三維激光掃描技術(shù)在土方計算中的應(yīng)用

對大面積堆積物的土方測量是一項常見工作。如何利用測量單位現(xiàn)場測出的地形數(shù)據(jù)或原有的數(shù)字地形數(shù)據(jù)快速準確的計算出土方量就成了人們關(guān)心的問題。

常見的幾種計算土方量的方法有：

• 方格網(wǎng)法
• 等高線法
• 斷面法
• DTM法
• 區(qū)域土方量平衡法
• 平均高程法等

傳統(tǒng)的測量方法主要是利用全站儀或 GPS 測量堆積物表面的離散點的坐標，建立表面數(shù)字模型，計算土方量，該方法因堆積物形狀復(fù)雜，測量點離散不均，局部點無法測量等因素，很大影響土方測量的效率和精度。

有些堆積物因自身松散等原因造成其表面無法立桿測量，使得傳統(tǒng)測量方法難以進行。

三維激光掃描作為一種非接觸、全方位、高精度、全自動的測量技術(shù)已廣泛的應(yīng)用到各測量領(lǐng)域。

什么是三維激光掃描技術(shù)？

三維激光掃描儀的工作原理是激光測距，掃描儀本身是將無合作目標激光測距儀與角度測量系統(tǒng)組合的自動化快速測量系統(tǒng)。通過時間差計算出掃描儀到被測目標之間的距離，結(jié)合編碼器來測量鏡頭旋轉(zhuǎn)角與激光掃描儀的水平旋轉(zhuǎn)角度，從而獲得每一個點的三維坐標值。

三維掃描技術(shù)的出現(xiàn)，改變了已有的數(shù)據(jù)采集方式。面式數(shù)據(jù)采集替代傳統(tǒng)的點式數(shù)據(jù)采集，是測量技術(shù)發(fā)展史上的一次巨大變革，三維激光掃描儀大大提高了測繪的工作效率。三維激光掃描技術(shù)具備以下特點：

1、非接觸性，不需要接觸被測目標，即可快速得到目標的三維信息，解決了危險目標、不宜接觸目標、易損壞目標的測量。

2、快速性，激光掃描的方式能夠快速獲取大面積的空間信息。從傳統(tǒng)的單點測量的方式跨越到面測量，實現(xiàn)測量效率的質(zhì)的飛躍。

3、數(shù)據(jù)采集的高密度性，具體測量過程中，可根據(jù)實際需求，被測物體的精細程度設(shè)定一定得采樣間隔，從而得密度足夠高的點云數(shù)據(jù)。

4、全數(shù)字化，三維激光掃描儀得到的點云，不僅包含了三維位置信息，也包含了RGB信息，便于移植到其他系統(tǒng)處理和使用。

5、全天候，三維激光掃描一通過主動發(fā)射激光束的方式來完成對目標點的測量，不需要外部光線，使得掃描能夠擺脫時間和空間的限制，真正實現(xiàn)全天候測量。

滬敖案例簡介

1、項目概況

本案的土方堆積于多個廠房之中，堆積較高，土堆大小不一，且有些部分靠墻堆放空隙小不便確定邊際位置。

且土堆位于室內(nèi)，傳統(tǒng)RTK無法接收信號，也就無法測量。

而有些土堆較高，也不便架設(shè)全站儀合作目標，且現(xiàn)場情況復(fù)雜，傳統(tǒng)測量方法無法測得全面的數(shù)據(jù)，故而采用三維激光掃描結(jié)合專業(yè)點云處理軟件的方案進行此次項目的實施。

2、項目實施步驟

1）勘查現(xiàn)場，對目標進行分塊編號

2）使用地面式三維激光掃描儀進行掃描作業(yè)

3）點云的拼接、去噪及輸出

4）使用專業(yè)軟件Trimble Realworks直接通過點云獲得所測區(qū)域的體積

5)整理形成土方測繪報告

展望

三維激光掃描儀測量速度很快，本次滬敖利用激光三維掃描技術(shù)對土方堆積場所進行掃描測量，可以得到準確詳實的高精度點云數(shù)據(jù),逼真地模擬了堆場的立體形狀,經(jīng)過內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理也準確地計算得出了土方量，為后續(xù)的規(guī)劃提供了科學(xué)可靠的數(shù)據(jù)支持，大大加快了后續(xù)對土方利用的規(guī)劃進度，具有很高的實際應(yīng)用價值。

本次滬敖對土方堆場的治理測繪工作，充分地體現(xiàn)了三維激光掃描技術(shù)的優(yōu)勢——快捷、準確、大大減輕了人們工作業(yè)強度，同時也為人工難以到達的區(qū)域提供了新的測量途徑。

在各項裝備技術(shù)都在快速發(fā)展的今天，有越來越多的諸如三維激光掃描的新技術(shù)正在被應(yīng)用于那些看似十分成熟，模式十分固定的傳統(tǒng)測繪項目中去。而每個項目的情況又不盡相同，針對具體工況時具體需求，選擇合適的技術(shù)裝備，也會取得事半功倍的效果。 

滬敖3D是一家致力于三維數(shù)字化行業(yè)解決方案的技術(shù)型企業(yè)，擁有豐富的三維項目經(jīng)驗，公司以行業(yè)應(yīng)用為出發(fā)點，為客戶提供三維數(shù)字化采集、三維數(shù)據(jù)處理、三維數(shù)據(jù)管理等一系列應(yīng)用服務(wù)。

滬敖3D擁有結(jié)構(gòu)光拍照式三維掃描儀、手持三維掃描儀（大小空間）、地面三維激光掃描儀、無人機傾斜攝影測量、3D打印等多種技術(shù)手段，從幾厘米到幾百米的物體或三維空間，從幾個微米到幾個厘米的精度，滬敖均可提供涵蓋軟硬件產(chǎn)品和項目服務(wù)的完整解決方案。

滬敖3D目前主要服務(wù)于制造業(yè)（汽車、航空航天、船舶、模具、鑄造以及各種機械）、建筑業(yè)（建筑設(shè)計、施工、裝修等）、文化遺產(chǎn)（博物館、古建筑、考古等）、數(shù)字化工廠、警用公共安全、影視制作、教育等行業(yè)。提供質(zhì)量檢測、三維建模、逆向工程、數(shù)字存檔、GD/T分析、有限元分析、虛擬安裝、干涉分析、工程測繪、形變監(jiān)測、3D打印等技術(shù)方案。