三維激光掃描技術在土方計算中的應用

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場測出的地形數據或原有的數字地形數據快速準確的計算出土方量就成了人們關心的問題。

常見的幾種計算土方量的方法有：

• 方格網法
• 等高線法
• 斷面法
• DTM法
• 區域土方量平衡法
• 平均高程法等

傳統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，建立表面數字模型，計算土方量，該方法因堆積物形狀復雜，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、全自動的測量技術已廣泛的應用到各測量領域。

什么是三維激光掃描技術？

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組合的自動化快速測量系統。通過時間差計算出掃描儀到被測目標之間的距離，結合編碼器來測量鏡頭旋轉角與激光掃描儀的水平旋轉角度，從而獲得每一個點的三維坐標值。

三維掃描技術的出現，改變了已有的數據采集方式。面式數據采集替代傳統的點式數據采集，是測量技術發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。從傳統的單點測量的方式跨越到面測量，實現測量效率的質的飛躍。

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

4、全數字化，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處理和使用。

5、全天候，三維激光掃描一通過主動發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，傳統RTK無法接收信號，也就無法測量。

而有些土堆較高，也不便架設全站儀合作目標，且現場情況復雜，傳統測量方法無法測得全面的數據，故而采用三維激光掃描結合專業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

3）點云的拼接、去噪及輸出

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

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據,逼真地模擬了堆場的立體形狀,經過內業數據處理也準確地計算得出了土方量，為后續的規劃提供了科學可靠的數據支持，大大加快了后續對土方利用的規劃進度，具有很高的實際應用價值。

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

在各項裝備技術都在快速發展的今天，有越來越多的諸如三維激光掃描的新技術正在被應用于那些看似十分成熟，模式十分固定的傳統測繪項目中去。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字化行業解決方案的技術型企業，擁有豐富的三維項目經驗，公司以行業應用為出發點，為客戶提供三維數字化采集、三維數據處理、三維數據管理等一系列應用服務。

滬敖3D擁有結構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品和項目服務的完整解決方案。

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