李晓萌
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摘 要：三维激光扫描技术作为一种快速实景复制技术，是测绘领域的一次技术革新，它通过全景化的快速测量方法获取高分辨率、精细的地理空间对象表面的三维点云数据，为建立精细的三维实体模型提供了必备的数据基础。
关键词：三维激光扫描;点云去噪;点云拼接;点云配准
1 三维激光扫描技术应用在地质测绘与工程测量当中的价值
三维激光扫描技术至今已经有15年的发展历史，随着技术水平的不断提高，先进仪器设备层出不穷，各行各业的人员都应用这种技术，进行工作方式上面的升级。相对于传统的，扫描技术来说，这种三维激光扫描具有以下几方面的优势：
（1）扫描速度快。相對于传统的激光扫描，速度可以提高700%-1200%，速度可以提升到每秒几十万点。这种快速的扫描作业可以尽可能缩短工作的时间，对于一些野外作业环境来说，缩短时间就意味着提高安全性、降低成本。
（2）一体化程度高。传统的扫描方式主要是分体式扫描，而目前的三维激光扫描技术属于整体、集约化扫描，不论是从扫描仪的内置分辨器、高精度的触摸内置板，还是数据的存储装置，都被整合到了这个小体积的三维激光扫描仪器当中，便于野外工作人员的携带、测绘、迁移和操作。很多三维激光扫描仪可以充电，不需要额外的外部电缆，就可以进行测绘。
（3）全视角展现。相对于传统的扫描仪，目前的三维激光扫描技术是全视角的，可以对全景观进行优化扫描，一方面，这种全视角的扫描方式工作更加灵活，效率也更加高，突破传统场景限制，达到更加理想的扫描效果。减少多层次扫描的工作需求，只用一次操作就可以达到高精度的扫描标准。另一方面，通过这种全视角的扫描工作，可以尽可能减少扫描站点安排数量，降低测绘观测的工作量，避免不必要的失误，或者工作人员在安放扫描架过程当中出现危险。
2 三维激光扫描技术的后期数据处理
在获得相应的想到数据之后，还需要通过软件来对数据进行可控处理，而基于电脑计算机技术的处理，可以显著提高三维激光扫描的全面性及一体化程度。
第一，应用大数据技术进行软件算法的改进，可以将存储和处理的数据规模拓展到十几亿点，这种全时段的数据处理可以对更大区间内的扫描数据进行判断，通过精准的扫描来丰富地质测绘的功能。
第二，应用大数据进行技术处理，可以对工程测量当中的管道碰撞、建筑信息模型、地质地层形态、地形变化情况进行二维特征线条提取。从目前的应用情况来看，三维激光扫描技术已经普遍应用在考古、文物保护、工程设计、检测、地质桥梁测量、建筑工程地形测绘地质研究当中
3 三维激光扫描技术的具体应用
3.1 在地质测量当中的应用
3.1.1 边坡安全监测
三维激光扫描技术应用在边坡地形监测过程当中，可以对地震造成的边坡破坏进行深度的分析，尤其是对于一些地震、滑坡、泥石流造成的二次危害，进行有效的预防。
首先，技术人员可以通过三维激光扫描仪，对于发生地质灾害之后的地形变化进行测绘，尤其是对于一些不稳定地区的破坏前兆进行把握，通过危险评估数值的获取，来进行精准的数据分析。
其次，在获得相关的地形数据之后，可以应用后期处理软件，快速的构建一个dem模型，再连接Tim网络数据，对于不同层次的地形结构进行点位分析，这种软件处理的高效化建设，可以形成一个整体的数字高程建设模型，通过坐标的实时转换等等，对于点位数据进行系统性分析。
3.1.2 地质露头研究
应用三维激光扫描仪，可以对地质露头的程序进行相关的探测，尤其是建立三维组团模型，对于一些浅层的地质灾害进行有效地预防。例如在玉树地震的过程当中，应用这种三维扫描仪技术，就可以对二次余震进行深化研究。
同时应用该种三维激光扫描技术，还可以对深层矿藏进行有效的分析与探测，通过物探技术形成内置相机，获得地下矿产的高清影像数据分析结果，并且应用后期处理软件等等，通过色彩对比、明暗对比，例如marsh分析模型，可以对矿产的三维空间——点、线、面进行全面的信息体现。在矿产分析的过程当中，三维激光扫描仪可以实现非接触、高精度、高分辨率的有效测量，尽可能减少野外工作人员接触到一些有毒有害的物质，提高工作的完整性以及安全程度。?
3.1.3 地形测绘
相对于传统的扫描地形测绘来说，三维激光扫描仪联合后期的大数据处理软件，仅通过几个简单的步骤，就可以获得很高比例尺的地形圖。
第一，通过数据点位扫描，对各个扫描仪的站点进行数据联动分析，设置有效的分辨率之后，就可以自动获取点赞上传的数据，再通过扫描把的控制，协调好地理坐标的约束关系，就可以准确获得高比例尺的地图。
第二，技术人员应用大数据的转换连接系统，在地理坐标上将获得好的比例尺地图。进行多站点扫描，再利用软件拼接，将不同层次的地理坐标拼装在一个地图当中。这种简便的拼装方式可以形成一个统一的坐标系，再通过软件的tin网络连接功能，对于植被或者建筑进行有效地剔除，最终形成一个高精度的tin网络。
3.2 在工程测绘当中的应用
3.2.1 外业数据采集
应用三维激光扫描技术，可以通过莱卡hd8800等代表性的三维激光扫描仪器，进行平整功能测算，在已经架设好的全息投影仪上开展外业数据采集功能，获得真实的点云坐标。
首先，技术人员在测量之前，要对周围环境进行有效的监察以及布控，并结合实时定位系统，例如GPRS、rtkey或者全站仪，来对工程的高程点线位置进行水平方向的测量，处理好不同站点之间的坐标关系。
其次，在进行外业测量的过程当中，要选择合适的间隔，并测定好扫描的开始点，如果间隔得过大，可能就会对扫描的精度造成一定的影响，如果间隔的过小，那么采集到的点位过多，也会给后期的数据处理带来一定的麻烦，延长采集的时间。一般情况下，如果工程体量正常，那么设置每80米一个扫描测绘点就可以保障良好的扫描效果。
3.2.2 内业数据处理
在外业数据生成之后，技术人员可以获得大量的三维点率数据，当然这些数据当中会包含着一些无效信息，例如建筑工程当中的一些树叶、风沙和车辆等等。通过内业信息处理就可以对这些噪声数据进行有效的过滤，构建一个完整的点云信息网络。
一方面，技术人员可以对点云数据进行拼接处理，例如利用CTK等常规的工程测量手段，对于道路、桥梁、交通、地下管道等工程进行点位描绘，再接到控制点坐标上，通过这种测量数据的综合方式进行多站点的转化，从而降低传递误差，提高整体的测量测绘精度。
另一方面，技术人员要对有效数据进行过滤，避免三维扫描机获得的数据受到行人、植被、水流等复杂因素的影响，产生更多的噪点，只有进行过滤控制，剔除一些错误的数据，才能够获得比较高精度的数据延伸图。
4 结语
综上所述，三维激光扫描技术是一种比较先进的空间数据获取技术，精度高、速度快、应用方便、可操作性强，具有广阔的发展空间。从本文的分析可知，研究三维激光扫描技术的应用，有利于我们分析目前工程测绘、地质测绘当中的难点问题，提高测量的精度。因而我们要加强系统性研究，从问题角度促进技术的升级，不断探讨技术的优化利用。
参考文献
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