三维激光扫描技术在土方体积测量及重量测量的应用【上海沪敖3D案例】

三维激光扫描技术在土方计算中的应用

对大面积堆积物的土方测量是一项常见工作。如何利用测量单位现场测出的地形数据或原有的数字地形数据快速准确的计算出土方量就成了人们关心的问题。

常见的几种计算土方量的方法有：

• 方格网法

• 等高线法

• 断面法

• DTM法

• 区域土方量平衡法

• 平均高程法等

传统的测量方法主要是利用全站仪或 GPS 测量堆积物表面的离散点的坐标，建立表面数字模型，计算土方量，该方法因堆积物形状复杂，测量点离散不均，局部点无法测量等因素，很大影响土方测量的效率和精度。

有些堆积物因自身松散等原因造成其表面无法立杆测量，使得传统测量方法难以进行。

三维激光扫描作为一种非接触、全方位、高精度、全自动的测量技术已广泛的应用到各测量领域。

什么是三维激光扫描技术？

三维激光扫描仪的工作原理是激光测距，扫描仪本身是将无合作目标激光测距仪与角度测量系统组合的自动化快速测量系统。通过时间差计算出扫描仪到被测目标之间的距离，结合编码器来测量镜头旋转角与激光扫描仪的水平旋转角度，从而获得每一个点的三维坐标值。

三维扫描技术的出现，改变了已有的数据采集方式。面式数据采集替代传统的点式数据采集，是测量技术发展史上的一次巨大变革，三维激光扫描仪大大提高了测绘的工作效率。三维激光扫描技术具备以下特点：

1. 非接触性，不需要接触被测目标，即可快速得到目标的三维信息，解决了危险目标、不宜接触目标、易损坏目标的测量。

2. 快速性，激光扫描的方式能够快速获取大面积的空间信息。从传统的单点测量的方式跨越到面测量，实现测量效率的质的飞跃。

3. 数据采集的高密度性，具体测量过程中，可根据实际需求，被测物体的精细程度设定一定得采样间隔，从而得密度足够高的点云数据。

4. 全数字化，三维激光扫描仪得到的点云，不仅包含了三维位置信息，也包含了RGB信息，便于移植到其他系统处理和使用。

5. 全天候，三维激光扫描一通过主动发射激光束的方式来完成对目标点的测量，不需要外部光线，使得扫描能够摆脱时间和空间的限制，真正实现全天候测量。

沪敖案例简介

1、项目概况

本案的土方堆积于多个厂房之中，堆积较高，土堆大小不一，且有些部分靠墙堆放空隙小不便确定边际位置。且土堆位于室内，传统RTK无法接收信号，也就无法测量。而有些土堆较高，也不便架设全站仪合作目标，且现场情况复杂，传统测量方法无法测得全面的数据，故而采用三维激光扫描结合专业点云处理软件的方案进行此次项目的实施。

2、项目实施步骤

1）勘查现场，对目标进行分块编号

2）使用地面式三维激光扫描仪进行扫描作业

3）点云的拼接、去噪及输出

4）使用专业软件Trimble Realworks直接通过点云获得所测区域的体积

5)整理形成土方测绘报告

展望

三维激光扫描仪测量速度很快，本次沪敖利用激光三维扫描技术对土方堆积场所进行扫描测量，可以得到准确详实的高精度点云数据,逼真地模拟了堆场的立体形状,经过内业数据处理也准确地计算得出了土方量，为后续的规划提供了科学可靠的数据支持，大大加快了后续对土方利用的规划进度，具有很高的实际应用价值。

本次沪敖对土方堆场的治理测绘工作，充分地体现了三维激光扫描技术的优势——快捷、准确、大大减轻了人们工作业强度，同时也为人工难以到达的区域提供了新的测量途径。

在各项装备技术都在快速发展的今天，有越来越多的诸如三维激光扫描的新技术正在被应用于那些看似十分成熟，模式十分固定的传统测绘项目中去。而每个项目的情况又不尽相同，针对具体工况时具体需求，选择合适的技术装备，也会取得事半功倍的效果。