陕西省水利电力勘测设计研究院 陕西省西安市 710001
摘要：三维激光扫描是一种全新的地质勘查手段，其能有效提升地质勘查的效率和质量。文章在阐述三维激光扫描技术内涵及测量优势的基础上，就其在水利测绘中的具体应用流程展开分析，同时指出三维激光扫描技术的应用要点，期望进一步提升三维激光扫描技术应用水平，进而推动水利测绘工程的有序发展。
关键词：三维激光扫描；水利测绘；测绘流程
1引言
三维激光扫描技术通过获取三维数据坐标实现全面扫描的方式，在满足建筑工程测绘中对水利测绘和工程测量精准度要求的同时，克服了传统测绘方法应用速率低下、应用范围狭窄、应用过程繁琐的弊病。在水利测绘和工程测量的实际应用过程中，探究三维激光扫描技术的多方面多层次的应用前景很有其必要性。
2三维激光扫描技术的应用特征
（1）高时效性。三维激光扫描技术完成对测绘目标扫描的工作时长基本控制在一秒之内，大大缩短了测绘时长，节省了测绘人员的时间，具有高时效性。（2）高普适性。三维激光扫描技术使用的是红外激光，对外界的环境光源基本没有依赖，即使在黑夜状态下也能够完成对测绘目标的扫描工作，且区分于传统的测量方法，它不需要大量的人力与之相配合，具有高普适性。（3）高环保性。三维激光扫描技术完成扫描工作的时长一般是以秒来计算的，基本不会对测绘目标的周边环境产生光化学污染，具有高环保性。（4）高精确性。三维激光扫描技术一秒可在测绘目标对象表面形成并获取几十万测点，不但能够更加精确地完成对测绘目标的数据估计，而且很少或基本不受到外界环境干扰因素的影响。
3三维激光扫描技术的基本内涵
作为一种全新化的地质勘查手段，三维激光扫描技术在测绘领域的应用逐渐广泛，其不仅提升了水利测绘结果的准确性，而且有效地缩短了水利测绘的时间，具有良好的工程效益、经济效益、社会效益。在实际测量中，三维激光扫描技术对传统的GPS定位系统进行改进，然后通过激光进行扫描，并由此来判断建设工程施工环境情况。从测量结果来看，其能为测量人员提供丰富的三维测控点云数据，并且在确保数据精准的情况下，测绘人员可以绘制建设区域三维立体模型。在实际施工中，建设人员能通过该模型，立体化、直观化地掌握建设区域地质情况，保证了水利测绘精度，为工程项目建设创造了有利条件。
4三维激光扫描技术在水利测绘中的应用流程
4.1外业数据采集
在水利测绘数据的外业数据采集环节就是通过三维激光扫描技术采集该地区范围内尽可能多的外业数据，来对工程项目的勘测区块有一个真实的状况了解，如扫描仪的放置及各采集点方位与标靶的距离控制。为了保证外业数据的准确度，通常选取的勘测区站点分布数量较少，对外业原始数据采集容量进行有效控制，减少不必要的数据冗余。在外业数据进入到下一步之前，可以借助三维激光扫描技术中的点云结构，获取相近地形地貌的有关信息，进行基础的信息排查处理。在处理的过程中，要注意采样标准要严格按照规定标准的比例尺规格，避免出现数据脱节不符的情况。
4.2数据预处理
利用GNSS-RTK采集扫描仪中心和标靶中心的三维坐标，通过REIGL公司的RiSCANPRO软件进行绝对定向，并分析定向精度，该方法是利用2~3个标靶中心的绝对坐标，使用后方交会法计算扫描仪中心的坐标，该计算坐标与采集坐标进行比较，进而分析单站定向精度。采用此方法，单站绝对定向精度能达到毫米级，可为多站数据配准提供控制基础。单站定向结束后，将数据输出为通用的*.las格式。
4.3通过扫描监测滑坡体确定监测物
地面三维激光扫描测量每次扫描会得到一个面上不同点的数据，这些“密密麻麻”的点构成了扫描物体的表面。点越多，与实际物体表面的重合性越好。云数据处理不是以单点为处理单位，而是以“点群”为单位进行处理。学者们为此也提出了各种不同的算法。基于三维激光扫描技术在滑坡监测中的应用研究中，通过在待扫描的滑坡区域内布设扫描控制点，由GPS和全站仪先测量这些点的坐标，再通过这些点的坐标把点云数据转换成大地坐标。但地面三维激光扫描测量采用的是无固定目标的测量方式，就是说每次扫描的测量点都不会重合，点云数据中可能不含GPS测量出的控制点数据。徐进军在基于三维激光扫描的滑坡变形监测与数据处理中，提出了从“变形监测块”上提取点云数据的算法，但需要该监测块是球类或者圆形面，或者至少有一个平面，如果不是人工设置监测块，很难达到这一要求。为了将扫描点云全部用于为了计算变形，需要从每期的点云数据中确定同名点并计算其坐标。
4.4生成等高线
等高线生成是水利测绘过程中一个较为重要的环节。三维扫描技术扫描的密度相对较大，这使得在测绘过程中，容易因点位密度大而造成分布不均匀，此时如果继续使用三维激光扫描技术扫描等高线，就会造成等高线信息获取混乱，影响地面信息获取的准确度。因此，在水利测绘等高线生成过程中，要合理使用三维激光扫描技术，还需要排除地形干扰因素，结合测绘技术的相应精度标准适当改动，这样可利用处理之后的信息数据生成等高线，确保了水利测绘的精确程度。
4.53D激光扫描仪应用
通过激光测量距离是3D激光扫描仪的主要功能。在实际应用中，扫描棱镜属于内部设备，3D激光扫描仪应在该设备单元的支撑下，不需要反射棱镜就可以实现对扫描点三维坐标的精确测量，而且扫描速度非常快。与传统扫描方式相比，其具有较高的分辨率，同时测量过程无须进行实物接触，数据采集效率较高。在使用其余全息照片时有着相同的原理，即将激光分成2束，一束光照射物件，一束直接照到底片上，使感光元件感光。在使用中，为确保记录物体的立体，需注重激光分束的合理应用。
4.6地形图的编辑
编辑地形图，进而指导工程项目建设是地理测绘的重要目标。在地形图编辑过程中，核心要点在于实现地面物体图形与等高线图形的匹配。在地形图实际编辑中，由于前期处理会删除一些地形数据，这使得等高线会出现部分缺失问题，影响了地形图编辑工作的开展。对此，在实际工作开展中，需手动修改，然后结合相关资料，通过较为真实的数据反馈进行补充；同时应加大编辑软件的应用程度，不断完善图形信息，以确保地形图最终成图的完整性、准确性。
5结束语
三维激光扫描技术对于现代水利工程测绘的发展具有重大影响。实际测量中，测绘人员只有充分认识到三维激光扫描技术的测量原理和应用优势，并在把控其测量过程的同时，进行技术要点的全面把握，才能有效提升三维激光扫描技术的应用水平，进而保证地质测量精度，推动测绘工程的进一步发展。
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