三维激光扫描技术在地质灾害方面的应用探讨

余江河

摘 要：简要介绍了三维激光扫描的优点及其与传统测量的区别，并分析了三维激光扫描方法及数据处理，以供参考。

关键词：三维激光扫描技术；点云数据；三维数据；测量精度

中图分类号：P225 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.12.140

我国是一个地质灾害频繁发生的国家，随着国家基础工程建设迅猛发展，由此引发的一系列工程地质问题也日益突出，工程地质勘察工作凸显出任务重、时间紧、难度高等特点。

三维激光扫描技术的产生，为上述问题的解决提供了最为有效、实用和先进的技术手段。通过应用地面型三维激光扫描技术，可通过地形、地貌三维数据采集在斜坡稳定性研究及大变形监测等方面进行大量工作。

1 三维激光扫描的优点

与传统的仪器相比，三维激光扫描仪在使用上具有非常显著的优点，主要体现在以下几个方面：①可以全天候作业。由于采用的是激光，无需太阳光，因此，三维激光扫描仪在黑暗的环境中照样可以正常工作，例如隧道中或地下矿井中。②扫描的数据密度可以调节，根据不同距离，点间距可设小于1 mm或大于1 000 mm。③高精度。三维激光扫描仪的精度可以工作的范围内可达到1 cm，模型化后的精度更可达3 mm，可以充分满足大部分的测量需求。

2 三维激光扫描与传统测量的区别

与全站仪等单点采集三维数据的方法相比，三维激光扫描仪无需设置反射棱镜，无接触测量，在人员难以企及的危险地段使用优势明显；突破了单点测量方式，以高密度、高分辨率获取扫描物体的海量点云数据，对目标描述细致、采样速率高。这都是传统方法难以实现的。但缺点是比全站仪的测量精度低。

三维激光扫描仪与以光学摄影测量为原理的近景摄影测量及航空摄影测量的获取结果不同：摄影测量获取的是影像照片，而激光扫描获取的是三维点云数据；获取的数据格式不同：摄影测量数据拼接采用相对或绝对定向方式，三维激光扫描采用数据的坐标匹配方式。另外，两者拼接各测站间数据的方式、解析方法、测量精度、测量环境要求（摄影测量对环境光线、温度要求高）和数据处理方式也不同。

3 三维激光扫描方法及数据处理

三维激光扫描技术在工程测量应用中需要将点云数据反映到工程实际当中去，因此将扫描的点云数据坐标转换到与工程实际相符的大地坐标中具有重要的现实意义。

地质体表面所蕴育的地质信息被抽象为数以百万记的三维点坐标，有着与其原型相一致或相近的一切外部几何特征，但又有别于原型体，需要对点云数据所构造成的地质体进行分析、解译，得出与其对应的客观原型的真实数据信息。

边坡点云数据的局部细节如图2所示。

边坡点云数据解译图如图3所示。

边坡岩体结构面平面分布图如图4所示。

4 结束语

三维激光扫描技术具有很强的工程适用性，在岩土、地质工程的调查中应用三维激光扫描技术具有重要的理论和现实意义，有着巨大的应用潜力。传统的地质调查方法费时、费力，并存在调查人员人身安全难以确保的问题，同时在某些情况下，还可能无法获取令人满意的结果。将三维激光扫描技术引入到岩土、地质工程领域，在某些地质调查方面，该技术有着传统地质调查方法难以比拟的优势，可以获得一些传统方法难以获得的结果，无论对于测绘，还是工程领域，都具有重要的里程碑意义。

〔编辑：王霞〕