【摘要】一般意义上的道路工程测绘存在着包括信息提取模式单一化、实际作业过程中的风险大、人力成本消耗的强度高等弊端。基于此，本文先对道路工程方面的测绘进行了分析，充分明确了其测量重点和诉求。随后选择三维激光扫描技术作为解决问题的切入和突破，系统论述三维激光扫描技术的原理及发展，将其与道路工程测量联合起来，创造性排除不同作业环境下所遇到的阻碍，完成一系列规划的整合处理：原始数据采集与测定，运用点云构建模型实现具体测量的虚拟化。总之，经验证该项技术很大程度上提高了实际作业的效率、在提升测量精度的前提下减少工程实施的预算。
【关键词】道路工程；测量；三维激光扫描
【中图分类号】U412.2【文献标识码】A【文章编号】2095-2066（2015）35-0135-02
作者简介：毛建华（1976-），男，工程师，本科，主要从事地质测绘方面的工作
1道路工程测绘分析
测绘与工程向来是密不可分的依存关系，尤其是道路工程领域，更多的应用测绘的思路和概念。为了查看且得知建筑与桥梁空间布局和其余参数之间的关联度，将其用地质理论和建设联系紧密的现象进行相关抽象，构建流程化的推论。这个论断是建立在长期积累的可靠观察之上，且原封不动的将其中的关键部分映射到地质图表之上。其中还掺杂着许多地质勘探和相关试验等得来的数据经验，在这个基础上绘出的地质图具有很高的实战性，可以作为有价值的标准给一些施工部门参考。最初设计过程要给需要规划的线路进行相对大尺度的比较，这包括两个比例尺度范围的使用。一旦在作业中确定好了路线，各桩点断面数据也要整理清楚，这是选线的重要准则。除此之外，作业周围的地形信息、拆迁量以及赔偿情况都需要了解清楚。除了规划新型的道路之外，对于已有道路的修缮工作是将裂开损毁的路面进行修补。还有港口、交通红绿灯、车站等进行改造，除了既有的设定之外，还有充分考虑上述信息，包括标志牌、道路护栏、行车道相关车辙和尺寸，以确定加铺量。不得不说，地质条件是现实存在的改动难度较大的一个恒定不变的量。这个客观事实很难改变，这在处于山区的公路内体现的较为明显。
在相对复杂的地质环境中，修建公路涉及对天然存在的地质环境改造的问题，为此需要保证不对原有的地质规律进行改变，以免破坏环境造成不必要的隐患。以此为原则，有两方面的考虑：①人工建设为第可能会给当地山区带来生态上的破坏；②保证在作业施工上的顺畅度。具体来说，该地形的地质的薄弱以及可能诱发的灾害危险，在施工中要进行一系列的操作如填沟、打通隧道等，对些对当地的地质环境都有很高的影响，错误的方法可能引起更加不良的后果———地质环境的破坏，最后加深了地质灾害的发生。在施工运营层面，会影响资金的回收和运转，工程的按时完成；在安全能效方面，会给当地的社会生活活动带来一定的不利影响，一些可能潜在的隐患会造成经济和人文方面的双重损失。基于此，良好而高效的测绘技术对于地形相关变量复杂的山区来说意义重大，而山区公路的建设是我国道路工程测绘的重要组成部分，利于整个国家的基础设施的改造和建设工作的顺利进行。
2三维激光扫描基本原理和应用发展
2.1技术简述和工作原理
一般来说，激光的定向性是在所有种类的光源之中是最强的，除此之外，其光谱单一可以筛选出单一颜色的光出来，由此衍生出的高相关度的特点也备受研究人员的青睐。可以说，其在测量物体距离方面有着独到优势，由于其高强度带来的精准度和易操作的特性，也使得其成为新型测量仪器的重要部件。20世纪末期的最后十余年，激光技术和传感器技术相互融合，数据信息处理的载体———计算机技术也发展速度较快，这些都为三维激光扫描仪的性能方面的提升，创造了良好的条件。施工中距离的不断拉长，产品升级换代引起的测量仪器费用降低，都为该技术应用领域范围的扩张带来了物质基础和技术支持[1]。三角式的扫描仪适用范围较小，一般只能测量在百米之内的范畴，相位式和三角式相似。在此基础上改进的脉冲式范围较大，在几千米之内的限度内。脉冲式具有以下特性：非接触、高速、点云形式。通过这些要素，待测的物品的方位信息会很好的呈现出来。实际的测距包括以下几个步骤。首先，发射器发出CLASSI级别的光波，经物品反射之后再原路返回接收，这其中的相差的时间可以通过一个准度高的时钟读出。通过光的传播定理即可知道两者之间的距离而获得相应的测量值。一些辅助的值也需要被测量，以此获得准确的折射率。而在提升时间精确度方面，之前经验型的判别技术可以做为一种辅助和参考[2]。距离只是测量的一个方面，该设备可具有测量角度的功能。光束在空间内两个维度———水平与垂直，以及对应三维空间值。通过该设备还可以获知物体反射的剧烈程度。
2.2发展概览
三维激光扫描在工程领域的意义远超于人们的想象，给这一领域带来了剧烈的变动和革新，极大的方便了作业施工。一些既有的测量方法与之相比会失色许多。其应用范围的广阔性、多学科的融合性、实际工程中的实战性都是可以探讨和研究的方面。其集成了机械、光谱、电信号等多个要素，能快速获得物品的空间位置。依据相关定理，以横纵旋转角度为参考条件，很容易获取到相对位置信息。除此之外，物品通过高频的激光照射之后，下一步是将采集到的数据发送到笔记本上存储起来。如此一副影像图就这样生成了。该技术可以在地上运用，也可以在天空上得到发挥。国外在一些大型的基础设置的建设领域、公共卫生领域，有关地质勘测和军工方面等领域都有相应的工程实用。国内的研究和运用则集中在考古、水文、道路工程等范围内[3]。
3应用中流程控制和数据处理
在道路工程中，运用该技术进行信息采集和处理是整个应用中最为关键的步骤。需要考虑外业/内业数据的处理。要进行前者的工作，首先要对待提取的数据有一个很好的控制，除此之外需要对控制完全的数据进行全面性的扫描。控制即是指对两个维度的变量的测量———平面和高程。后一步骤的扫描最为关键的是一个标靶的特性的衡量。是对于后者的工作，我们需要关注的是数据的具体处理过程，这个方面更侧重于如何将收集到的原始数据通过一系列的映射反馈到人们可以接受的可视化的图表形式中。首先进行拼接处理，接下来对数据进行抽样，最后的构网成图之后即完成了整个操作过程。实际操作工程中，由于该技术对于光线以及角度等特定环境的要求度高，所以对于一个物品，一个工作台是完全不能满足其需要的，可能需要一定数量的工作台，才能从多个角度得到最后的成像。为了解决这样的问题，我们将所有工作台的站点位置记录下来，结合其位置信息，从不同的角度入手，将其拼接到统一的尺度之中，获得最为直观的效果体验。在道路工程测量中，按照既定的原则来规范作业操作：全站仪提供物品的三位尺度信息，涉及采集的过程分平面/高程两个维度进行控制处理。相关的软件可以辅助实现多个工作台站点的数据融合过程，也称之为数据拼接。这个过程中所处理的数据量是相当大的，一般的工程绘图工具是处理不了如此多的数据的。这就需要我们在数据处理之前，先对数据的关键部分进行一个抽取的过程，这个步骤比较灵活，可以任意选取。最后即是对平面图的测定，由于这个过程没有在相应的具体设备上进行，而是在特定的软件上进行处理，因此该方法是通过虚拟化实现的图形的绘制。最后的输出结果平面图，结合了路标特征、比例尺大小尺度范围、平面/高程/抽取数据等。
4结论
将三维激光扫描技术和道路测绘结合起来是一项突破性的创新，这能给该领域带来更多研究和探讨的可能性。该技术具有之前技术无法企及的高效和灵活的特质，不但能快速的提取保存大量的数据，还能够将这些数据进行细颗粒度的整合，这充分的减少了作业中的人力消耗，可以实现不限时间地点的数据处理，其输出效果极大的方便了道路工程领域工作的推进。将来该技术可以有更好的演变和发展，应用范围也会更加的广阔。
参考文献
[1]刘萍.地面三维激光扫描技术在工程测绘中的应用[J].包钢科技，2015，02：90~92.
[2]丁贵.地面三维激光扫描技术在文物测绘中的应用[J].矿山测量，2015，03：9~11+6.
[3]吴义正.地面三维激光扫描仪在建筑物立面测量中的应用[J].浙江国土资源，2014，11：47~49.
作者：毛建华 单位：江西省勘察设计研究院
