三維激光掃描技術在地質災害方面的應用探討

余江河

摘 要：簡要介紹了三維激光掃描的優點及其與傳統測量的區別，并分析了三維激光掃描方法及數據處理，以供參考。

關鍵詞：三維激光掃描技術；點云數據；三維數據；測量精度

中圖分類號：P225 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.12.140

我國是一個地質災害頻繁發生的國家，隨著國家基礎工程建設迅猛發展，由此引發的一系列工程地質問題也日益突出，工程地質勘察工作凸顯出任務重、時間緊、難度高等特點。

三維激光掃描技術的產生，為上述問題的解決提供了最為有效、實用和先進的技術手段。通過應用地面型三維激光掃描技術，可通過地形、地貌三維數據采集在斜坡穩定性研究及大變形監測等方面進行大量工作。

1 三維激光掃描的優點

與傳統的儀器相比，三維激光掃描儀在使用上具有非常顯著的優點，主要體現在以下幾個方面：①可以全天候作業。由于采用的是激光，無需太陽光，因此，三維激光掃描儀在黑暗的環境中照樣可以正常工作，例如隧道中或地下礦井中。②掃描的數據密度可以調節，根據不同距離，點間距可設小于1 mm或大于1 000 mm。③高精度。三維激光掃描儀的精度可以工作的范圍內可達到1 cm，模型化后的精度更可達3 mm，可以充分滿足大部分的測量需求。

2 三維激光掃描與傳統測量的區別

與全站儀等單點采集三維數據的方法相比，三維激光掃描儀無需設置反射棱鏡，無接觸測量，在人員難以企及的危險地段使用優勢明顯；突破了單點測量方式，以高密度、高分辨率獲取掃描物體的海量點云數據，對目標描述細致、采樣速率高。這都是傳統方法難以實現的。但缺點是比全站儀的測量精度低。

三維激光掃描儀與以光學攝影測量為原理的近景攝影測量及航空攝影測量的獲取結果不同：攝影測量獲取的是影像照片，而激光掃描獲取的是三維點云數據；獲取的數據格式不同：攝影測量數據拼接采用相對或絕對定向方式，三維激光掃描采用數據的坐標匹配方式。另外，兩者拼接各測站間數據的方式、解析方法、測量精度、測量環境要求（攝影測量對環境光線、溫度要求高）和數據處理方式也不同。

3 三維激光掃描方法及數據處理

三維激光掃描技術在工程測量應用中需要將點云數據反映到工程實際當中去，因此將掃描的點云數據坐標轉換到與工程實際相符的大地坐標中具有重要的現實意義。

地質體表面所蘊育的地質信息被抽象為數以百萬記的三維點坐標，有著與其原型相一致或相近的一切外部幾何特征，但又有別于原型體，需要對點云數據所構造成的地質體進行分析、解譯，得出與其對應的客觀原型的真實數據信息。

邊坡點云數據的局部細節如圖2所示。

邊坡點云數據解譯圖如圖3所示。

邊坡巖體結構面平面分布圖如圖4所示。

4 結束語

三維激光掃描技術具有很強的工程適用性，在巖土、地質工程的調查中應用三維激光掃描技術具有重要的理論和現實意義，有著巨大的應用潛力。傳統的地質調查方法費時、費力，并存在調查人員人身安全難以確保的問題，同時在某些情況下，還可能無法獲取令人滿意的結果。將三維激光掃描技術引入到巖土、地質工程領域，在某些地質調查方面，該技術有著傳統地質調查方法難以比擬的優勢，可以獲得一些傳統方法難以獲得的結果，無論對于測繪，還是工程領域，都具有重要的里程碑意義。

〔編輯：王霞〕