三维测绘技术在地质灾害分析中的应用研究

魏卿 陈芝信 张然

摘 要：地面激光扫描仪的种类有很多种，包括美国的FARO三维激光扫描仪、德国的Z+F三维激光扫描仪、加拿大的Optrch三维激光扫描仪、中国的北科天绘三维激光扫描仪等多种品牌，主要应用地面型三维激光扫描技术，测量方式采用高速激光的非接触式技术，使图形复杂的地形数据和卫星影像也可以呈现出来，勘察员可通过地形、地貌的三维数据进行研究地质灾害方面的具体工作，进而分配任务，做到提前预防或者找到解决问题的方法。

关键词：三维测绘技术；地质灾害分析；应用方法

1.三维激光扫描仪的技术原理

最近几年所出现的三维激光扫描技术，引起了国内各研究领域的关注，把激光测距的技术运用到三维激光扫描技术当中，然后再把被测物体表面的三维坐标记录下来，查看物体的反射率后，让被测物体的立体模型数据以及其他数据，在最短的时间内被还原。改变了传统测量技术的单点测量，演变成可以对物体进行测量的扫描技术[3]。使用三维激光扫描技术的范围变得越来越广泛，比如建筑领域、土木工程领域、室内设计领域、交通事故领域、数字城市领域、军事领域和灾害评估领域都有应用。

2.三维激光扫描技术在各领域当中的应用

经过改革创新后的三维激光扫描技术日渐完善，一些三维扫描设备也被大量畅销、广泛使用，在使用三维激光扫描仪扫描物体时，可以缩短扫描时间，扫描后得到的点云数据也非常准确，可以反映出真实的数据，因此在各种领域中都有应用。①物体测绘领域：在建设大坝和电站时，经常被用于物体测绘工作中，还被运用到公路、铁路、桥梁和建筑物等各种建设的测绘当中。②工程结构领域：在进行桥梁改建工程时，可应用到桥梁的结构测量当中，可以测量几何图形的尺寸、空间位置和空间面积等，也可应用到管道线路的测量与安装工程中。③军事领域：可被应用于军事当中的反恐行动，用于陆地侦查和攻击当中，可以对犯罪现场进行移动监控。④游戏开发与电影制作领域：在拍摄电影的过程中，经常被用于电影的场景设计，还可以把这项技术用于网络虚拟游戏的开发中，制成虚拟影像。⑤灾害预防领域：可以被应用到灾害估计当中，可以进行地址灾害地形的勘察，以及进行现场检测。

3.三维测绘成果在灾害分析中的应用

三维测量技术是在上述几种技术基础上发展的一种新型工业测量技术。20世纪80年代以来，我国工业生产进入全新阶段，高新技术不断发展进步，很多工业生产过程均要求对生产监测、产品质量检验和自动化实施流程等进行高精度与快速测点定位。

3.1地质灾害灾前评估

三维测绘成果在地质灾害分析过程中更能直观的反应灾害预警区域的基本地形地貌特征，便于地质专家、防灾人员进一步分析可能发生地质灾害的类型、具体位置、影响范围等。借助三维测绘手段进行灾前研究，可以更直观的对常见地质灾害进行综合分析，传统的等高线图分析尚无法快速识别地质灾害可能发生的位置，需要不断地进行数据比对，而三维测绘成果可以帮助我们迅速的识别整个区域内所有可能成为潜在灾害风险的区域，并可以提供模拟场景，便于在灾前充分评估，具体分析地质灾害的成因与影响等情况。

3.2地质灾后跟踪分析

三維测绘技术在灾害已经发生的情况下也具有十分重要的应用价值，在这种情况下，原有的地质勘察资料与测绘资料已无法作为灾后分析的根本依据，需要利用三维测绘手段，对灾害发生地点重新进行测量，可利用Pix 4Dmapper完成三维测绘的基本工作，运用Civil 3D完成原有地质情况与现阶段情况的差异分析，进行地质灾害影响评估，根据Civil 3D三维建模成果进行路网、山体、河流等的影响分析，对灾害应急预案进行动态分析与管理。

3.3三维激光扫描仪进行地质灾害地形测绘的特点

在使用三维激光扫描技术进行地形测绘时，它能够远程对扫描物体进行测量，快速呈现出测绘数据，每个立体的点云数据都是真实准确的，因此最终分析的结果也是有理可依的，总的来说，用三维激光扫描仪进行地质灾害地形测绘具有以下几个特点：①非接触性的测量，可用于采集危险目标。三维激光扫描技术不用近距离接触扫描目标，就可以采集到目标的立体点云坐标，不需要进行任何处理，简单准确地获取数据，可以远距离的用于采集危险目标。②扫描速度快，降低地质灾害勘察中对调查人员的安全威胁。三维激光扫描仪的采样点速率可达到每秒数万点或数十万点，扫描速度非常快，给测量人员留出了更多退到安全区域的时间。③三维激光扫描仪储存信息量比较大。运用三维激光扫描技术，可以储存大量灾害隐患信息，内部具备有关地质灾害的图幅信息，可以帮助专家有效处理地质灾害的问题，提供出有关数据，节省了拯救的时间。

结束语

三维测绘技术是勘察、三维扫描、遥感、三维建模技术的有机结合，其在规划、设计、施工等领域已有非常多的应用成果，其在地质灾害分析的过程中也必将取得良好的应用效果，进一步实现“预防与控制相结合，模拟与现实相匹配”的防灾救灾方针。从技术层面让地质灾害分析工作实现质的飞跃。此外，三维测绘技术在灾害分析方面也不局限于地震、滑坡、泥石流、崩塌、地面塌陷、地裂缝等地质灾害分析，这种技术手段与研究思路在干旱、暴雨、洪涝、台风、寒潮等其他自然灾害的分析研究中也具有很高的借鉴意义与应用价值，随着技术的不断进步，其将在国、内外各类灾害的预防与治理工作中发挥重要作用。

参考文献

[1] 陈健峰.某铁矿山云数据的三维地质建模与地质灾害评价[J].金属矿山，2017（05）：159-164.

[2] 晏椋桢，吕萌.地质灾害勘察数据在三维GIS中的表达方法研究[J].城市建设理论研究（电子版），2017（13）：142-143.

[3] 胡磊，彭劲松，叶波，陈海佳.三维激光扫描技术在地质灾害应急测绘中的应用[J].测绘通报，2017（09）：154-155.

[4] 王亚山，宋京雷.地质灾害治理工程三维辅助设计应用探索[J].工程建设与设计，2017（19）：119-121+124.