三维激光扫描技术在复杂工程测量中的应用及其精度优化分析

在测量复杂工程时，若是沿用传统的测量模式，不但会消耗较长的时间，而且实际操作步骤繁琐，误差也较大，不能满足复杂工程所需的高精度、高准确性等要求，这一点在对大型建筑如隧道、桥梁项目的测量中最为明显。随着科学技术的不断发展和创新，激光扫描技术被衍生出来，并且在复杂工程测量中占有日趋重要的位置。三维激光扫描技术可以利用所获取的云数据构建相应的三维模型，这就大大提高了复杂工程测量的精确度，便于后期相关数据的分析与管理。

一、三维激光扫描技术的基本原理

三维激光扫描技术利用内部的激光束对目标物体进行全面扫描，再对反射回来的信号进行接收，掌握扫描物体的特性，进而构建出相应的三维模型【1】。但要注意的是，三维模型构建的前提和基础是激光点云数据，换言之，三维激光扫描仪的激光具有高强度，扫描速度较快，能够快速在物体表面上形成一个点云，而点云则不是常规的几何体，是由许多个测量点组成的，每一个小点都是物体的组成部分。科学合理地处理点云，就能够掌握扫描物体的所有三维数据，然后对其进行分析，如形态、数据信息的准确等，最后建模。

二、三维激光扫描技术的优势

与传统的测量模式相比，三维激光扫描技术优势较为明显。第一，有着较高的精准度，可以精确到厘米，从而获取扫描目标的空间数据。第二，三维激光扫描技术有着较快的测量速度，特别是处在较复杂的环境中，利用三维激光扫描技术可以在几个小时内就完成相关数据信息的采集，在很大程度上提高了工作的质量和效率，这是传统测量技术所不能比拟的。

除此之外，三维激光扫描技术还可以对数据信息进行实时采集并进行三维重建，为后续模型的构建与分析奠定了良好的基础。把扫描得到的点云数据和 CAD 模型有机结合，就可以快速生成相应的三维模型，并且具有高精准度，这也是后期工程施工的关键理论依据，即便在复杂危险的环境中进行作业，也能最大程度的确保人员安全，并减少施工成本输出。

三、三维激光扫描技术的应用领域

第一，建筑内外部的测量。在建筑物的内部构成、外观形态的测量上都可以应用三维激光扫描技术，不但有着较快的速度，而且还能确保较高的精度，并生成与其相符的三维模型，提高了复杂工程建筑测量的质量和效率。第二，工厂机械设备定位。在工业生产中，三维激光扫描技术能够对相关机械设备进行快速、准确定位，为供应商提供有效的生产规划。第三，土地荒漠化治理与环境监测。三维激光扫描技术能够对地形与岩体文化林进行快速测量，使土地规划与设计更加科学合理【2】。第四，用于桥梁、隧道等的测量。在桥梁、隧道的测量中，三维激光扫描技术也发挥着重要作用，利用采集到的激光信号对桥梁与隧道的三维结构与形态进行测量。第五，船舶的建造。在船舶的建造中应用三维激光扫描技术能够把精准度的误差降到最低，可以准确掌握船体结构，从而对设计中存在的误差进行有效控制。

四、三维激光扫描技术在复杂工程测量中的应用

（一）复杂工程测量的挑战

在复杂工程的测量中存在许多问题，挑战也较多。首先，测量的环境不具有单一性。在大多数的工程项目当中都是高空结构，有的则处于地下狭小空间当中，接触十分困难，若是应用传统的测量方法则无法达到预期的效果。其次，在复杂工程当中，数据量较大，在对相关数据信息进行采集、处理的过程中会消耗大量的人力和时间，若是利用三维激光扫描技术则可以大大提高数据信息的处理速度，三维模型也更加精确，促进了测量质量和效率的提升【3】。最后，在复杂工程当中，其结构多数是不规则形体，空间结构也是多元化，传统测量模式限制因素较多，误差也就较大。三维激光扫描技术捕捉复杂结构信息水平较高，打破了传统测量的约束性。

（二）三维激光扫描精度分析

在对复杂工程进行测量时，三维激光扫描技术必不可少的一个关键因素就是精度，但它也会受到其他因素的影响，如扫描的角度、反射率及其机器自身的性能等。三维激光扫描技术在应用的过程中，会依据使用的环境、机器类型决定其精度是厘米级还是毫米级。如果想提高测量的精确度，那么就一定要确保扫描设备参数设置的科学合理。所以，若想提高三维激光扫描仪的应用效率，需精准掌控任何一个环节的操作，从而为数据准确度与质量提供保障。

五、三维激光扫描技术精度优化策略

（一）数据处理与精度优化

三维激光扫描技术的精度主要取决于数据处理。要对采集到的点云数据进行配准、滤波、拼接，然后以此为依据生成相应的三维模型，并确保具有完整性。由于点云数据量较为庞大，而且十分复杂，那么在对数据进行处理时就需要更高的精度。关键就是点云数据的配准，要把不同位置扫描的每一个点云数据进行精准对齐。在配准的过程中，若是出现较大的误差，必定会对三维模型的整体精度产生直接影响，所以，配准算法的准确、高效是十分关键的。

（二）测量环境与操作条件优化

通常情况下，测量的环境与操作条件也会对三维激光扫描的精度产生较大影响。在复杂工程结构进行测量时，要尽可能的不选择高温、高湿等环境，同时还要保证扫描仪的稳定性。干扰激光传播的因素较多，如光线、温度、湿度等，这些都会对测量的精度产生不良影响。除此之外，测量准确的一个关键因素就是扫描设备自身的稳定性。如果设备出现波动，如振动、摆动时间较长等也会对扫描的精度造成不良影响。在实际测量的过程中，要找一个合理的地点固定扫描仪，尽可能排除影响测量精度的不利因素。另外，还要确保设备的干净整洁，防止反射表面出现灰尘或水汽，降低了扫描的精度。

结束语：

综上所述，在复杂工程测量中，三维激光扫描技术得到了广泛的推广和应用，由于其具有较高的精度，因此发展前景也将更加广阔，这一特点是在大型设施建设如桥梁、隧道、土地、环境监测等领域中体现较为明显，并且日益成为工程测量不可或缺的一个关键工具。所以，要不断对三维激光扫描技术进行优化和升级，完善数据处理技术，更新操作方法，从而为提高复杂工程测量的精准性与真实性提供保障。

参考文献：

[1]黄悦东,张森原.三维激光扫描技术在复杂工程测量中的应用及其精度优化[J].科技视界,2025,15(09):66-69.

[2]袁媛.地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用[J].电子技术,2024,53(06):224-225.

[3]周凯.地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用[J].电子技术与软件工程,2022,(13):104-107.