庞 振

（新疆维吾尔自治区煤田地质局综合地质勘查队，新疆 乌鲁木齐 830009）

随着经济社会不断发展，相应的测绘工程也越来越多，在人们的现实生产生活当中，很多都需要开展相应的测绘工作，如建筑工程建造之前进行高精度的测绘工作，能够有效提高工程建设效率与质量，保证建筑工程安全。同时在地质勘探过程当中也需要进行精确的测绘工作，通过测绘工作的有效开展，来更好地指导下一步工作的正常推进。由此可见，测绘技术有着非常广泛的应用，而且还是在不断实践应用中不断进步与发展，如在测绘领域当中，GPS 技术应用时间最早，在测绘领域当中发挥着巨大的作用，而且在不断应用过程当中获得了很好的发展。如今在测绘领域当中应用的三维激光扫描技术，是一种新兴的测绘技术手段，伴随现代科学技术水平的快速推进，三维激光扫描技术呈现出良好的发展势头，被普遍应用于诸多测绘领域当中。虽然三维激光扫描技术作用优势非常突出，但作为一种新型的测绘技术手段，还有很大的发展空间。所以在测绘领域当中应用三维激光扫描技术过程当中，还应当结合应用实践，不断总结技术经验，将三维激光扫描技术在测绘领域当中的作用优势充分发挥出来，才能为推动测绘领域持续健康发展奠定坚实的基础，还利于三维激光扫描技术的不断更新与进步[1]。

1 三维激光技术在国外的概况

伴随科学技术的高速发展，三维激光扫描技术也迅速发展起来，并成为21 世纪最有发展潜力的新兴测量技术手段，三维激光扫描技术不仅有着非常高的测量精度，而且在测量过程当中效率十分高，能够进行实景可视化，尤其在一些发达国家，此项技术应用十分的广泛。例如在监测变形事件过程当中发挥着十分重要的作用，各种管道道路建设项目建模，还有保护文物方面，这些技术都发挥着十分重要的作用。日本福岛在2011 年3 月发生严重地震与海啸，对日本福岛核电站造成巨大影响，因此其基础设施的安全性也受到了社会各界的广泛关注。日本有关部门通过三维激光扫描技术应用，及时准确的了解到福岛核电站在地震海啸灾害之后各种新情况，进而更加科学合理的掌控灾后处理工作。英国在2014 年将三维激光扫描技术应用于公路交通当中，发生于高速公路上的事故，可以通过三维激光扫描技术及时的进行现场取证，能够充分了解和掌握事故发生时的具体场景，并通过不同角度来展现事故场景图，更加科学合理的界定事故责任，对判定事故责任关系提供了重要的参考作用，而且还是事故处理效率大幅增强。河南地球物理以及地球信息科学院S.SLOBANDH.R.G.K.Hack，对于一些具有较好规整性的结构面，以及裸露在外简单地形实现精准识别，但在实际应用过程当中还有一些问题存在，需要及时的应对和解决。新加坡以及意大利的Rongjun Qin 等将基于图像三维移动接到撤回系统联合三维激光扫描技术，能够更加全面及时的采集城市街道的实际景观，了解这些信息的变化，并对城市当中相关基础设施安全性做出精准的判断，了解城市健康状况，提升城市数字化发展。意大利于新加坡Francioni M 等和普通的测量技术充分结合联合应用三分激光扫描技术，来科学系统的评估采石场受到滑坡体的威胁性，并在此基础上对相应的三维成果进行获取，通过三维激光扫描技术，针对采石场进行三维建模，及时了解和掌握岩石边坡稳定性，取得了巨大的工作实效。比利时Schueremans L 等通过三维激光扫描技术的应用，给当地一所教堂三维点云数据全面获取，并对其三维模型进行相应构建，及时了解和掌握教堂结构稳定性，并通过点云全面分析教堂结构特点，获得详实的三维激光扫描数据，构建数据库，对指导修复和保护工作起到了非常重要的作用。三维激光扫描技术的应用实例，数不胜数，在国内外测绘领域有着十分普遍的应用，其高精度、高效率，实景可视化等诸多优势，成为测绘领域当中不可或缺的重要先进技术手段。

2 三维激光技术在国内的概况

近年来随着此项技术不断发展，我国在测绘领域当中应用三维激光扫描技术也越来越普遍。但是与国外一些发达国家相比，在测绘领域应用三维激光扫描技术开展测量工作，应用时间相对较晚，但是其发展速度却非常的快，近年来，在我国经济社会高速发展背景下，科学技术日新月异，三维激光扫描技术更是突飞猛进，三维激光扫描技术在我国很多领域当中的应用现已步入国际先进行列。目前在森林资源监测过程当中，通过大数据和三维点阵式云通过大数据和三维点阵式云数据分析，能够全面精准的获取森林树木的高度以及胸径，数冠总体体积以及其表面积和材料体积等各种信息数据，在探索研究树木测量基本设计理念以及实际适用性问题方面获得了巨大的发展。如四川省安全科学技术研究院，在安全生产过程当中首次引入三维激光扫描技术，在矿山安全领域发挥了巨大的作用，通过三维激光扫描技术的应用，能够针对矿山山体进行三维建模，及时了解安全隐患，并指导矿山安全生产与监管，并在危化品管理领域当中发挥着巨大作用，通过结合应用红外线技术和三维激光扫描技术，能够全面系统的监控与管理化工区的安全隐患，同时达到量化管理特点，可以有效控制和减少事故发生。成都理工大学通过应用三维激光扫描技术，在地质工程领域获得了巨大突破，特别是锦屏水电站开发建设过程当中利用三维激光扫描技术，来对开发边坡进行研究，取得了重大的工作突破[2]。

3 三维激光扫描技术工作原理及技术特点

在测绘领域当中应用三维激光扫描技术，主要是通过高速激光非接触式测量，来对地形以及复杂物体相关信息数据和影像信息进行获取，基于相关数据处理软件，来有效处理三维点云数据，对绝对坐标系中的三维空间数据坐标进行获取与转换，并构建三维模型，通过相应的格式输出，获得相应的测绘成果。

3.1 系统组成

激光发射以及接收机，二维扫描机构和光学准直系统以及数据处理系统共同组成三维激光扫描系统。

3.2 工作原理

三维激光扫描系统的主要原理为，脉冲激光通过激光发射机发射出之后，光学准直系统来对脉冲激光进行准直，并经过二维光学扫描系统向目标表面进行反射，并在目标反射基础上，激光接收机对反射过来的激光信号进行检测，并将其进行电信号转换，通过放大电信号。利用测量激光脉冲发射时间以及激光信号反射接收时间k，便可将目标相聚三维激光扫描仪之间的距离给解算出d＝（c×t）/2，其中c为光速。基于二维光学扫描系统，能够对各个激光点的具体方位以及俯仰坐标进行测出，在滤波、成像以及建模处理下三维点云数据，根据用户需要生成相应的成格式。

3.3 技术特点

随着科学技术不断发展，三维激光扫描技术近年来也获得了巨大提升，而且其应用也十分广泛，这主要是由于三维激光扫描技术相较于传统测量技术，有着更大的优势，可以快速精准的获取测量目标，高精度高分辨率的数据信息，同时能够扫描任何物体，不受白天黑夜以及天气因素影响，在复杂的条件下也可高效的完成测量工作，测量过程当中不与进行接触，测量成本大幅降低，而且还有效控制了测量时间，与精力投入。

4 三维激光扫描技术在测绘领域的应用

4.1 绘制数字地图

三维激光扫描技术，联合应用全球定位系统以及惯性导航系统以及CCD 相机等，可以快速精准的获取地理信息数据，重建城市三维模型，成为遥感技术与摄影测量不可或缺的重要技术补充。

4.2 水利水电测绘

在水利水电工程建设过程当中，主要是在一些高山峡谷地带，这些地区建设水利水电工程非常险峻，同时为了保证水利水电工程设计质量，必须要展开精准全面的测量工作。但是这些险峻的地形地貌对测量工作造成很大影响，如果利用传统的测量手段开展测量，工作难度非常大，还极易造成人员伤亡，而通过三维激光扫描技术进行测量这些问题便可得到迎刃而解，可以快速获取更加精准全面的测量数据。

4.3 建筑物变形监测

各种建筑物由于受诸多因素影响，都会产生变形问题，为了更好的了解和掌握建筑的安全情况，必须要对建筑物开展精准的测量工作，过去再对建筑物变形测量过程当中，利用GPS 联合相应技术开展近景摄影，这种传统的测量方式存在很大的不足，不仅测量工作过程当中操作起来十分繁琐，而且精确度很能得到保障，而通过三维激光扫描技术应用，能够精准全面的对建筑物开展测量工作，了解建筑物变形情况。

4.4 文物测绘

近年来随着经济社会不断发展，文物保护工作也受到了人们的广泛重视，而在文物保护工作开展过程当中，更需要将测绘工作技术优势充分发挥出来。但是过去测绘工作开展过程当中都是应用传统的测量手段来进行测量，这些测量主要停留于外观层面，很难了解文物内部结构特征，行，构建过程当中还有很多不足存在。而利用三维激光扫描技术对文物进行测量，可以快速精准的获取文物三维激光扫描数据，掌握局部特征和内部结构特点，利用三维建模并在计算机系统中保存数据，在发生文物损坏时，可以利用三维激光扫描数据，准确的进行修复[3-5]。

5 三维激光扫描技术在测绘领域的发展趋势

随着科学技术不断发展，三维激光扫描技术近年来已呈现出良好的发展势头，过去应用三维激光扫描技术进行测量过程当中都是一些固定式的设备，近年来三维激光扫描技术正在向着移动式方向发展，同时联合应用传感器技术，能够对目标信息更加精准全面的获取。同时近年来半导体器件发展速度很快，为了进一步提高三维激光扫描技术效率和质量，也打破了三维激光扫描技术过去单元探测体制局限性，逐渐向多元探测体制方向发展。虽然我国三维激光扫描技术在测绘领域起步时间较晚，但是近年来，在科学技术日新月异的背景下，三维激光扫描技术也在日渐成熟，并在诸多测绘领域发挥着巨大的作用，成为当前侧位领域不可或缺的重要技术手段，相较于其他传统测绘技术有着无可比拟的优势，未来三维激光扫描技术应用领域将更加的广泛，发挥的作用会越来越大。