靶，将测站上获取到的云数据进行拼接。
（2）数据滤波以及抽隙
数据滤波以及抽隙是指将采集到的大量云数据进行处理，清除由树叶、石子等物体所导致的噪声数据，噪声数据具有以下特性：数据稀疏、呈现没有规律、具有不连续性。因此，可以通过一定的算法实现对噪声数据的清除，确保地面三位激光扫描技术获取结果的准确性。当采样间隔设置较小，获取到的点云数据较多时，为了提升数据处理的效率，需要进行抽隙处理。
（3）平面虚拟测量
点云数据是由许多三维信息点位组合而成，同时应该结合所拍摄的详细真彩色影像，其中前者可以确保表面模型数据的正确性，影像数据则可以确保边缘以及角落信息的完整性。借助于信息技术，可以对获取到的点云数据及影响信息描述模型纹理，并从中获取潜在的信息，以常规测量地形图的形式反映出来，标注比例尺密度具体高程点信息和相应特征点具体高程信息，进一步生成所需地形图。
结束语
地面三位激光扫描技术作为测绘行业发展过程中的一次重要技术革命，在无需接触测量目标的条件下，就可以获取物体表面的相关信息，并通过数据处理平台对数据获取数据进行分析，从而构建出实体的三维模型测量技术。与传统的测量方式相比，地面三位激光扫描技术展现出了巨大的优越性。将地面三位激光扫描技术运用在道路工程测绘中，可以在较短的时间内获取路面的相关信息，减少外业时间，有效提升道路工程测绘的质量及效率。
参考文献
[1] 袁飞. 浅析地面三维激光扫描技术在道路工程测绘中的运用[J]. 名城绘, 2018(4):473-474.
[2] 程运全. 浅谈道路工程测绘中地面三维激光扫描技术的合理运用[J]. 名城绘, 2018(12):0105-0105.
[3] 罗显圣[1]. 工程测量中地面三维激光扫描技术的应用探析[J]. 工程技术研究, 2019, 004(007):P.50-50.
[4] 岳军红. 地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用[J]. 南国博览, 2019(5).
作者简介：金晓东（1994-07），男，汉族，籍贯：湖北武汉，当前职务：职员，当前职称：助理工程师，学历：大学本科，研究方向：工程测绘