一、前言
测绘是门古老的科学，在中国源远流长，自有文字记载就有了关于测绘的记述。《史记.夏本纪》上说，公元前两千二百多年，夏禹治水“左准绳，右规矩，载四时，以开九州，通九道”。 《山海经》也说，夏禹派大章和竖亥两位徒弟步量世界大小（大范围测绘）。这说明四千多年前，我们的祖先为发展农业，在与洪水的斗争中，就已经开展过规模较大的测绘工作。上面提及的“准”是测高低的，“绳”是量距的，“规”画圆，“矩”则是画方形和三角形的；还有个“步”，是计量单位，折三百步为一里。禹治水成功，促进了农业发展，使夏朝进入盛世，各部族和九州首领向大禹进贡图画、金属等物品，禹命工匠铸成九鼎，并刻上图，图上有九州的山川、草木、道路以及禽兽的分布情况，这就是古代的原始地图，供人们外出交往沟通、狩猎时参考。
《晋书》中有段记载，在夏、商、周三代，已设置了“地官司徒”官职，专司管理全国地图。可见，远在三千五百多年前，我国就已经测绘了相当数量的地图，以至需专人管理。
从先秦到民国，不少朝代有过专管测绘的官职和机构设置。测绘技术科学的基础和实力的真正形成，只有在新中国成立以后，才成为现实。随着全国科技事业的蓬勃发展，测绘事业迅速进步，取得了巨大成就。我们建立了一支强大的、有战斗力的、高素质的科学技术专业队伍。他们为祖国的经济建设和国防建设，为科学事业的繁荣做出了重要贡献，堪与中华民族古代文明相映同辉。
在国外，最早的测量技术产生于公元前四千多年的古埃及，在尼罗河泛滥后农田边界的整理过程中产生。古埃及人通过天文观测，确定一年为365天，这是古埃及在古王国时期（公元前3000年）通用的历法，他们通过观测北极星，来确定方向，古老的埃及金字塔，每一座都有标准的几何尺寸，说明那时，人们对长度和角度都有比较精确的测量手段。
17世纪初望远镜的发明和应用对测量技术的发展起了很大的促进作用。1683年法国进行了弧度测量，证明地球是两极略扁的椭球体。1730年英国机械师西森首先研制出了具有测角功能的经纬仪，后经改进成型，正式用于英国大地测量中。1794年德国高斯提出最小二乘法理论，以后又提出横椭圆柱正形投影学说，对测量理论做出了宝贵的贡献。1903年飞机的发明，促进了航空摄影测量技术的发展，大大减轻了野外测绘的劳动强度。1904年，德国开始生产玻璃度盘经纬仪，随着电子技术的发展，60年代出现了电子经纬仪，在此基础上，70年代初期由瑞典捷创力公司推出制成了世界上第一台全站仪。
GPS是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。GPS的出现，广泛应用于船舶远洋导航和进港引水；飞机航路引导和进场降落；汽车自主导航；地面车辆跟踪和城市智能交通管理；紧急救生；个人旅游及野外探险；个人通讯终端（与手机,PDA,电子地图等集成一体），方便了人们的日常生活。
随着科学技术的发展，各种先进的测量仪器层出不穷。三维激光扫描技术是上世纪九十年代中期开始出现的一项高新技术，是继GPS空间定位系统之后又一项测绘技术新突破。它通过高速激光扫描测量的方法，大面积高分辨率地快速获取被测对象表面的三维坐标数据。可以快速、大量的采集空间点位信息，为快速建立物体的三维影像模型提供了一种全新的技术手段。
无人机航测遥感作为一种新型的低空遥感监测技术，作为高空卫星遥感数据、中低空普通航空遥感的有效补充，具有响应速度快、精细度高、使用成本低、操作培训简便的技术特点，在多云多雾、影像获取困难、人力难以到达等地区应用，具有明显的可操作性优势。
二、三维激光扫描仪简介
三维激光扫描仪是利用激光测距的原理，通过记录被测物体表面大量的密集的点的三维坐标、反射率和纹理等信息，可快速复建出被测目标的三维模型及线、面、体等各种图件数据。由于三维激光扫描系统可以密集地大量获取目标对象的数据点，因此相对于传统的单点测量，三维激光扫描技术也被称为从单点测量进化到面测量的革命性技术突破。该技术在文物古迹保护、建筑、规划、土木工程、工厂改造、室内设计、建筑监测、交通事故处理、法律证据收集、灾害评估、船舶设计、数字城市、军事分析等领域也有了很多的尝试、应用和探索。三维激光扫描系统包含数据采集的硬件部分和数据处理的软件部分。按照载体的不同，三维激光扫描系统又可分为机载、车载、地面和手持型几类。
1、三维激光扫描仪作业流程
整个系统由地面三维激光扫描仪、数码相机、后处理软件、电源以及附属设备构成，它采用非接触式高速激光测量方式，获取地形或者复杂物体的几何图形数据和影像数据。最终由后处理软件对采集的点云数据和影像数据进行处理转换成绝对坐标系中的空间位置坐标或模型，以多种不同的格式输出，满足空间信息数据库的数据源和不同应用的需要。简单来讲就是：
（1）数据获取，①.设定扫描的范围，② .确定采样密度及扫描距离，③.数据采集；
（2）数据处理：① 数据预处理 ②数据拼接匹配；
（3）建模： ①算法选择，② 模型建立和纹理镶嵌，③数据的输出与评价。
2、三维激光扫描仪应用领域
作为新的高科技产品，三维激光扫描仪已经成功的在文物保护、城市建筑测量、地形测绘、采矿业、变形监测、工厂、大型结构、管道设计、飞机船舶制造、公路铁路建设、隧道工程、桥梁改建等领域里应用。三维激光扫描仪，其扫描结果直接显示为点云（pointcloud 意思为无数的点以测量的规则在计算机里呈现物体的结果），利用三维激光扫描技术获取的空间点云数据,可快速建立结构复杂、不规则的场景的三维可视化模型,既省时又省力,这种能力是现行的三维建模软件所不可比拟的 。
最近几年，三维激光扫描技术不断发展并日渐成熟，三维扫描设备也逐渐商业化，三维激光扫描仪的巨大优势就在于可以快速扫描被测物体，不需反射棱镜即可直接获得高精度的扫描点云数据。这样一来可以高效地对真实世界进行三维建模和虚拟重现。因此，其已经成为当前研究的热点之一，并在文物数字化保护、土木工程、工业测量、自然灾害调查、数字城市地形可视化、城乡规划等领域有广泛的应用。
3、三维激光扫描仪发展方向
近些年来，三维激光扫描仪已经从固定朝移动方向发展，最具代表性的就是车载三维激光扫描仪和机载三维激光雷达。
车载三维激光扫描仪的系统传感器部分集成在一个可稳固连接在普通车顶行李架或定制部件的过渡板上。支架可以分别调整激光传感器头、数码相机、IMU与 GPS天线的姿态或位置。高强度的结构足以保证传感器头与导航设备间的相对姿态和位置关系稳定不变。
机载激光三维雷达系统（Light Detection And Ranging，简称LiDAR）是一种集激光扫描仪（Scanner）、全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS)以及高分辨率数码相机等技术于一身的光机电一体化集成系统，用于获得激光点云数据并生成精确的数字高程模型（DEM）、DSM（数字表面模型），同时获取物体DOM（数字正射影像）信息，通过对激光点云数据的处理，DSM、DOM可得到真实的三维场景图。
4、国内外产品及指标
国内产品及指标：HS450高精度三维激光扫描仪是中海达完全自主研发的脉冲式、全波形、高精度、高频率三维激光扫描仪，配套中海达自主研发的全业务流程三维激光点云处理系列软件，具备测量精度高、点云处理效率高、成果应用多样化等特点，广泛应用于数字文化遗产、数字城市、地形测绘、形变监测、数字工厂、隧道工程、建筑BIM等领域。
我叫韩林洪，2010年7月毕业于长安大学测绘工程专业，2011年7月被聘为助理工程师，从事工程测量工作，现为珠海城际轨道交通项目的测量副主管。在过去的六年里，我参与了公司的三个项目：广明五标项目、莫桑比克纳卡拉走廊水工工程项目、珠海城际交通轨道项目。工作期间学习和积累了测量仪器的使用和保养，施工测量控制网的布设，数据计算，内业数据的整理以及路基、高架桥、跨河大桥、离岸式深水码头和城际轨道区间段等的现场施工放样测量经验。同时也强化了自己的专业知识和技能，锻炼并提高了自己的专业技术管理能力。
仪器的使用和保养。测量仪器是复杂而精密的设备，在野外进行作业时，经常要遭受风雨、日晒、灰尘和湿气等有害因素的侵蚀。因此，正确的使用，妥善地保养，对于保证仪器的精度，延长其使用年限具有极其重要的意义。仪器在运送过程中，仪器箱一定要放置在车厢内由专人保护，以减少行驶过程中的颠簸对仪器的影响；从仪器箱中取出仪器时，要一手托住仪器的底座，一手抓住仪器的提手，以防仪器摔落；搬站时，要将仪器取下来并放入仪器箱内，以防搬站过程中仪器受到碰撞；阳光比较强烈的时候，作业时必须为仪器设置遮阳伞；作业过程中，作业人员不可离开仪器，以防仪器被碰倒。仪器的保管应遵从以下原则：仪器的保管应由专人负责，仪器的放置应有专门的地方；保管仪器的地方应通风干燥，防潮防水；仪器长期不使用时应定期通电驱潮，以使仪器处在良好的工作状态；仪器放置要整齐，不得倒置；应注意经常检查三脚架螺丝松动的情况；为确保仪器的精度，应定期到有资质的专业机构对测量仪器进行检查和校正。
施工控制网的布设。测量控制网是整个工程后续测量工作的基础，因此施工控制网的质量可以说是确保施工质量的先决条件。施工控制网包括平面控制网和高程控制网。平面控制网一般使用GPS测量或导线测量的方法进行施测，高程控制网采用水准测量的方法。平面控制网在布网时应遵循下列原则：根据工程规模、控制网的用途和精度要求合理确定首级控制网的等级；点位应选在土质坚实、稳固可靠、便于保存的地方，视野应相对开阔，便于加密、扩展和寻找；相邻点间应通视良好，其视线距障碍物的距离应满足相应的要求，以不受旁折光的影响为原则；采用电磁波测距时，相邻点之间视线应避开发热体及强电测场；相邻两点之间的视线倾角不宜过大；充分利用旧有控制点。水准点布设时应遵循下列原则：点位选在土质坚实、稳固可靠的地方或稳定的建筑物上，且便于寻找、保存和引测；当采用数字水准仪作业时，水准路线还应避开电磁场的干扰。
数据计算贯穿于测量工作的整个过程，从图纸复核到放样前的数据准备再到放样工作完成后的资料整理都离不开数据计算，其主要包括坐标计算和土石方量的计算。
坐标计算的方法包括作图法、编程计算器法、Excel法。这几种方法各有优缺点，但是又可以通过不同的方法对计算的数据进行校核。作图法，就是在CAD上根据结构物的尺寸以及各特征点与设计轴线的位置关系，在CAD上画出需要放样的点，然后利用CAD的查询功
能将这些点的坐标标记出来。这种方法的优点是直观，不易出错，最大的局限性就是只能在室内进行计算。编程计算器弥补了CAD作图法的这种局限性，由于其体积小，便于携带，计算功能强大，在施工现场利用计算器进行坐标计算是最好的选择。这种方法需要在工程前期，根据图纸上的设计要素将相应的计算参数输入到计算器中对应的计算程序中，只要计算参数正确，就可以在现场根据需要进行坐标计算了。如果现场需要放样的点位较多时，采用计算器的方法就会极大的降低工作效率，大量的时间会浪费在坐标计算和输入的工作中。针对大量坐标计算和处理的工作，最好的方法就是利用Excel的编程语言，编写好相应的计算程序，在表格中计算好坐标，然后通过数据传输，将计算的结果传输到全站仪中。
土石方量的计算方法主要包括断面法和DEM法。断面法适用于地形变化不大的测量区间，此种方法采集的数据量小，计算简单方便，但需根据设计断面进行数据采集；DEM法适用于地形变化大的测量区间，需要大量的高程数据建立数字高程模型，其特点是采集的数据量大，但是采集数据时不必拘泥于设计断面，采集数据时，最好采用RTK技术。
合理选择测量方法。施工现场条件复杂，测量对象变化多样，针对不同的施工条件和不同的测量对象，采用合适的测量方法是提高工作效率和测量精度的有效途径。在广明五标项目，大多数的路基、桥梁放样工作可以采用极坐标法，即根据放样点设计坐标确定其相对于全站仪的方向和距离来放样点位；对于不太宽的河水中钢管桩的测量
定位，应采用交会法；对于离岸深水区的钢管桩定位需采用GPS打桩定位系统，这种方法不受天气时间限制，也无须考虑通视情况；在跨河大桥的施工过程中，挂篮的测量定位应采用局部坐标系法，即根据挂篮的设计轴线和绝对坐标系的关系建立起施工坐标系，这种方法，在调整挂篮位置的时候直观快捷灵活，不必拘泥于特征点的测量，在特征点被遮挡的情况下，任意测量一个点，然后配合卷尺，即可确定挂篮的位置。
不断学习，提升工作效率。虽然在施工单位大多数人眼中测量是一份没有技术含量的工作，但是在几年的工作工程中，我充分的认识到只有不断的学习才能更好的完成测量工作，提升工作效率。
广明五标是我工作的第一个项目，在这里我学习了各类测量仪器的使用方法，并自学了两门编程语言，掌握了CAD和Excel的操作，学习了图纸的识读，掌握了测量工作中常用的坐标计算程序的核心算法，并利用自学的编程语言优化并实现了该算法，大大简化了测量工作。
莫桑比克纳卡拉走廊水工工程项目是我工作的第二个项目，这是一个处于东非国家的工程项目，在这里我接触到了GPS打桩定位系统。通过对这个系统的学习，我掌握了GPS静态测量技术、RTK测量技术、船固坐标系建立技术以及GPS打桩定位原理。这个国家的官方语言为葡萄牙语，由于该国家民众受教育程度普遍偏低，因此在使用全站仪放样的时候，语言交流成了摆在我面前的难题，为了不影响工作的进行，工作之余通过和该国会讲英语的劳工交流，我掌握了简单
