—广州中海达定位技术有限公司一、概述
本次土方外业数据采集前后共用时2.5天，完成了测区0.13 公顷的多山体的整体扫描。三维激光扫描设立站点 35 个，全部外业三维激光扫描数据 3G。同时，采用 GPS-RTK 测量 84 个测区范围点。配合三维激光扫描不同测站三维点云数据的拼接，采用 GPS-RTK 测量207 个靶球坐标。通过对三维激光扫描点云数据的绝对坐标解算、滤波处理和三角网构建，与开挖面高程模型进行开挖计算统计，测区范围按照设计开挖面全部挖方:4525055.8914 m3，填方: 790.2523 m3。 二、测量依据
1、 CJJ8-99《城市测量规范》；
2、光电测距仪 GB/T 14267-2009
高效除雾器3、全球定位系统（GPS）测量规范 GB/T 18314-2009
4、工程测量规范 GB50026-2007）
三、测量方法与测量过程
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1、测量方法
采用高精度三维激光扫描仪直接测量出被测物体表面高密度点的三维坐标，通过 GPS-RTK 测量出不同三维激光扫描测站连接点的绝对坐标，以此将不同测站的三维激光扫描点云数据合并成全区域三维点云；进一步对三维点云中的植被进行滤波和编辑处理，获取被测对象高密度的地面高程，据此对测物体表面进行不规则三角网（TIN）的构建，生成 DEM 数据；最后，根据生成的 DEM 模型与开挖面高程模型进行开挖分析，统计开挖分析后的开挖数据，得出具体的开挖工程量。
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水泥厂脱硝2、测量仪器
三维激光扫描采用Faro Focus 3D（如图1）地面高精度激光扫描仪。Faro Focus 3D 三维激光扫描成像系统是 Faro 公司在新所推出的划时代的激光扫描仪新产品。该扫描仪体积小、重量轻、携带方便，外业操作简单、快速。它使用极其纤细的近红外线激光束，采用非接触式快速获取数据的相位式扫描机制原理，每秒发射高达976，000 点的纤细激光束，单站扫描时间仅需 3 分钟，且换站扫描时无需关闭扫描仪，无需对中整平。
（图1 施工用Faro Focus 3D 三维激光扫描仪）Faro Focus 3D三维激光扫描仪具体的技术指标如下：扫描距离：153.49 m
尺寸：24x20x10 cm3
扫描精度：2 mm （25米距离处，一次单点扫描）
激光发射频率：976,000 点/秒
扫描视场范围：305°x 360° （(垂直x 水平）
双轴倾斜补偿器：准确度0.015°，测量范围±5°
GPS-RTK测量所使用的仪器为中海达GPS
3、测量过程
本次三维激光扫描的区域地形比较复杂，山头、山坳很多，并有植被覆盖。在实施三维激光扫描时采取的基本方法是：
1）分站扫描：充分考虑通视和覆盖，设定不同的测站实施三维激光点云获取。选择测站时，首先在
山顶最上面将能看清的数据一次全部扫描；然后在山坳地区，采用3点补扫，即在山坳的两个山尖各扫描一次，然后在最下面扫描一次，以保证扫描数据没有遗漏。
2）靶球测量：为了将各测站的三维激光扫描数据拼接整合成全区域的三维点云，对每一测站扫描时，布设不少于 3 个靶球，并由GPS-RTK 直接测量去三维坐标，从而直接得到每一测站点云在WGS-84 下的三维坐标。布设靶球时，尽量考虑相邻测站靶球的共用，
以保证绝对定位测量和拼接精度。
3）扫描参数设定：此次35 个测站设定相同的三维激光扫描参数，设定的具体扫描参数如下：
扫描距离：100~150M，
扫描精度：6~8mm，
激光发射频率：976,000 点/秒，
扫描视场范围：305°×360°(垂直×水平)
连接：使用触摸界面控制扫描仪
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扫描时间：3min
4、激光扫描数据处理
激光扫描数据处理主要包括：坐标转换、点云裁剪以及噪声点剔除、数据重采样、点云数据导出等步骤。
1）坐标转换：主要是将点云的坐标系统由工程坐标系统转换为WGS84 坐标系统中去。由于 Faro 每一次扫描的数据都是使用的它自身所设定的工程坐标系统（即以当前扫描站点为坐标中心点的坐标系统），所以需要利用每一站的靶球（测有大地坐标）来将点云坐标转换为WGS84 坐标。此处转换主要是利用每一个站点的 3 张靶球的大地坐标与它的工程坐标进行配准，配准完成之后坐标系统之间转换即完成。本次转换标准差最大为0.0049m，一般的都在0.0025m左右，完全满足本次土方量计算精度要求。
2）点云裁剪以及噪声点剔除：在数据扫描的过程中，因为大部分采用的是360°全方位扫描，所以不可避免的产生了很多的冗余数据；还因为一些各种各样的其他原因，比如天空飞翔的小鸟等产生的噪声数据等，这样就不可避免的需要进行点云数据的滤波。采用Faro Focus 3D随机配置的 Faro Scene软件逐站将激光扫描数据导入，通过软件的过滤功能去除噪声点云，得到滤波点云数据。
蚀刻标牌3）数据重采样：三维激光点云数据量大导致后期处理的麻烦，根据土方测量精度要求，对点云数据进行重采样。在进行重采样处理过程中，数据将因平均而降低。本次重采样一共进行了2次，将原来高达几百M的数据最后都控制在10M以内，而且还保证了数据的完整度。重采样后的点云间隔为10cm-15cm，测区范围内高程点数据达到200万个，完全满足土方计算要求。
