三維激光掃描儀在特殊地貌測量中的應用

袁良

摘 要：隨著當前科技的進步，三維激光掃描儀的開發和應用，對我國特殊地貌測量工作效率和工作質量的提升效果顯著，接下來本文將對三維激光掃描儀在特殊地貌測量中的應用，進行一定分析和探討，并對其做相應整理和總結。

關鍵詞：三維激光掃描儀；特殊地貌；測量；應用

利用傳統測繪方式進行特殊地貌區域測量時，所面臨的采集數據工作量大，工作效率低、所測精確度不達標等狀況，嚴重影響了我國測量行業整體發展。三維激光掃描儀作為一種非接觸數據采集設備，其對特殊地貌測繪時，所具有的精度高、速度快、數據全的特性，使得其在當前已經逐漸成為特殊地貌測量的主流應用。

1 三維激光掃描儀工作原理

1.1三維激光掃描儀工作原理，某種程度上與全息照片原理相同，其通過將激光分為兩束，一束光照用來照射物件，另一束用來直接找到底片上使感光原件產生感光，其主要是利用從物體后部反射激光束與物體前部反射激光束所經過距離不同，繼而與直接照射參考光束所形成的干涉條紋也會不同，而這個過程三維激光掃描儀則通過記錄全部條紋，記下對應物體立體形象，因此只要利用激光去照射全息圖片便可以顯出對應物的全貌。

1.2三維激光掃描儀其本身可以看做是非接觸目標激光測距儀和角度測量系統組合的自動化快速測量系統。其可通過以儀器中心為坐標原點進行掃描坐標系統的建立，然后通過將其設置在復雜現場和空間范圍內，對被測物體進行快速掃描測量，以此獲得對應激光點云數據；三維激光掃描儀本身所具有的激光測距精度能夠達到毫米級，掃描角精度達到0.5。

1.3利用激光點云數據為掃描坐標系進行各站掃描數據配準，將不同時間、站點掃描數據轉換為實地坐標系，繼而實現成圖；利用三維激光掃描儀工作時，其所測數據精準度有一定保障，且測量速度較快，整個測量質量效果能夠完全得以體現。

2 三維激光掃描儀應用領域

三維激光掃描儀又叫實景復制技術，其突破了傳統的單點測量方法，能夠提供掃描物體表面的三維點云數據，因此可以利用三維激光掃描儀，直接獲取高精度高分辨率的數字地形模型。隨著三維激光掃描技術的發展，其已經逐漸被應用與各個領域中。比如測繪工程領域中，對大壩和電站基礎地形測量；結構測量領域中，對橋梁結構、擴建測量等；建筑、古跡測量中，對建筑物內部及外觀測量保真、保護測量等[1]。隨著對其商業化的開發，三維激光掃描儀近年來已經開始被應用于服務業、娛樂業、采礦業等領域；其對我國測量行業整體發展有著極為重要的促進作用，最大限度提升了我國測量行業整體技術水平。

3 三維激光掃描儀在特殊地貌測量中的應用

3.1工程簡介

以某山區為例，其地貌較為復雜，交通極其不便，其測區內高程約為1800M。最高高程約為1950M，平均高程1840M，成圖比例尺為1：1000，面積為10km2，其所測區域內地形主要為山地，亂石較多，常規測量難度較大；因此采用三維激光掃描儀進行對應測量作業設計規劃。

3.2儀器設備選用及性能

結合實際情況對三維激光掃描儀器設備進行一定的選用和性能分析，保障三維激光掃描設備的質量性能完全達到當前地貌測量要求。對其掃描精度進行100M處10CM設置，掃描距離為300M，數據能夠完全存儲在儀器中，根據具體信息對相鄰測站保持百分之三十重疊度，保證數據檢核與后期數據拼接正確性。

3.3數據處理

3.3.1進行對應數據采集，了解勘測區內的具體環境信息，明確標靶的位置、掃描儀以及測站數，以此保障所獲取的數據的精準性，在點云數據的獲取后，按照所規定1：1000的比例尺規格進行選擇相應采樣標準，依次進行逐站掃描。

3.3.2對數據進行預處理，通過對相應點云匹配、噪聲、分割、坐標變換、圖像匹配來使整個數據預處理質量完全得以體現，對部分不在同一站點獲取的點云數據，進行嚴格匹配分析，通過實際信息將其做統一坐標系內的設置，同時開展目標構模作業，并進行定量分析。在借助GPS的幫助下，對各個掃描站點的具體坐標位置進行進一步的分析確認，將獲取的點云數據置于其中，得出真實準確的點云地理位置，與其它遙感數據進行同步分析處理。基于配準的基礎，利用地形的重采樣和手動點云對植被進行設置、將噪聲點予以剔除，同時分割構建目標模型，截取清晰的紋理圖像，作為該地區的地理樣貌特征信息資料。

3.3.3根據地貌特征信息資料，通過融合可見廣播段光譜信息，增強對應集合場內結合模型真實感和場景信息量。利用掃描儀采集影響數據和點云數據方式采集地面數據。做好激光點與云數據匹配工作，繼而形成能夠反應當地地貌特性特點的地形圖。

3.4成圖精度驗證

對其成圖精度進行驗證時，通過在試驗區用全站儀全野外采集2km2地形圖數據，檢測掃描數據精度，選擇100個高程點和30個第五點進行高程和平面坐標精度對比，誤差結果如下表（表1）所示。

通過上表可看出利用全站儀采集數據誤差極小，精準度高，滿足相關測量標準要求，因此對三維激光掃描儀在特殊地貌測量中的應用，應予以全面的推廣和肯定，做好三維激光掃描技術的加強和完善。

結束語

綜上所述，三維激光掃描儀在特殊地貌測量中的應用，保障測量質量前提下，最大限度提升了測量工作效率，其通過自身非接觸測量優勢，大幅降低了對特殊地貌測量過程中的成本投入，使整個測量工作經濟性得以全面提升。其對我國測量技術水平的提升效果明顯，也是我國測量行業能夠高效、穩定發展下去的前提條件。

參考文獻

[1] 豐立柱，于艷龍，高揚.三維激光掃描技術在古代墓葬保護規劃中的應用探討[J].西部考古，2016（01）：266-273.