杨 勃 邵 昀 唐铭阳

中国建筑土木建设有限公司 北京 100070

施工单位进场后的一项重要工作是场地原始地面方格网的测设，目的在于记录原始地貌现状，确定整个场地或局部区域平均标高，为场地平整或基坑开挖土方工程量结算提供客观依据。传统的数据采集基本为基于点的模式，即用全站仪、GPS RTK获取离散点的三维坐标。由于被测量的对象往往是不规则的地形表面，因此，下列问题难以解决[1-5]：

1）地形特征点上必须安置棱镜或GPS接收机，人员无法到达的点位只能放弃。由于网格交点高程依靠双线性内插、多项式内插等方法获得，丢失重要的地形特征点将对计算结果产生较大影响。

2）对于复杂的地形表面，人工采集的数据量有限，难以准确描述。

3）采集什么样的点位依赖于测量人员的主观认识，不同的测量人员的测绘结果可能存在一定差异。

本文介绍一种全新的方法，利用地面三维激光扫描技术，又称“实景复制技术”，采用非接触式对地形表面快速扫描，快速获取海量三维数据，对真实世界进行三维建模和虚拟重现。这种方法极大地降低了人力消耗，提高了作业速度，客观地反映了现实情况，为大面积土方测量提供了新思路。

1 三维激光扫描仪工作原理和特点

1.1 三维激光扫描仪工作原理

三维激光扫描仪的构造主要包括一台高速精确的激光测距仪，以及一组可以引导激光并以均匀角速度扫描的反射棱镜。激光测距仪主动发射激光，同时接受由自然物表面反射的信号从而可以进行测距，针对每一个扫描点可测得测站至扫描点的斜距，再配合扫描的水平和垂直方向角，可以得到每一扫描点与测站的空间相对坐标（图1）。……