基于激光技术的三维测量方法与精度研究

基于激光技术的三维测量方法与精度研究

严良超

文山麻栗坡紫金钨业集团有限公司 云南省文山壮族苗族自治州 663603

摘要：在地表空间数据采集领域中，地面三维激光扫描技术被认为是相对重要的一项技术手段，这项技术主要用于空间信息数据的获取，能够对地表现实状态做出实际而准确的反馈。因此，必须进一步强化地面三维激光扫描测量科技的相关科研工作，以此推进测绘行业再次实现重大的改革。

关键词：扫描测量；三维激光；技术研究

引言

地面三维激光的扫描测量方法已成为当前地理空间科研的一个核心关注点，尤其是空间信息获取技术在目前的自然界目标数据研究和分析领域具有非常关键的作用和重要性。然而，过往的地表三维数据收集方法难以针对目标实际状态提供准确的描述，加上采样效率不高，因此三维数据的时序性获得变得越来越关键。随技术的迅速前进，新的技术和方法在空间数据采集领域获得了普遍的采纳，这进一步推动了三维空间信息的实时和智能化进展。地面三维激光扫描测量技术，作为目前获取空间数据的一种高效方法，可以实现对客观物体事实信息的高效获得，从而提高测量的速度和准确度。

1三维空间数据采集技术的主要特征分析

1.1观测对象的动态化

过去的测量方法大多基于模拟地形图来构建相关的终点，这种方式仅仅对原始数据做了基础处理，因此，所得到的现场测量信息及其精确性都受到了限制。当前的三维空间信息数据采集方法在数据收集与处理方面，都展现出了更为精细和精准的需求。这个测量方法不仅适用于土木建筑行业，而且在工业生产领域也有着广泛的应用。利用三维空间信息数据采集的方法，能够检测目标区域内部的所有动态物体，以及与这些物体相关的特性指数。

1.2数据测量的实时化

当前的三维信息测量技术在信息观测领域表现出明显的实时性优势，与过去的观测手段有着巨大的不同。传统的信息探测方法在信息观察中存在显著不足，特别是在面对外部数据时，数据的处理往往滞后，这导致了探测与捕获三维信息之间的明显时间差异。由于存在滞后性，传统的数字测试技术很难在自动生产流程的检测、当代电器设备的评估及军队作战等场景中应用。在这些行业中，人们总是希望获取真实的测量数据。

1.3采集技术集成一体化

离散的测量方法也被视为观测地面三维数据的常用手段，在这种测量方式中，资料的计算、绘制及制图过程都是各自独立，且相互之间并无联系。譬如，在户外执行测量任务时，也可以采用同样的角度进行量度，包括角度测量、测距以及水准方面的角度选择。过往的三维信息收集方式的精确度是不甚理想的。但在现代，三维数据的采集手段实际上属于一种综合的测量手段，这种方法具有集成和一体化的工作能力，能够将外部和内部的应用图融为一体。在各种具体的测量任务中，可以通过运用如全站仪、GPS接收机等现代电子测量仪器将各种测量流程和检测环节紧密连接，从而显著增强三维数据测量的集成度和一体化程度。

1.4测量结果的数字化

三维数字采集这一技术，得益于电脑和其他电子智能工具的强大后盾，得益于高科技手段，使得这类采集方式的检测结果呈现出可视化特质。数字化的地面三维信息采集手段，已经有效地解决了在常用的测量项目中，由于测图不够精确和地图资料缺失所带来的问题，尤其适用于大规模野外测图研究。

3地面三维激光扫描测量技术的特点和原理分析

3.1具有较高的数据采样率

三维激光扫描检测方法，无论是基于脉冲激光的操作机理还是脉冲激光的操作理念，这两种技术所能实现的扫描样本点获取速率均超过了每秒数千点，并在遥感资讯汇集方面发挥着特殊角色。利用具有低相相位激光测量技术的三维激光扫描器，其点速度可触及数十万点每秒，这充分证明了它在三维激光扫描方面的技术数据采集频率是相当高的。

3.2扫描光源可主动发射

当地面三维扫描检测装置成功捕获目标建筑的三维空间信息，它具备主动发送扫描照射源激光的能力，并且能够同时检测其发出的激光的回波数据。因此，利用地上三维激光扫描的技术可以不受各种时间、距离和扫描条件的制约，单独达到使用主动扫描光源的目的。

3.3非接触测量方式

地面三维激光扫描测量的技术中，使用非接触的测量方法同样是一个显著的特点。这种技术方法使得对扫描目标物体的表层无需采取进一步的操作，而是直接从该物体表面提取出对应的三维信息。这个数据收集技巧显示了高度的准确率，尤其在扫描具有恶劣环境或危险特性的目标物体时更为合适。

4地面三维激光扫描图像测量技术研究分析

4.1大型工业设备测量的应用

通常情况下，可以观察到一些大型且复杂的工业设备都配备了大量而复杂的管线网络。为了使这些管道后续的维护和修复更加简单，就需要对这些复杂的设备进行细致的设计和规划。在这种情况下，利用地面三维激光扫描技术进行三维定点测量，可以创建更为精确的三维模型。接着，将这些复杂的设备模型转化为可视化的三维模型，这将为未来的设备维护和修理工作提供更为方便和便捷。

4.2土石方体积测量的应用

应用地面三维激光扫描的测量技术，可以在测量地面土石方的体积大小时，捕获精确的三维点云信息，并使用相应数据对这些三维位置进行精确的计算和分析，最后准确地确定土石方的体积数据。以矿山开挖中土石方的测量为例，依据地面三维激光扫描技术，可以精确地定位施工中的真实洞口，从而为后续的开挖工作提供更加确切的位置信息。随后，针对需要挖掘的土石方，会进行三维点数据采集，以提供完整体积计算所必需的数据支持。

4.3土木工程的应用

隧道、街道、桥木等土木建筑项目，均是中国大规模土木工程的关键部分。为了确保这些施工步骤得到准确的地形信息，建议在施工前使用地形三维激光扫描仪进行测量。这不仅可以为施工提供宝贵的第一手数据，还可为后续的施工活动提供地质和施工环境的准确数据，从而更好地指导和监管施工工作；在整个建设过程以及最终完工时，成功地使用了地面三维激光扫描的技术手段来完成三维模型的建设，这有助于向相关管理机构展示项目完工后的设计图纸。

4.4地质方面的应用

在地质测量和记录方面，使用传统的测量方法不仅准确度有限，其工作效果也不尽如人意。然而，采用地面三维激光扫描测量技术可以实现非接触式地质测量，这不仅可以快速、高效、准确地进行地理数据分析，还可以利用从测量中得到的三维坐标资料来构建和展示相关地形的三维模型。例如，在铁路、公路以及其他类型的道路两旁，存在着不规则的地貌特征。依据地面三维激光扫描技术，能够对这些局部地形进行分段扫描以产生条纹式的影像地图。这些图像图随后被通过专门的软件处理和信息处理手段转换为对应的坐标系，进一步完成地形的地图生成。

结束语

总体而言，数据收集技术对现代地理学领域的信息呈现是极为关键的。特别是地面三维激光扫描测量技术，它不仅能在不与目标接触的情况下快速和有效地收集信息数据，还能进行具体对象的测量和扫描。因此，这项技术的优点也确保了它在多个领域都具有广泛的适用性。

参考文献

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