RIEGL VZ-4000 三維激光掃描儀在水利水電工程地形測繪中的應用研究

賀立捧，劉懷林，楊文聯

（貴州省水利水電勘測設計研究院有限公司，貴州貴陽 550002）

三維激光掃描技術在提出和具體應用中，其自身可以被看作是一種具有全自動高精準度特征的立體掃描技術，又可以將其稱為實景復制技術。該技術在應用時，主要是以其自身的非接觸、信息量獲取大等特點，打破傳統測量儀器設備在應用時存在的嚴重缺陷問題，將其看作是整個目標高精度中必不可少的重要組成部分。以此為基礎，有利于在實踐中真正的實現三維可視化操作。通過該儀器設備的合理利用，不僅能夠從根本上實現對測量成本的有效控制，而且能夠節約時間，保證整個使用過程的便利性、有效性。在水利工程項目的建設中，斜坡穩定性是其中非常重要的一部分，結合目各地區地形地貌的特征，實現對各地區數據信息有的采集、利用，保證送電線路的科學性、合理性。

1 RIEGL VZ-4000 掃描儀

（1）RIEGL VZ-4000 是當前新推出的一種VZ 系列三維激光掃描儀，在其應用背景下，可以促使其自身達到4km 的超高距離測量。與此同時，在實踐中對RIEGL 其他掃描儀進行引進和利用，能夠實現對人眼安全的一級激光處理。RIEGL V 系列的掃描儀在應用時，其自身具有獨一無二的基本特征，其自身在回波以及線波等各方面，具有非常良好的分析功能，能夠在實踐中實現長距離的測試[1]。RIEGL VZ-4000 可以在沙塵、雨水等相對比較惡劣的氣候環境下，實現科學合理的利用，實現對現有目標有針對性的重組和處理。尤其是對于礦山等各種不同類型的地質條件而言，由于其自身具有一定的復雜性，局部人員很難在這種困難環境下進行合理利用，如圖1 所示。

圖 1 RIEGL VZ-4000 掃描儀

（2）RIEGL VZ-4000 掃描儀在具體應用時，其自身具有非常明顯的優勢特點，其自身不僅可以實現高速、高分辨率地運作和處理，而且能夠保證豎直60°角的有效提供，其自身可以達到360°的廣闊視角范圍。結合該掃描儀展開深入分析時，發現其自身在內置5m 的像素數碼相機。基于此，直接以棱鏡旋轉的方式，可以從中獲取到對應整個視場，從中獲取到的數量比較高的高分辨率照片。這些全景照片與RIEGL VZ-4000 相互之間的測量結果能夠實現有效結合，在這種形勢下，可以實現對三維數字模型科學合理的構建，這樣在地質以及巖土等相關問題的調查和研究中，可以為其提供可靠數據信息作為支持。

（3）操作模式以及具體拼接方法。RIEGL VZ-4000 掃描儀在具體操作時，其自身具有一定的簡便性特征，并不需要與計算機、筆記本電腦進行有效連接，就可以直接通過集成RiTouch 軟件以及7”彩色觸屏展開有針對性的單機獨立性操作[2]?；诖?，與筆記本電腦相互之間或者是其他不同類型的移動設備之間，可以實現有效利用，以Wi-Fi 進行有效連接，通過對Web 界面的合理利用，促使其能夠實現遠距離的遙控操作。對筆記本電腦進行科學合理的利用，以無線或者是有線等方式進行有效連且，通過對RiSCAN PRO 等進行合理利用，能夠實現遠程操控。以此為基礎，直接以第三方工具或者是直接利用RIEGL 的文檔接口軟件RiVlib 對其進行操作，能夠實現自定義的操作。

2 RIEGL VZ-4000 掃描儀在水利水電工程地形測繪中的具體應用情況

貴州省鐘山區三岔河綜合治理工程位于貴州省六盤水市鐘山區的境內，該工程項目在提出以及具體建設時，主要內容為對河堤護岸進行建設，實現清淤疏浚的根本目的，同時要對周邊的污水以及垃圾等進行統一有效的收集和處理，以此來實現對河道沿線景觀的設計和建設。河道清淤疏浚中的總長度是107.56km，新建河堤護岸為54.43km，綜合治理的長度在經過統計核算后確定為107.56km。涉及的河道包括三岔河、大河、小河溝等。由于整個測區的起伏相對比較大，同時地面的植被也過于茂密，通視條件并不是很理想，所以整個實際測量難度普遍比較大，所以將其綜合困難級別判定為Ⅲ類?；诖?，結合該地區實際情況實現對RIEGL VZ-4000 在其中的合理利用，有利于為各項決策提供可靠依據作為支持。

2.1 RIEGL VZ-4000 在河道治理地形測繪中的應用

為了從根本上促使RIEGL VZ-4000 掃描儀在水利水電工程項目建設中的應用作用最大化發揮出來，實現對其自身精度有針對性的驗證和分析。六盤水市鐘山區三岔河綜合治理工程主要任務是為新建河堤護岸、清淤疏浚、汪家寨河治理、新建干河溝分洪隧洞、河道沿線村鎮污水與垃圾的收集和處理以及河道沿線景觀打造。測繪1:2000 地形圖的工程量為10km2。整個測區形起伏較大，溝壑叢生，懸崖峭壁，地面植被茂密，測繪難度大。野外數據采集，盡量選擇在視野開闊的山頂或者山坡上架設三維激光掃描儀進行數據采集，按要求量取儀器高并記錄，設站點數據采用中CORS 測量技術進行測量。內業數據處理方面，對測區內各測站掃描測數據經過拼接、融合、平差處理好的點云數據模型，使用RiscanPro 軟件進行人機交互判讀特征地物點并提取數據，通過RiscanPro 軟件將提取的特征地物特征點、特征多段線等數據導出成南方軟件CASS 支持的數據格式。再把生成的坐標點云數據通過RiscanPro 軟件的植被去除功能去除非地形點數據，最終得到掃描測區地形點的點云數據并編繪地形圖[3]。選擇采用CORS 測量技術進行野外抽樣檢查260 點，統計點位的平面中誤差為0.041m，高程中誤差為0.045m，滿足精度要求。

2.2 RIEGL VZ-4000 在威寧縣龍河水庫壩區地形圖試驗中的應用

對RIEGL VZ-4000 掃描儀在運行時的自帶數據展開深入分析，對其自身的處理軟件RiSCAN—PRO 過濾植被的功能以及效果等在實踐中的適用情況展開深入分析。威寧縣龍河水庫工程的整個測區范圍展開深入調研和分析時，發現整個區域范圍內的環境惡劣，地勢過于陡峭，同時涉及懸崖以及沖溝等。由于受到這些特殊性地形特征的影響，植被的整個覆蓋上半部分相對比較茂盛，除了樹林之外，低矮灌木在其中的整個分布數量相對比較多，同時下半部分的植被處于相對比較稀疏的狀態。除此之外，在整個區域范圍內，測量區域內現有的地物類型相對比較少，測區內并沒有任何的房屋，坎子也相對比較少。

基于此，在針對現有的數據進行調查和處理時，要結合現實要求，對該區域內部實際情況，展開有針對性的植被過濾處理[4]。等高線信息在提取時，要保證準確性、有效性，同時還會涉及其中部分特殊地貌等。在針對整個區域范圍內的實際情況進行測量時，要結合區域范圍內植被是否呈現出相對比較茂密的情況進行合理的判斷和分析，對測區進行準確有效的分區。以此為基礎，以高程閾值為基礎，對點云等展開有針對性的切片處理，從側面的角度出發對其展開深入分析，從中可以獲取最低點，將其直接看作是地面點。針對陡崖等具有特殊性特征的地物而言，通常可以直以地物反射率的方式，促使其在實踐中可以實現點云之間的分類處理，緊接著以單獨處理方式為主。

經過一系列的實踐操作之后，與實際測量地形圖進行對比分析時，發現該測量區域范圍內的植被相對比較稀少，同時整個區域的過濾效果在經過準確測量和分析之后，其可以達到1:500 比例尺的地形圖精度要求。但是需要注意的是對于上半部分而言，與其對應的植被相對比較茂密的地區，其整個過濾植被后，得出的數據信息與現有成果進行對比分析時，發現兩者之間存在的出入問題相對比較嚴重。特別是部分相對比較特殊的區域范圍內，如沖溝或者是陡巖等，由于受到植被覆蓋帶來的不良影響，導致其自身現有相關數據信息無法實現及時有效的獲取。

3 結語

本文重點分析RIEGL VZ-4000 三維激光掃描儀在應用時的情況，將其自身的優勢特點充分發揮出來，促使地物在提取時的精準度得到有效提升，同時能夠保證對植被進行有效過濾處理。由此可以看出，RIEGL VZ-4000 三維激光掃描儀在應用時的優勢特點相對比較多，有利于為野外測繪作業的全面有序開展提供保證，促使工作效率、質量的提升。