基于地面三维激光扫描的精细地形测绘研究
激光扫描测绘技术在地形测量中的应用
激光扫描测绘技术在地形测量中的应用激光扫描测绘技术是一种高效、精确的地形测量方法，近年来得到了广泛应用。
它利用激光传感器将激光束发射到地面上，然后接收反射回来的激光信号，通过测量激光束的飞行时间和强度，可以获取地表和地物的准确三维坐标信息。
本文将从技术原理、应用领域和发展前景三个方面，介绍激光扫描测绘技术在地形测量中的应用。
一、技术原理激光扫描测绘技术的核心是激光雷达。
激光雷达是一种通过发射脉冲激光并接收反射信号来测量目标物距离和位置的设备。
它的工作原理是利用激光束在空间中的传播速度恒定这一特性，通过测量激光从发射到接收的时间差，可以计算出目标物距离。
同时，激光雷达还可以通过测量反射激光的强度，获取目标物的表面特征和材质信息。
二、应用领域1. 地形测绘激光扫描测绘技术在地形测量中有着广泛的应用。
传统的地形测量方法比较耗时且需要大量人力物力，而激光扫描测绘技术可以实现快速高效的测量。
它能够精确测量出地表的高程和形状，生成数字高程模型（DEM）和数字地面模型（DTM）。
这些模型不仅可以为土地规划和工程设计提供准确基础数据，还可以用于地质灾害预警和水文模拟等各个领域。
2. 建筑工程激光扫描测绘技术在建筑工程中也有重要应用。
它可以实时采集建筑物的三维数据，并生成精确的建筑模型。
这对于建筑设计和工程施工非常有帮助。
激光扫描测绘技术可以帮助建筑师和设计师更好地理解和分析现有建筑结构，为改造、修复和改进提供科学依据。
同时，施工人员可以根据激光扫描的数据制定施工方案和施工进度，提高工程质量和安全性。
3. 环境监测激光扫描测绘技术在环境监测领域也有着广泛的应用。
它可以实时捕捉和监测环境中的各种物体和变化。
例如，激光扫描测绘技术可以检测出水库的水位和水体变化，对水资源的利用和管理有重要意义。
此外，还可以用于监测森林火灾、地质灾害和冰川变化等自然环境的变化，提供科学依据和预警信息。
三、发展前景随着激光扫描测绘技术的不断发展，其应用领域和应用范围将进一步拓展。
三维激光扫描技术在地形地质测量中的应用
223管理及其他M anagement and other三维激光扫描技术在地形地质测量中的应用许潜金（湖南省地质调查院，湖南 长沙 410000）摘 要：三维激光扫描技术测量精度高，并且数据信息获取方式快速便捷，已被推广应用于地形地质测量中，可实现智能化地形地质测量。
对此，本文首先对三维激光扫描技术原理进行介绍，然后对三维激光扫描系统特征进行分析，并对其在地形地质测量中的应用方式进行详细探究，以期为实际工程提供借鉴。
关键词：地形地质测量；三维激光扫描技术中图分类号：P623 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2021）02-0223-2收稿日期：2021-01作者简介：许潜金，男，生于1989年，湖南湘乡人，硕士研究生，工程师，研究方向：测绘地理信息。
三维激光扫描技术是在GPS 技术基础上的重大突破，通过应用激光扫描方式进行大面积扫描，即可获得测量对象三维坐标数据。
在地质地形测量中，常用测量技术类型包括GPS-RTK 技术、数字摄影技术等，工作量较大，有些勘测区域地形条件比较复杂，因此适用性比较低。
通过应用三维激光扫描技术，即可对地标店进行高精度、高密度测量，进而缩短外业工作所需时间，提高测量效率。
因此，对三维激光扫描技术在地质地形测量中的应用方式进行深入研究意义重大。
1 三维激光扫描技术原理三维激光扫描仪是由反射棱镜、测光测速仪所组成的，其中，激光发射端可应用激光测距仪，在发出激光后，通过发射棱镜进行反射，再利用测距仪测量扫描点位斜距，在此基础上加入扫描点水平方向角度、垂直方向角度，将其作为运算参数，即可对扫描点、测量点坐标参数进行准确计算，同时还可获得测量对象三维坐标。
在利用三维激光扫描仪获得测量数据后，即可利用扫描平台对地形参数进行计算。
在地形地质测量中应用三维激光扫描技术，可采用地面型激光扫描系统，其是由摄像设备、激光发射设备、电源以及软件系统所组成的，通过发射激光，可对被测目标距离进行测量，再获得测量数据后，利用相关软件进行计算，将计算结果与摄像设备所得图像进行有效结合，即可保证计算结果准确性，最后，通过应用制图软件完成图像处理，即可获得准确的坐标参数。
三维激光扫描仪技术在地形测量中的应用
三维激光扫描仪技术在地形测量中的应用摘要：随着信息技术的发展，三维激光扫描仪以其非接触、快速、大范围获取点云数据等特点在地形测量中得到了广泛的应用。
本文以三维激光扫描仪为例，介绍三维激光扫描仪在地形测量中的应用方法，实践表明，三维激光扫描仪具有扫描速度快、精度高、成本低等优点，能为测绘工作者提供实时、准确的地形信息，为高精度的数据分析提供保证。
在今后的测绘工作中，三维激光扫描仪将会被广泛应用于地形测量中，成为数字化测绘时代测量工作者得力的助手。
关键词：三维激光；扫描仪技术；地形测量；应用1 引言随着现代科技的不断进步，新的测量技术和方法不断涌现，三维激光扫描仪就是其中的一种。
三维激光扫描仪是一种非接触式、快速、大范围获取点云数据的测量仪器，其能够在远距离直接采集物体表面的三维点云数据，并且能够直接获取高精度、高分辨率的空间三维坐标。
其具有高精度、快速、非接触、大范围、非接触等优点，尤其是三维激光扫描仪的非接触性，使得其在地形测量中的应用越来越广泛。
三维激光扫描仪不仅能提供点云数据，还可以提供大量数据信息，如点云模型、点云纹理、点云球体模型等，为地形数据分析提供了丰富的信息。
2 三维激光扫描技术的工作原理2.1 测距原理三维激光扫描技术通过对激光的发射，再对其进行接收，将数据进行处理和计算，从而获得被测物体的三维坐标，实现测量目的。
通过激光测距原理可以得知，测量物体距离的过程主要有两种：一种是接收点到测量物体之间的距离，另一种是目标物体与测量物体之间的距离。
如果要对这两种距离进行准确测量，首先要对激光发射点与激光接收点之间的距离进行精确计算。
三维激光扫描仪系统在进行测距时，将被测物放置于测距机的中心位置上，通过激光发射器发射出两束激光束，再通过其反射到测距机的接收设备中，同时可以看到两个光脉冲信号分别在被测物表面反射。
其中，被测物表面的反射率是指在激光光束照射到被测物表面时，被测物表面会产生多大的反射率，而反射率又是指被测物表面能够反射激光光束的角度，因此可以通过两个激光光斑面积之比来计算被测物体与激光光斑的距离。
地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用
地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用
地面三维激光扫描技术是一种高精度、高效率的测量技术，在工程测量中得到了广泛的应用。
它利用激光测距仪和高分辨率数码相机对现场实体进行三维测量和数据采集，能够快速准确地获取物体表面的三维坐标和颜色信息，可广泛应用于土木、建筑、工业、地质等领域。
一、地形测绘和制图：地面三维激光扫描技术在地形测绘和制图领域中应用广泛，可实现地形模型的高精度测量和绘制，包括地形高程、坡度、地形起伏等信息，并可通过三维可视化实现对地形的动态展示。
二、建筑物测绘：地面三维激光扫描技术可用于建筑物的三维测量和建模，不仅能够实现建筑物的尺寸、形状、体积等的测量，还能获取建筑物内部空间结构和构造的精确信息，可用于建筑物的改造、维修和监测。
三、工业测量：地面三维激光扫描技术也广泛应用于工业领域中，可实现工厂和工作设施的三维建模和测量，包括设备的位置、大小、形状等信息，可用于设备调整、安装和维护。
四、地质勘探：地面三维激光扫描技术还可应用于地质勘探领域，例如在山体地质灾害预警中，通过对山体三维模型的建立和监测，可实现对地质灾害的预测和预警。
总之，地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用范围广泛，具有高效率、高精度、非接触式等优点，能够大大提高测量效率和精度，为工程建设提供有力支撑。
基于激光扫描技术的工程测量精度与应用研究
基于激光扫描技术的工程测量精度与应用研究摘要：本研究对基于激光扫描技术的工程测量精度与应用进行了深入研究。
首先，我们回顾了激光扫描技术的原理和发展历程。
然后，通过实验和实地测试，评估了该技术在工程测量中的精度和可靠性。
研究结果表明，基于激光扫描的工程测量具有高精度和高效性，可以实现对复杂形状和大尺寸物体的精确测量。
此外，我们还探讨了激光扫描技术在建筑、制造和文化遗产保护等领域的应用。
最后，我们讨论了该技术的局限性和未来发展方向。
本研究为基于激光扫描技术的工程测量提供了重要的理论和实践参考。
关键词：激光扫描技术、工程测量、精度、应用研究引言：激光扫描技术在工程测量领域展现出了令人瞩目的潜力。
其高精度和高效性使其成为解决复杂形状和大尺寸物体测量难题的理想选择。
本文旨在深入研究基于激光扫描技术的工程测量精度与应用。
通过回顾其原理和发展历程，并结合实验和实地测试，我们评估了该技术在工程测量中的可靠性。
此外，我们还探讨了其在建筑、制造和文化遗产保护等领域的广泛应用。
本研究为工程测量提供了重要的理论和实践参考，推动了激光扫描技术的进一步发展与应用。
一激光扫描技术原理与发展历程激光扫描技术是一种基于激光束的测量方法，通过使用激光发射器发射一束激光光束，然后利用接收器接收反射回来的光信号来测量目标物体的形状、尺寸和表面特征。
这种技术具有非接触、高精度和高效率的特点，因此在工程测量领域得到了广泛的应用。
激光扫描技术的发展历程可以追溯到20世纪60年代。
最早的激光扫描仪使用机械旋转平台和光电探测器来获取目标物体的三维数据，但受限于旋转平台的速度和精度，测量效率和精度有限。
随着激光器和传感器技术的进步，激光扫描技术逐渐实现了高速、高精度的测量。
现代激光扫描仪通常采用光电二极管或光电三极管作为接收器，可以快速捕获反射回来的光信号。
激光扫描仪还配备了高速驱动器和控制系统，以实现快速而准确的扫描。
同时，激光扫描仪还可以通过调节激光束的扫描方式，如扫描线密度、扫描速度和角度等参数，来适应不同的测量需求。
三维激光扫描技术在地质调查中的应用
三维激光扫描技术在地质调查中的应用三维激光扫描技术（3D LIDAR）是一种通过激光束测量物体表面距离和反射回波强度，并根据测量结果生成具有空间结构的高精度三维点云数据的技术。
在地质调查中，三维激光扫描技术发挥着重要作用，可用于地貌测量、构造调查、地质灾害识别等方面。
本文将重点介绍三维激光扫描技术在地质调查中的应用。
首先，三维激光扫描技术可用于地貌测量。
地貌是地球表面形状和特征的总称，地貌测量是地质调查的基础工作之一。
传统的地貌测量方法一般以几何测量为主，操作繁琐，无法准确捕捉地形表面的细节。
而三维激光扫描技术可以在较短的时间内高密度地采集地形点云数据，包括地表、地形特征、地下水等，从而生成详细的地形模型。
利用三维地形模型，地质调查人员可以直观地了解地貌特征，快速识别地形异常，为地质研究提供有力的数据支撑。
其次，三维激光扫描技术在构造调查中也具有广泛的应用。
地质构造是描述地壳中地球物理和地球化学变化的总和，是地质调查的核心内容。
传统的构造调查方法主要依靠人工压实样本和地质剖面的观测，工作量大且效率低。
而三维激光扫描技术可以精确测量地表和地下的构造特征，生成真实的地质模型。
通过三维地质模型，地质调查人员可以直接观察地壳中的断裂、褶皱等构造特征，并对地质历史和构造演化进行详细研究。
最后，三维激光扫描技术还可以应用于地质灾害的识别与评估。
地质灾害是指在地质过程中或由地质因素引起的对人类活动和生命财产造成重大危害的现象。
传统的地质灾害调查主要依靠人工勘察和遥感影像解译，存在灾害类型判定难、精度不高等问题。
而三维激光扫描技术可以高精度获取地形和地物信息，能够准确识别地质灾害类型，如滑坡、崩塌、泥石流等，以及其发生的空间分布和规模。
通过对地质灾害的识别与评估，可以为灾害预防和治理提供科学依据。
综上所述，三维激光扫描技术在地质调查中的应用具有重大意义。
它可以提供高精度、直观的地质数据，加快地质调查速度，提高工作效率，大大增强地质研究和地质灾害预防的能力。
基于三维激光扫描数据的地形建模技术详解
基于三维激光扫描数据的地形建模技术详解地形建模是地理信息系统（GIS）中重要的一项技术。
它不仅为城市规划、土地利用和环境保护等领域提供了重要的数据支持，也为工程设计、建筑施工等行业提供了宝贵的参考基础。
而基于三维激光扫描数据的地形建模技术，正因其高精度、高效率的特点，成为地形建模中的热门研究方向。
一、三维激光扫描技术简介三维激光扫描技术是一种以激光束为信号的非接触式测量技术，能够快速获取待测物体的三维几何信息。
激光扫描仪通过向目标物体表面发射激光脉冲，记录激光束与物体表面的反射时间，并根据测量结果得到目标物体表面的坐标信息与颜色信息。
利用三维激光扫描技术，可以获取到地形表面的高程、坡度、地势起伏等关键信息，为地形建模提供了可靠的数据来源。
二、三维激光扫描数据获取三维激光扫描数据的获取需要使用专业的激光扫描仪，这类设备通常由激光测距系统、全站仪、全球定位系统（GPS）、惯导系统和相机等组成。
在进行数据获取时，激光扫描仪通过扫描设备旋转的方式，将激光束照射到目标地面上，并同时记录反射回来的激光受到物体反射的时间。
通过测量激光束的行走时间，可以得到地面上各点的距离，从而获取三维坐标。
三、三维扫描数据处理与精度评定获取到的三维激光扫描数据需要进行处理，以便准确地反映地形信息。
主要的处理包括去除噪点、数据配准、数据过滤和数据分析等。
其中，数据去噪是最关键的一步，对于高程准确度要求较高的地形建模而言，去除离群点和噪声可以有效提高数据质量。
在精度评定方面，一般采用与GPS测量相结合的方法来进行验证。
通过将GPS测量得到的高程数据与激光扫描数据进行对比，可以判断激光扫描数据的准确度，并对其进行校正。
四、基于三维激光扫描数据的地形建模方法地形建模方法通常可以分为网格模型和TIN模型两种。
在基于三维激光扫描数据的情况下，常用的建模方法有删格法、插值法和曲面重建法等。
删格法是将地形表面分割成规则的网格，然后根据每个网格点的高程信息进行建模。
三维激光扫描系统在地形测量中的应用
次测 出所有数 据 ， 而需要 从不 同位 置、 多视角进行 多次扫描 ， 这
台、 软件控制平 台、 电源及其他 附件 组成 。 地 面型 三维激光扫描 系统 工作原理 ： 三维激光 扫描 仪发射器 发 出一个激光脉冲信 号 ， 经物体 表 面漫反 射后 ， 沿几乎 相 同的路
ｚ Ｓ∞ｓ ｐ
本来 面 目。点云数据处理步骤基本 完成 ， 可以应用 点云数据来解
决 问题 。
３ 相 关 问题讨 论
公式 （ ） １ 中的距离一般 由检查 激光脉 冲从 发 出到接 收之 间的
时间延迟计算获得（ 图 ２ 。设 发射脉ห้องสมุดไป่ตู้冲往返 时间间 隔为 ｔ ， 见 ） Ｌ目
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扫描仪采集 。这些数据在后处 理就 要删除。 多视对齐其 指 由于被测件 过大或形状复杂 ， 扫描时往往 不能
一
载） 激光扫描系统 、 面 型激光 扫描 系统 、 携式 激光 扫描系 统。 地 便
坐标系 （ 图 １ ， 轴在横 向扫描面 内 ， 见 ）Ｘ ｙ轴 在横 向扫 描面 内与 点云的数据 精简指的是 由于点云数据是海量数 据 ， 在不影 响 曲面重构和保持一定 精度 的情 况下需 要对 数据进 行精 简。常用 的精简方法可采用下列方式 ： 平均精简——原点云 中每 个点保 留１ ； 个 按距离精简—— 删除一些点后使保 留的点云 中点与点间
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基于地面三维激光扫描的精细地形测绘研究
随着我国社会经济的快速发展，人类经济活动的范围不断扩大。
对于工程测量人员来说，在大量的陡崖、峡谷等复杂危险地形的测量工作中，传统地形测绘方法常常束手无策。
基于地面三维激光扫描形成的精确地形测绘技术，不仅具有不接触测量的优势，而且测量工作进行的精确、快速。
因此本文将从地形测绘的角度出发，结合地面三维激光扫描系统的设计和运行实际，对基于地面三维激光扫描的精细地形测绘进行简要分析。
标签：三维激光地形精确测绘
0前言
对于复杂危险地区的精确地形测绘，常规的测绘方法往往显得无能为力，无接触测量成为这种测量工作的首选测量方式，其中又尤以三维激光扫描技术为甚。
现代三维激光扫描技术与传统测量方法相比，具有高精度、全数字化、测量方式灵活等特點，能够快速完成对复杂危险地区的精确地形测量。
是我国测量领域的重要测量方法，因此对基于地面三维激光扫描的精细地形测绘的研究具有鲜明的现实意义。
1地面三维激光扫描的基本原理
从技术层面来看三维激光扫描测量系统，是激光测距系统的一种集成升级版本，集成的主要内容包括有内置数码相机、后处理软件、电源以及附属设备。
其中地面三维激光扫描测量仪主要由激光发射器、接收器、时间计数器、由马达控制且可旋转的滤光镜、彩色CCD相机、控制电路板、微电脑和软件等组成[1]。
在实际的运行活动中，内置激光脉冲发射器会周期性的驱动激光二极管发射激光脉冲，脉冲在到达指定目标后返回被系统的接收透镜接收，在这一过程系统内置计时装置会对激光往返目标之间的时间进行精确测量，结合激光传播的速度，就可以掌握测量点到被测点之间的直线距离，通过激光发射其不间断的发射脉冲，就可以实现对复杂地形中多个测量点的相对位置计算，然后通过内置微电脑按照预设的算法对原始数据进行计算，能够高效、精确的测量目标地区的地形分布。
2地面三维激光扫描精细地形测绘
通常情况下使用地面三维激光扫描技术进行复杂地形的精确测绘任务，需要经过数据采集、点云数据配准、地面物体的提取与绘制、非地貌数据的提出，以及等高线的生产等几个关键步骤，以下将对测量过程进行详细叙述。
2.1数据采集
在使用地面三维激光扫描技术进行复杂地形的测绘任务时，数据采集工作是首要任务。
测绘活动首先应该保证各个扫描站最终获取的数据能够代表完整的测量区域情况，在此基础上应该尽量减少测站的数量，以减少测量数据量和工作量。
同时在复杂地形的测量活动中还应该对复杂地形进行拍照，为后期的数据处理和地形图的编辑修改提供数据支持[2]。
为了保证测站定位的准确性，在测站扫描工作中应该设置三到四个点位精确测量点，对这些测量点进行精确的测量。
这些测量点与测量基站之间就构成了这一测量基站测量模型的骨架，能够对其他普通测量点的测量数值进行印证和完善。
2.2采集数据配准
因为地面三维激光扫描技术的主要测量方式是点测量，为了保证对复杂地形全貌测量的完整性，在分站测量结束以后需要对从不同基站、不同角度获取的测量数据进行精准配准。
所以在不同的测量基站测量活动中，为了实现相互之间的数据换算，需要在测量区域的中心地带设置三个或者三个以上的交点标靶，保证其即处于这一基站测量范围内，又处于另一基站的测量范围，两个基站测量的数据就能够借助这一相同标靶，实现换算形成统一的区域地形测量数据[3]。
2.3地物、地貌的提取与绘制
在使用地面三维机关扫描技术的测量活动中，因为测量活动主要的形式是“点测量”，形成的初步测量图是由许多点形成的“点云”，观看“点云图”就像观看一幅分辨率较差的图片一样，使用者能够依稀看出图像的大致轮廓，但是不能分辨其中的地物和地貌等精确信息，所以在实际的测量活动中，初步点测量完成后还要借助图像后期处理技术对测量图进行地物和地貌的提取。
通常情况下由于地物和地貌的特殊性和复杂性，后期处理中需要处理主体从配置好的云数据中手工提取地物和地貌特征，如特殊地貌的高点、低点、起止位置，地物的屋角点、电线杆中心点等[4]。
2.4等高线生成
在应用地面三维激光扫描技术的测量活动中，因为激光扫描的密度较大，且其对区域高程的反应比较灵敏，如果直接使用地面三维激光扫描技术测量形成的测量点标准等高线，繁复的测量点和多变的地形会导致等高线过于密集，且相交点极多的现象。
所以一般情况下测量主体会对测量形成的等高线信息进行后期处理，以保证图像整体的使用性能，具体而言将剔除非地貌因素后的点云数据按地形测绘要求的密度进行抽稀。
最后将数据导入到大比例尺数字测图软件中，自动生成等高线。
2.5地形图编辑
在上述工作都完成以后，就可以对这一地区的地形图与等高线图进行叠加处
理。
在处理过程中需要对两种图样的测绘标准进行统一，对两种图样的定位中心进行准确的核对。
因为在之前的数据处理过程中去掉了部分区域的地形和等高线数据，在结合完成以后会形成等高线部分区域的缺失、扭曲、不光滑等问题，这种情况下就需要处理人员对其进行手工修补，修改工作应该根据测量的原始云数据来进行，以结合后的缺陷区域为标准，对原始数据进行找回和标注。
最终保证图表的完整、光滑，并加上相应的高程标记，生成图廓进行局部的修饰[5]。
3结论
基于地面三维激光扫描的精确地形测绘技术，是现代非接触测量技术的典型代表，其在测量活动中的应用不仅能够极大的提升测量工作的效率和质量，而且能够帮助测量人员克服帝乡复杂、环境恶劣问题，因此对这一技术的研究具有鲜明的现实意义，本文从地面三维激光扫描的基本原理、地面三维激光扫描精细地形测绘两个方面对这一技术的应用进行了简要分析，认为地面三维激光扫描的精细地形测绘技术能够有效的减少测量工作的工作量，提升测量工作的准确性和效率，是一种技术水平高、实用性强的测量技术。
参考文献
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