潘申运
安徽省水利水电勘测设计研究总院有限公司 安徽合肥 230022
摘 要：水利工程的测绘地点一般都在偏远地区，地形、水文环境复杂，而且随时间的变化较大，因此需要十分精密的技术进行数据分析。作为一种新型的测绘技术，三维激光扫描技术在各种领域被广泛应用，其中水利测绘工作运用最为频繁。文章从三维激光扫描技术在数据采集和处理研究为出发点进行探究，综合阐述了三维激光技术的应用分析，以期为实际的水利测绘工作顺利进行提供参考和借鉴。
关键词：水利测绘；三维激光扫描；应用研究
前言
传统数据测量以全站仪、定位系统、图文影像等方法进行数据的采集整理保存，传统的单点式测量方式费时费力，精准度不高，严重影响后期水利工程的顺利进行。随着科学技术的快速发展，测绘技术也随之发生翻天覆地的变化，各种以科技为支撑的测绘设备应用在各类工程之中。其中在水利测绘中被广泛应用的就是三维激光扫描技术，该项技术有效解决传统测绘工作中出现的各种难题，于传方法相比省时省力且精确，为测绘领域的新技术应用开发了广阔的前景。
一、三维激光扫描技术采集和处理方法研究
（一）准备工作
任何工作开始之前都应制定详细的工作计划，三维激光扫描技术也是如此。
因为每个水利工程的地形地貌都不同，因此制定工作计划时要重视针对性，根据实际情况去设计一条测绘的路线，依据已有经验判定相邻扫描图像的重叠距离，确定站点数量和位置，尽量做到省时且数据准确，不落下数据项目。布置测绘草图是时要保证需要扫描的范围全覆盖，两站之间三个标靶，但是标靶设置应尽量不要“三点一线”，这样可以保证精确度。
（二）外业数据采集
在外业测量工作中，主要的工作就是根据计划的每日工作量进行数据采集，采集过程严格遵守采集方案和相关的技术规程进行采集工作，因为这样可以保证点云数据的稳定、真实与准确性。在进行扫描式前，要先确定采集点，准确的采集点是数据完整的保障，因此，现场踏勘是十分必要的。经过精细的现场踏勘之后，布设控制点，对控制点进行精准扫描。首先进行架设设备，架设前要保证设备具有充足的电量，这一点十分重要，有很多测绘工作就是因为准备工作不足而“无功折返”，浪费时间、人力、物力。架设以稳固为主，因为设备沉重，最好多人配合完成架设，并整平。扫描过程中要根据实际情况做出测绘工作的调整，并做好调整记录。因水利测绘一般都在偏僻、人烟罕至的地方，因此测绘人员要注意人身安全，配备好专业的服装、工具等。其次，进行拍照扫描，扫描过程中要注意，对于不清晰的图像要进行筛选，通过技术手段调整清晰度，保证数据的完整性。第三，进行数据的检查和导出，在扫描工作结束之后应及时将数据导出，并储存到安全稳定的数据存储设备中。
（三）内业处理，
内业数据处理是是工作最大的环节之一，内业数据处理需要保证外业采集的数据在计算机中精准处理，并完成点云数据的查缺补漏，并对最终绘制的地图进行质量分析评价。点云数据核验工作是内业工作的第一步，也是最重要的一步，因为在外业测绘过程中，因环境因素造成的遮挡与阴影等原因，造成数据缺失或分层，如果分层或缺失不严重，则数据合格，反之，则需要去除或降噪处理。这样在前期就认真筛选，在后期图件制作时就会事半功倍。
二、三维激光扫描技术与其他技术结合应用研究
（一）无人机与三维激光扫描技术结合
三维激光扫描仪主要用于对物体空间外形和结构尺寸及色彩进行扫描，扫描结果直接显示为点云，即无数的点以测量的规则在计算机里呈现物体的结果。点云既是庞大的三维坐标点，也是一种具有三维信息的空间模型，既能直观表达物体的实际形态，又能完整复制现场实景。由于水利测绘有时会有人力无法触及的特殊地形，以及危险系数较高的区域数据测绘，此时，无人机搭设雷达与三维激光扫描技术相结合就可以有效解决此项难题。无人机与三维激光扫描技术的搭设实现了全天候作业、安全系数高、测绘范围广等优点，是当下比较新颖的三维激光扫描技术的应用。
（二）BIM与三维激光扫描技术结合
三维激光扫描技术的主要特点是能够在短时间内获得现场可视化和可编辑的准确数据。数据的格式多种多样，可以轻松地与常见的BIM类软件一起导入，并根据不同的要求应用数据。三维激光扫描技术可以大大补充目前BIM技术领域现场制作的数据收集短板。此外，还可以避免人工数据收集精度低、可靠性低的问题。可以进行非接触扫描测量，快速获取建筑物大小、体形、颜色数据，通过点云模型制作三维模型，通过BIM软件对文化遗产的维修、存储、保管和导航进行数字化处理。地形测量往往是水利测量工作过程中非常重要的数据，在技术方案和工程预算开发中起着重要的作用。三维激光可以扫描高密度点云数据，准确地获得挖掘量，并生成准确的地形图。
三、三维激光扫描技术应用中的注意事项
三维激光扫描技术的应用优化了我国水利测绘的精准度，使水利测绘工作实现了高科技应用。虽然得到广泛应用，但是实际应用中还是出现了一定的缺陷，因此在实际工作中应注意避免这些事故的产生。首先是在测绘工作中，不应随意改变已经绘制的扫描距离，根据水利测绘工作对不同比例尺的需求，合理安排测量工作，确保三维激光扫描设备始终处于最佳范围，确保网站的设计方案和测量领域的实际情况相吻合。其次，在进行数据测绘拼接时，要注意相邻测绘图像的重合率，重合率不应过高或过低，过高或过低的重合率都会影响数据的精确度。第三，要注意测距和测角的精准度，因测距或测角的误差引起的数据误差会引起后期工作量的增大，浪费时间、人力、物力。最后，要注意环境引起的误差，尽量在环境稳定、气象条件适宜的时候进行测绘，这样会有效减少因为环境带来的误差。
结语
本文分析了三维激光扫描技术在水利测绘工作中的应用以及注意事项，不论地形地貌如何复杂，三维激光扫描技术与其他技术相结合就可以很好的实现精确测量，同时提供高分辨率和可追踪结果。以动态参考为特点，扫描仪和部件都可在测量期间移动，且依可以确保扫描精确、高质量。三维激光扫描技术操作方便、准确度高，可以为后期的水利工程设计、造价预算、施工等提供精确的数据基础，具有实际应用意义，值得大力推广。
参考文献：
[1]秦立华.三维激光扫描技术在水利测绘中的应用[J].内蒙古水利,2019(06):55-56.
[2]虞道祥.三维激光扫描技术在水利工程地形测绘中的运用研究[J].工程技术研究,2018(16):52-53.
[3]烟雷刚,烟静红.三维激光扫描技术在水利工程地形测绘中的实践应用[J].科技经济导刊,2018,26(12):12-13.
[4]崔亦芳,丁双林,施攀,陈晓龙.三维激光扫描技术在水利工程地形测绘中的应用[J].北京测绘,2015(02):89-92.
[5]董秀军. 三维激光扫描技术及其工程应用研究[D].成都理工大学,2007.
[6]蔡文生,尚化庄,邓科.三维激光扫描技术在水利工程地形测绘中的应用[J].西部资源,2018,(2):134-135. DOI:10.3969/j.issn.1672-562X.2018.02.062.
作者简介：潘申运(1987.10），男，安徽六安，安徽理工大学硕士研究生，工程师，单位：安徽省水利水电勘测设计研究总院有限公司，研究方向：水利工程测量。