汪海濤，蔣明富

（61287部隊(duì)，成都 610036）

工程測(cè)量與三維測(cè)繪技術(shù)發(fā)展探析

汪海濤，蔣明富

（61287部隊(duì)，成都 610036）

在信息科技不斷發(fā)展的背景下，各個(gè)行業(yè)也加強(qiáng)了對(duì)現(xiàn)代科技的運(yùn)用。在公衡測(cè)量中，應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)能夠提高測(cè)量的準(zhǔn)確度，為工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工等提供數(shù)據(jù)支持，提升項(xiàng)目建設(shè)的質(zhì)量和可行性。為此，就工程測(cè)量和現(xiàn)代三維測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展進(jìn)行探討。希望論文的提出能夠?yàn)橄嚓P(guān)的學(xué)者和工作人員發(fā)揮一定的參考價(jià)值。

工程測(cè)量；三維測(cè)繪技術(shù)；發(fā)展解析

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.028

1 引言

工程測(cè)量技術(shù)是涵蓋著環(huán)境勘測(cè)、圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)、竣工驗(yàn)收等諸多環(huán)節(jié)的測(cè)量事項(xiàng)，是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的產(chǎn)物，已經(jīng)在市政建設(shè)、國(guó)防科技等多個(gè)領(lǐng)域得到了推廣和應(yīng)用。其不僅對(duì)建設(shè)工程發(fā)揮著重要的作用，同時(shí)間接地促進(jìn)了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。為了進(jìn)一步加強(qiáng)該項(xiàng)技術(shù)的推廣，下文將從其基本概念入手，對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展作出詳細(xì)的闡述。

2 三維激光掃描技術(shù)概述

三維激光掃描技術(shù)，是工程測(cè)量中一項(xiàng)自動(dòng)化立體掃描技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)的精度高，應(yīng)用范圍廣，可以在各種復(fù)雜的環(huán)境中進(jìn)行操作。在工程項(xiàng)目中利用三維激光掃描技術(shù)能夠快速掃描大面積對(duì)象并且快速獲得掃描數(shù)據(jù)。和傳統(tǒng)的測(cè)量方法相比，三維激光掃描技術(shù)能夠自動(dòng)獲取準(zhǔn)確的目標(biāo)體數(shù)據(jù)，精度更高，得到的結(jié)果更準(zhǔn)確。

3 三維激光掃描技術(shù)在建筑工程測(cè)量中的優(yōu)點(diǎn)及測(cè)量過(guò)程

3.1 三維激光掃描技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

1）數(shù)字化。三維激光掃描的結(jié)果是數(shù)字化信息，所以更加容易顯示、分析和解決。此外，三維激光掃描技術(shù)能夠和GPS、外接數(shù)碼相機(jī)配合應(yīng)用等協(xié)調(diào)合作，拓展了其性能和應(yīng)用范圍。

2）高分辨率。三維掃描得到的數(shù)據(jù)結(jié)果質(zhì)量高、密度高，信息分辨率高。

3）較好的運(yùn)用性。三維激光掃描技術(shù)對(duì)應(yīng)用條件沒(méi)有過(guò)多的要求，所以有著較強(qiáng)的適應(yīng)能力。

3.2 三維激光掃描技術(shù)的使用流程

1）測(cè)站設(shè)計(jì)。根據(jù)掃描目標(biāo)的形態(tài)和部位等確定核心屬性，合理布置標(biāo)靶和掃描站的位置，在每站的中間需要設(shè)置3個(gè)控制標(biāo)靶的重合，從而確定量站點(diǎn)云數(shù)據(jù)中七個(gè)自由度相符站點(diǎn)，保證點(diǎn)云數(shù)據(jù)能夠最終在一個(gè)儀器坐標(biāo)體系下統(tǒng)一。

2）掃描。在選定的測(cè)站上固定掃描儀并且調(diào)整好姿態(tài)，用網(wǎng)線將筆記本和掃描儀連接，打開(kāi)電源，使用Cy2clone軟件，用該軟件控制筆記本和掃描儀通訊設(shè)備，然后手機(jī)掃描結(jié)果，在電腦上形成清晰的對(duì)象影像，根據(jù)軟件環(huán)境布置參數(shù)自動(dòng)實(shí)施掃描。

3）合理控制標(biāo)靶中心的獲得。結(jié)束每測(cè)站的掃描后，需要對(duì)控制標(biāo)靶實(shí)施精細(xì)掃描。經(jīng)過(guò)選擇掃描過(guò)程控制標(biāo)靶范圍內(nèi)的點(diǎn)，為每一個(gè)標(biāo)靶布置唯一的標(biāo)識(shí)，之后控制標(biāo)靶的中心點(diǎn)是經(jīng)過(guò)精細(xì)掃描范圍確定的，相同的控制標(biāo)靶在不一樣測(cè)站中的標(biāo)識(shí)必須相同。

4）配準(zhǔn)坐標(biāo)?；居?種的坐標(biāo)配準(zhǔn)辦法：配對(duì)形式、全局形式與絕對(duì)形式。屬于比較形式是前兩種，它的基準(zhǔn)為某一掃描站的坐標(biāo)系，這站的坐標(biāo)體系都是別的個(gè)站的坐標(biāo)體系轉(zhuǎn)換得到的。這兩種形式的相同特征是：在實(shí)施掃描的過(guò)程中，所布置的控制點(diǎn)或標(biāo)靶在掃描前其坐標(biāo)都不知道。而第三種方式，則在掃描前，已經(jīng)被測(cè)定控制點(diǎn)的坐標(biāo)值，在處理掃描數(shù)據(jù)時(shí)，每一個(gè)測(cè)站都需要轉(zhuǎn)換到掌控點(diǎn)所在的坐標(biāo)系中。

4 三維激光掃描技術(shù)在道路竣工測(cè)量中的應(yīng)用實(shí)例

4.1 測(cè)量區(qū)域以及儀器選擇

以某段剛剛完成的環(huán)城路段為例，本次測(cè)量中，采用Z+ FIM-AGER5010C相位式地面三維激光掃描儀進(jìn)行測(cè)量，該儀器的最高禁錮是0.3mm，可測(cè)量最大距離是187m，水平角度的分辨率為0.0002°，垂直角度分辨率為0.0004°，測(cè)量?jī)x器內(nèi)部的相機(jī)分辨率為8000萬(wàn)像素。

4.2 外業(yè)數(shù)據(jù)采集及特征參數(shù)提取

1）數(shù)據(jù)采集。在此次測(cè)量中，選了7個(gè)控制點(diǎn)，這7個(gè)點(diǎn)共同構(gòu)成了閉合環(huán)形的控制網(wǎng)。本次測(cè)量的道路呈帶狀結(jié)構(gòu)，所以采取的是多占測(cè)量的形式。測(cè)量中，在道路兩側(cè)依次用掃描儀向前推進(jìn)，利用靶球連接兩站，也就是說(shuō)，測(cè)量中至少有3個(gè)公共標(biāo)靶球，兩站數(shù)據(jù)通過(guò)擬合球心實(shí)現(xiàn)拼接，進(jìn)而將其統(tǒng)一在同一坐標(biāo)系中。

2）點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理。利用Z+FLa-serControl軟件，將所有的測(cè)站利用擬合球形標(biāo)靶拼接，在同一坐標(biāo)系中形成全景三維數(shù)據(jù)。接下來(lái)是轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系統(tǒng)。標(biāo)定平面標(biāo)靶中心，在標(biāo)定的平面標(biāo)靶中心上賦值傳統(tǒng)測(cè)量方式獲得平面標(biāo)靶，進(jìn)而可實(shí)現(xiàn)云數(shù)據(jù)到大地坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換。

3）測(cè)量精度分析。站間的拼接是誤差出現(xiàn)的主要原因。將測(cè)量中的固定點(diǎn)定為前段道路的平面標(biāo)靶，然后進(jìn)行云數(shù)據(jù)大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，然后對(duì)比分析后端道路平面標(biāo)靶坐標(biāo)的兩種測(cè)量方式。

4）道路特征提取。經(jīng)過(guò)處理后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過(guò)geomagic studio軟件的進(jìn)一步抽稀處理后截取0.1mm的薄片，提取道路縱橫斷面，將點(diǎn)云數(shù)據(jù)以及薄片數(shù)據(jù)保存為DXF格式導(dǎo)入到CAD中，提取道路特征。

5 三維測(cè)繪技術(shù)的未來(lái)走向

受到現(xiàn)代信息科技的影響，工程測(cè)量技術(shù)也朝著自動(dòng)化和信息化方向發(fā)展，現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)已經(jīng)在逐步取代傳統(tǒng)的測(cè)量方式，目前已經(jīng)朝著地理信息數(shù)據(jù)的方面發(fā)展。三維激光測(cè)繪技術(shù)是現(xiàn)代信息科技的產(chǎn)物，是工程測(cè)量中的重要手段，這種技術(shù)采用的是地理布局和信息反饋的方法，能夠向需求者及時(shí)、迅速地提供準(zhǔn)確的信息數(shù)據(jù)，憑借著高準(zhǔn)確度、高效率等優(yōu)勢(shì)得到了較為廣泛的應(yīng)用，同時(shí)受到現(xiàn)代科技、信息發(fā)展的影響，三維測(cè)繪技術(shù)將充分利用現(xiàn)代科技信息，朝著自動(dòng)化和智能化方向進(jìn)步。

6 結(jié)語(yǔ)

在當(dāng)今社會(huì)不斷發(fā)展的過(guò)程中，工程建設(shè)數(shù)量逐漸增多，工程項(xiàng)目在施工和技術(shù)方面的要求逐漸嚴(yán)格。為了保證工程項(xiàng)目的整體質(zhì)量，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)測(cè)量工作的重視，提高測(cè)量的準(zhǔn)確性，相信在相關(guān)技術(shù)人員和學(xué)者的共同努力下，三維測(cè)繪技術(shù)會(huì)朝著自動(dòng)化和科學(xué)化的方向發(fā)展，為工程項(xiàng)目建設(shè)作出更多的貢獻(xiàn)。

【1】于昭君.探究測(cè)繪技術(shù)在現(xiàn)代礦山工程測(cè)量中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2015（6）:187.

【2】方秋平.測(cè)繪新技術(shù)在建筑工程測(cè)量中的應(yīng)用初探[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2015（15）:254.

Engineering Measurement and 3D Mapping Technology Development Analysis

WANGHai-tao,JIANGMing-fu
(61287Troops,Chengdu610036,China)

Underthebackgroundof theconstantdevelopmentofinformationtechnology,thevariousindustrieshavealsosteppeduptotheuseofmodern science and technology. In male scale measurement, the application ofmodern information technology can enhance the accuracy ofmeasurement, provide data supportforthedesignandconstructionoftheproject,andimprovethequalityandfeasibilityofprojects.Tothis,thearticlewilldiscussengineeringsurveyandmodern 3Dtechnologyapplicationanddevelopmentofsurveyingandmapping.Hopingthisarticlecouldplayacertainreferencevalueforrelevantscholarsandstaff.

engineeringsurveying;three-dimensionalmappingtechnology;developmentanalysis

P2-0

A

1007-9467（2016）07-0046-02

2016-6-20

汪海濤（1978～），四川成都人，工程師，從事大地測(cè)量和工程測(cè)量研究，（電子信箱）wanghaitao1978@qq.com。