刘义超
南京奥途信息技术有限公司 江苏南京 210000
摘要：该项技术的主要原理就是运用激光进行距离测量，通过发射接收器的快速运转，对等待检测的表面坐标进行详细记录。当前已经在多个领域被大范围应用。本文中所述的特殊结构，不仅形状特殊，同时结构也较为复杂，所以在建模的过程中，没有办法有效运用传统的测量方法。基于此，本文通过运用本次研究中所述的技术，对特殊结构进行有效测量。本文先是概述了其技术的原理，接着以具体的实例为基础，进行了有效的分析和研究，望给同行一些借鉴和参考。
关键词：三维激光扫描技术；特殊结构；测量应用
本次研究中所述的技术通过发射接收器的快速运转，能有效进行距离测量，打破了以往单点测绘的方式，可以最为快速的速度获取等待检测物体的表面点云，当前已经在多个领域被大范围应用[1]。因此在特殊结构中运用此种技术，不仅能提升建模效率，同时能通过大量的数据，使物体的三维模型得到快速的重新建设。
一、技术原理
我国在九几年的时候，本次研究中所述的技术，其发展就日渐成熟，该项技术的工作原理，与全站仪测量角度及剧里的工作原理非常相似，其主要的不一样之处，就是本次研究中所述的技术运用的是不用接触的方式，经过对高速激光束测量物体的表面信息进行发射，此外，还可对其大量的数据进行自动记录，然后经过有效的计算，可以更快速的效率及速度，重新建设物体的空间点位信息，之后创建三维模型，所以其又被叫做copy实际景象的技术。该项扫描机器相关数据的采集，其基准为对坐标体系的扫描，坐标系扫描的概念是：此坐标系的原点是发射的激光束，该设备水平转动轴的零方向为X轴，设备日常的天顶方向为Z轴，右方坐标关系为X、Y及Z轴。设备所测量到的水平角为a，竖直角为θ，原点到监测点的距离为S，通过运用公式的方式进行表示，如下图：
X=Scosθcosa
Y=Scosθsina
Z=sinaθ
二、实例研究
1、背景
在此次实例的研究过程中，运用的主要设备仪器为HDS880，扫描某水下进行施工的形状像桥的建筑物。通过对数据的有效扫描，明确了施工范围内的中心点坐标，进而为水下新仪器的安装及检测分析，提供了必要的数据支持。对数据进行处理，运用的软件分别为，其一点云数据处理软件包[2]，其二为CycloneRPA。第一先提炼获取，并整理计算桥墩的相关数据信息，从而获得最后的成果数据，从根本上解决了以前没有办法实现的测量疑点和难点。
2、过程测量
2.1前期准备工作
到现场观察形状像桥的建筑物的具体分布情况，按照四周的实际情况，将放置架站的位置找到，并将标记工作做好。选择位置的主要目标就是，以桥墩为基准。按照具体的情况，选择最为合适的位置，在每一个测站的两边设置一个站点，保持两站之间能够以某一点为观察点,研究某一区域通视情况的地形分析。通过运用定位器，测量两个测站点的坐标，之后改正存在的差值，然后取得有效的三维坐标值。
2.2过程扫描
根据以往测量的作业方法，在测站点的两端，分别设置扫描设备，在完成对中整平之后，在具体操作的手薄上对测站点及后视点坐标进行记录，对后视定向进行有效调整，完成定向之后，对相关数据进行预备获取，按照实际检查的数据结果，确定定向的准备性。完成定向确认之后，按照手薄的数据，对形状像桥的建筑物进行框选，然后在扫描[3]。完成扫描之后，对所扫描的点云进行仔细观看，若远地方的桥墩数据较少，那么必须要对局部进行精确的扫描。
按照以上的操作方式，在此次研究中中，一共去取得了两站的数据。并且已经取得了非常完整的扫描数据，同时将其向实地的坐标系统进行了转换。如果只扫描一个站，那么时间大约在十分钟左右。
2.3验证数据
在完成两站的数据扫描之后，通过运用全站仪的免棱镜模式，有效测量并记录形状像桥建筑物的特点及角点，通过对以上数据的高效运用，精确的炎症点云数据。
3、处理数据
处理数据的过程中，创建有目标物体的数字模型，这离不开数据处理的必要操作。本次雅尼剧中所述的处理技术主要分为两步，其一为对所扫描数据的预处理，其二为模型的建立。
3.1预处理——验证点云精度
从所操作的手薄中，把点云数据先导出来，然后导进点云数据处理软件包，之后在进行三维浏览，与此同时把全站仪所测量的形状像桥的建筑物的特点及角点，最为单独的数据导入进去，然后进行比对。
3.2数据处理
在完成比对并进行纠正之后，删除掉没有需要的众多外部点云，进而降低计算的工作量，与此同时，尽量将多出来的点云对计算结算的影响消除。在这个过程中，所处理的数据被叫做去噪。之后对Cyclone可识别的点云数据，即scan1及scan2进行转化。方法如下：
3.2.1提取墩柱的拟合及中心线
运用Cyclone里的模型模块，计算并拟合测量范围里边的墩桩点云，从而取得其三维实体的表面模型。其主要运用的是实际物体对客观物体描述的一种方法。经过对基本体素的定义，通过运用体素的集合运算，以及常规的变形操作，创建需要的实际物体。通过运用此种方式，有效的描述物体，使其更具完整和清晰性，同时还能有效判断可以看见的边。实际物体的模型，可将物体的全部集合信息进行描述。在拟合软件的过程中，运用最小二乘法，因为点云计算，是来源于大量的拟合，所以具有极高的精度。在完成墩柱拟合之后，对中心线起到决定作用的两个端点，可在软件中捕捉，将圆柱的两个端点选中，构建一条全新的线段，作为墩桩的中心线。按照上边提到的方式，分别你和提取设计过程中的所有墩桩，进而有效获取墩柱的中心线。
3.2.2对中心点坐标进行提取
由于每一根柱子的设计，倾斜的角度都各不相同，按照其中一根将角度找到，然后对处在竖直方向的Z值进行有效计算，并设置一个完整的参考面，对全部柱子进行延长到参考面，就可以有效获取柱子的中心点坐标。
运用Cyclone中测量模块，可有效掌握柱子具体的倾斜角度，按照这个角度，对倾斜的距离进行计算，并将获取的数值，最为水平的参考面，把所有中心线向参考面延伸，对每一根中心线的长度进行测量。从而有效获取了所需的中心点坐标。
3.2.3详细记录柱子的中心点坐标
根据以上操作的过程和步骤分析，处理其第二站数据信息，并对处理结果进行详细的统计和记录。开始进行两次测量的主要目的，就是为了确保测量结果的准确性，同时还可以进行比较检测。分析以上所得的两组数据，把已经超过误差范围的数据，在计算以此，进而取得更为精准的数据结果，
三、结束语
总而言之，本次文章中所述的研究技术为新型的一种测量手段，并已经在慢慢打破传统的测量方法。其通过运用该项技术对特殊结构的数据进行采集，然后进行建模，进而有效将特殊位置的数据信息获取，具有非常良好的效果。
参考文献：
[1]乔亚奇,曹正伟,张贝贝.探索市政工程测量过程中如何有效应用地面三维激光技术[J].西部资源,2019,(5):137-138.
[2]钱尊岩,孙钟磊.三维激光扫描技术在城市地下空间建模中的应用[J].北京测绘,2019,33(11):1340-1343.DOI:10.19580/j.cnki.1007-3000.2019.11.011.
[3]孙保燕,翁裕育,贾巧志,等.影像建模和激光扫描技术融合在溶洞建模的研究与实践[J].长江科学院院报,2018,35(10):153-157.DOI:10.11988/ckyyb.20170405.