三维激光扫描仪在地质灾害地形测绘中的应用研究

三维激光扫描仪在地质灾害地形测绘中的应用研究

魏升郑杰

山东省地矿工程勘察院山东济南250014

摘要：三维激光扫描技术在近些年地质测量中的应用较为频繁，尤其在地质灾害地形测绘方面的应用展现出了其自身所具有的高精度、高效率等优势和特性。基于此，本文对三维激光扫描仪在地质灾害地形测绘中的应用进行研究，并提出相应的策略，以期能够产生一定的借鉴作用和意义。

关键词：三维激光扫描仪；泥石流；测量；地质灾害

近些年来，我国环境变化频繁，给不同地理环境中地质带来极大的灾害可能性，容易给该地区生活的人民带来重大灾难。对地质灾害进行预测，对地形进行精准测绘逐渐引起人们的关注和重视。运用三维激光扫描仪对其地质进行测绘，并对地质灾害的地形测绘工作予以展开，可以很好地对地形中可能出现的灾害进行预测，从而避免物质损害和人身伤亡的产生。因此，相关人员要对三维激光扫描仪在地质测绘中的应用进行深入研究，提升其应用效能。

1三维激光扫描仪及其工作原理

激光扫描仪通过多个部件组成，其内部构成是一个复合的复杂系统，其中包括地面三维激光扫描仪、后期处理软件、数码相机、电源、附属设备等等。其所获取的数据均是通过非接触式的告诉激光测量方式完成的，通过后期处理软件，达到对所采集的点云数据和影像数据进行转换，形成具有绝对坐标体系的空间位置或者模型。

其工作远离主要是通过内部的激光脉冲发射器所发射的激光脉冲来完成的。其向目标物发射激光脉冲，激光脉冲通过对目标物所进行扫射，再通过目标信号接收器接受的方式，对所反射回来的激光脉冲进行收集，通过脉冲对每个目标物所进行的扫描，可以获得被目标体到扫描中心的距离同时扫描控制模块控制和测量每个激光脉冲的水平扫描角α和竖向扫描角β，通过处理软件对所扫描的数据进行处理，形成相对的三维坐标，从而转换成为绝对坐标系中的三维模型或者三维空间位置坐标（如图1）。

图1扫描点坐标计算原理

2三维激光扫描仪在地质灾害地形测绘中的应用

2.1实地勘察

在对三维激光扫描仪进行运用之前，需要对勘探点进行选择。这就需要作业人员结合实际情况，选择最佳的控制点。选择控制点需要注意二个方面：

（1）要保证测试范围内能够通透，最好能够选择一定公共区域的场所。

（2）所选的地点应当尽量具有开阔的视野，从而能够获得更多的数据，以及所获得的数据更加准确。

2.2数据采集

之后，所需要做的工作是对数据进行采集，对数据进行采集方面，主要包括以下几个步骤：

（1）对相机进行调试。在此过程中需要注意光亮度对相机的曝光时间的影响，从而能够让相机获得的影像更加清晰。尤其是在多雨、多雾的天气中，单张照片拍摄的时间应当尽量延长。

（2）架设仪器，对其进行记录。扫描仪的架设要尽量高于控制点，对中整平，对仪器的高度进行量取并记录。

（3）通过仪器的操控达到采集数据的目的。这时候需要联通笔记本。新建项目，应用扫描，搬站。

每个站点在开始扫之前，需要对所要扫面的点进行参数设置。这其中进行扫面需要一个过程，首先扫描的是对目标物进行区域扫面，此时的扫描面积较大，只能是概况扫描。之后所进行的扫描则是细节扫描，一般每站扫面时长为12mm，其时间的长短主要取决两个方面，一个是设置的点密度，如果点云密集度大的情况下所耗时间更长。一个是扫描地方的距离，如果扫面的地方较远，那么所用时长就会较长。如果临时选点的话可以通过GPS来测量大地坐标值。

2.3数据处理

在数据处理部分，主要包括做标转换、多站点调整、植被过滤、生成三角网、生成等高线、成果提交、成果应用等方面。坐标转换主要是对所测量的欧拉角进行处理。三维激光扫描仪自身带有GPS，其能够让扫描所得的数据呈现出大致坐标和反北反向角，通过坐标和反北反向角则可以将其所测量的数据进行纠正，达到正确的位置。多站点调整则主要是对RiScanPro软件进行应用，通过调整将多个或者两个图片进行拼接，从而进行一个精细的拟合，让图片达到一个理想的平差效果。植被过滤所采用的设备是具有全波形数字的处理技术，其能够让激光穿透植被，获得更多的地面数据，加上配套软件的应用，能够让内页作业更加方便、快捷，所绘制的图像也更加清晰。之后所生成的三角网、等高线则可以让所生成的图像更加具有逼真的效果。成果提交是对扫描到的点云数据进行去噪处理，去除噪点之后的点云数据可以生成数字高程模型（DEM），从而得到DEM成果。这就让其在土木工程、地球科学中的应用得以拓展。成果应用主要是就所生成的图像进行分析，从其地形分析其产生灾害的可能性，并从地形条件等方面，分析其产生灾害的成因，以及其未来的发展走向。

3结语

三维激光扫描在测绘领域可以说是对传统测绘手段的创新和发展，其一改传统的单点测量局限性，所绘制的图性更加清晰、逼真，所获得的数据更多、更加准确，能够为工作人员提供更加强实、可靠的分析依据。并且，三维激光扫描还可以应用到变形监测、地形测量、工程测量、断面体积测量等等方面，具有极大的未来应用领域拓展性。相关人员要对其进行深入探索，让其在地质灾害测绘方面进行更好价值的体现，为防止地质灾害的发生提供更加的帮助，做出更大的贡献。

参考文献

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