赵斌 ， 张啸晨
浙江艺佳地理信息技术有限公司 浙江湖州 311800
摘要：三维激光扫描是基于现代科学技术发展起来的一种全新测量技术，将其用于地形地质测量，能有效地提升测量的效率和质量。本文在阐述三维激光扫描技术原理优势的基础上，就其在地形地质测量中具体应用情况展开分析，期望能进一步提升三维激光扫描技术应用水平，促进地形地质测量工作的有序开展。
关键词：地形地质测量；三维激光扫描；技术应用
地形地质测量是工程项目建设的基础环节。现代情景下，需不断地创新测量技术，提升地形地质测量的效率和精度。作为一种全新化的测量手段，三维激光扫描技术能通过激光放射，实现测量区域数据的高效率、高精度采集，这满足了新时期地形地质测量需要，为下一阶段的工程建设奠定了良好基础。
一、三维激光扫描技术的原理优势
1、技术原理
三维激光扫描技术是以现代信息技术为基础发展起来的测量手段，在实际测量中，三维激光扫描技术能通过放射激光获取对象表面的三维坐标，基于相关的坐标数据构建地形模型，可实现被测对象三维场景的提取和重建。从三维激光扫描技术架构来看，其不仅包含激光测距系统，而且涉及高精度动态差分定位系统，此外，高精度动态载体测量系统等都是其极为重要的组成部分。在激光测距系统的作用下，能系统发射激光脉冲信号，同时在旋转棱镜来作用下，这些激光脉冲信号会射向对应的目标，最后在探测器的作用下，可接收反射回来的激光信号，由此完成目标对象的精准测量。要注意的是，在实际测量中，需通过记录器完成测量信号的准确记录，随后还应在数据处理系统下，实现这些信号形式的转化，并且需要借助建模软件构建三维场景模型，实现这些信息的识别和应用。
2、技术优势
相比传统的地形地质测量模式，三维激光扫描技术在扫描硬件、软件层面均有较大优势。从扫描硬件层面来看，其应用优势表现在扫描速度、扫描结构、视场角和精确度等层面。其中采用三维激光扫描技术后，其扫描速度可达到每秒数万点，这极大地缩短了野外数据采集时间，工作效率较高。在扫描结构层面，三维激光扫描技术实现了多个功能构件的集成管理，如在一个完整的三维激光扫描设备系统中，除扫描电池内置、高分辨率触摸屏，其含包含了具有较高分辨率的数码相机，这种设备集成方式不仅确保了携带的便捷性，而且为后期测量创造了良好条件。此外基于全景扫描和细微扫描点控制，三维激光扫描技术的范围不断扩大，扫描精度得以显著提升。
三维激光扫描技术的软件优势体现在处理量巨大、功能齐全两个层面。现阶段，通过三维激光扫描技术可在较短的时间内完成数以亿计的数据处理，数据处理规模大，处理速度较高。另外，从设备功能层面来看，除基本的信息测量外，三维激光扫描技术还具有二维线条提取、建模等诸多功能，这在满足地形地质测量要求的基础上，有效地适应了建筑结构测绘、工业设计等工作的开展需要[1]。
二、地形地质测量中三维激光扫描技术的具体应用
1、边坡监测
边坡监测是地形地质测量中一项较为常见的工作，其对于确保边坡的安全具有积极作用。就边坡地区而言，其发生滑坡等地质灾害的概率较高；出于预防地质灾害考虑，在一些复杂地质区域，应加大对边坡实时情况的监测，预防可能存在的边坡破坏问题。从三维激光扫描技术应用效果来看，其能充分满足边坡监测的需要，并且较高京都的监测结构对于地质灾害预防具有积极作用。在完成检测后，结合边坡变形情况进行防治，能预防边坡的二次破坏。
2、地质露头研究
地形地质测量中，人们还可以通过三维激光扫描技术进行地质露头的深层次研究。在地质露头研究中，针对三维激光扫描技术的应用还应注意两个层面的控制：一方面，应注意增加内置相机，这样才能获得具有较高清晰度的影响资料，为后期的数据分析提供便利。另一方面，在完成数据测量后，应将点、线、面等信息导入系统模型，注重搭建彩色Mesh模型，随后将DXF格式的数据导入到后期的灰绘图当中，确保地质露头测量研究的准确性。
3、基础地形测绘
在三维激光扫描技术的支撑下，开展基本地形测绘，能有效提升地形测绘的效率和质量。基于三维激光扫描技术的地形测绘步骤大致可分为扫描作业、数据转化、TIN网构建三个环节。在基础扫描作业中，首先应合理的选择测量点位，然后进行三维激光扫描仪的精准布置，最后在保证扫描分辨率的情况下，控制各个站点的扫描范围和地理坐标，实现目标对象的精准测量（见图1）。在扫描数据转化中，应注重数据处理软件功能的优化，然后将所有站点的扫描数据导入到坐标系中，实现相关数据的高效分析。在完成扫描数据分析后，可结合分析结构构建TIN网，在TIN网建设中，应重视建筑物以及植被等信息的提取和应用，实现三维场景模型的高效建设，继而完成基础地形信息绘图，为后期的地形开发和应用提供数据参考。
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图1 三维激光扫描技术的地形测绘
4、地质裂缝研究
地质探测阶段还应重视地质裂缝的测量，并分析地质裂缝的发展规律。传统测量模式下，工程测绘人员虽然能完成地质裂缝的基本策略，但对于地质裂缝发展趋势预测不足。新时期，可通过三维激光扫描技术进行地质裂缝测量，这样不仅能快速、准确的获取高清晰度、高密度照片，而且能实现地质裂缝发展趋势的进步一预测，这对于地质问题处理和地质灾害防控具有积极作用。
三维激光扫描技术应用实例
1、项目概况
某工程项目建设存在一处公路边坡滑坡风险，在项目建设初期阶段，受公路施工开挖等因素的影响，该区域边坡坡角的阻滑体被挖出，这使得区域内有发生滑坡灾害的风险。考虑新项目建设安全性，采用三维激光扫描技术对该区域的地形地质进行测量。
2、三维激光扫描技术应用过程
本项目三维激光扫描技术应用中，先确定扫描测站和后视点坐标，项目要求将三维激光扫描仪架设在加密点T1，然后将反射标靶设置在T2点，然后在各相邻测站重合的位置布置标靶，要求标靶3个以上，且形成不规则图形。点云数据获取按照布设、扫描、精扫的步骤进行操作。在完成数据获取后，利用Cyclone软件对阻滑体被挖出区域的测量数据进行分析，在数据分析中，进行数据格式转化，并注重数据误差校正。最后生成三维场景模型，实现了边坡滑坡问题的有效监测和预防。相比于传统的监测方式，本项目采用三维激光扫描技术后，有效地提升了数据获取的效率，而且提升了数据的准确程度，满足了滑坡体监测点精度要求。
结语
三维激光扫描技术对于地形地质测量工作的开展具有深刻影响。新时期，工程测绘人员只有深刻认识到三维激光扫描的应用原理和优势，并深化其在地形地质测量中的应用，这样才能有效地提升三维激光扫描技术的应用水平，满足新时期地形地质的高精度、高效率测量需要。
参考文献:
[1]王惟一.三维激光扫描技术在地质测绘和工程测量中的运用研究[J].中国科技纵横,2019(24):94-95.