三维激光扫描仪在地质灾害地形测绘中的应用

周欣

【摘 要】随着地壳的不断运动与演变，由于不同地质的不同作用，导致形成灾害性的地质事件，地址灾害的发生，与自然环境和人类的各种活动都有关系。我国会经常发生一些地质灾害问题，随着各种工程的不断发展，建设过程中会引发一系列的工程地质问题，为了减少地质灾害给人们所带来的破坏损失，应加强对工程地址的勘察工作，应用三维激光扫描仪，完成勘察地址灾害的地形测绘工作，完成高难度作业。

【Abstract】 With the continuous movement and evolution of the earth's crust， due to the different effects of different geology， the disaster geological event is formed. The occurrence of geological disasters is related to the natural environment and human activities. Some geological disasters often occur in China. With the continuous development of various projects， a series of engineering geological problems will be caused in the process of construction. In order to reduce the damage and loss caused by geological disasters， we should strengthen the investigation work of the project address， and apply three-dimensional laser scanner to complete the topographic mapping of geological disasters and high difficulty work.

【关键词】三维激光扫描仪；地质灾害；地形测绘；应用

【Keywords】three-dimensional laser scanner； geological hazard； topographic mapping； application

【中图分类号】P225 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）07-0147-02

1 引言

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[1]。

2 三维激光扫描仪技术的简单介绍

2.1 三维激光扫描仪简述

创造出三维激光扫描技术的时间为20世纪90年代中期，是在测绘领域发明了GPS定位技术之后，所研制出的新型扫描技术。它与之前的单点测量方法不同，它所具有的高效作业、准确测量的优势，是以往传统测量技术所不能比拟的，被扫描物体表面的立体坐标数据可以被快速测绘出来，使所得到的数字地形模型具有更高的分辨率[2]。

2.2 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、軍事领域和灾害评估领域都有应用。

2.3 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[4]。

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[5]。

3 三维激光扫描仪在地质灾害地形测绘中的应用

三维激光扫描技术是比较突出的先进技术，它具有工作效率高、分辨率高、储存信息量大等各种优势，被广泛应用到各个领域当中，以下是对三维激光扫描技术应用的具体分析。

3.1 举例说明三维激光扫描仪在地质灾害中的应用

例如位于南京市溧水区的天生桥景区就存在地质灾害问题，因为天生河桥北段河口始终没设过布防，所以当河的水位较高时，河水就会流向天生河两侧的村庄，导致灾害的发生。还会出现土质滑坡、岩石滑坡、滚石滚下或者水土流失等地质灾害，为了避免出现地质灾害或者破坏环境的问题，就要对周围数据进行采集，但是周围全是树木，因而无法使用无人机进行岩壁的数据采集，但是却可以使用地面三维激光扫描仪去扫描，从而获得准确的物体坐标，然后再进行数据处理，最后绘制出地形图，还可以进行水位线的空间测量，准确分析出地质灾害的类型，为河道等自然环境地质灾害的预防提供了具体数据[6]。

3.2 地质灾害中使用三维激光扫描仪的优势

①用三维激光扫描仪进行扫描，节省了很多时间。在进行地质灾害抢救时，由于天气变化高端莫测，不同区域的地质也不同，发生灾害的现场会连带引发其他的地质灾害，例如地面坍塌、滑坡和泥石流等，因此进行现场勘察的时间长短，关乎现场人员的人身安全，三维激光扫描仪的测量速度大概为每秒五万点，比传统扫描仪的速度增加了十倍，大大节省了测量时间，给测量人员留出更多撤退的时间，不仅快速完成了测量数据，还给测量人员留出了更多退到安全区域的时间。②运用三维激光扫描仪进行扫描，可以使测量人完成站位不受限制的全景测量。在对较为复杂的山体和隧道进行勘察时，传统的测量仪器会限制测量人员的站位，还要考虑测量仪器的位置问题，非常不方便。然而在勘查时使用三维激光扫描技术后，可以在同一地点获取到更多的数据内容，把机器放在一个位置它可以完成不同角度的全景测量，获得全面精准的数据。③使用三维激光扫描仪进行扫描，减小了处理的难度。三维激光扫描仪测量的数据准确度高，并且获取的点云数据分布均匀、比较清晰，为之后的处理工作提供了便利，减小了处理数据的难度。④使用三维激光扫描仪进行扫描，不会与测量物体有接触，更加安全。测量时要考虑地质灾害勘察人员的人身安全，并不能与灾害区域有近距离的接触，使用三维激光扫描仪进行扫描，不用近距离靠近灾害地区，可以进行远程的数据采集，让有关专家可以远程进行预测和指导[7]。

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。

4 结语

将三维激光扫描仪引入到地址灾害的地形测绘中，节省了大量的资源，提高了工作效率，使测量的數据更加准确，为工作人员提供了便利，可以快速地进行测量，有利于完成对地质灾害地形的测绘，为地质灾害的预防做了贡献。

【参考文献】

【1】胡磊，彭劲松，叶波，等.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.

【2】阮晓光，殷耀国.TLS地形测绘技术的现状与展望[J].测绘与空间地理信息，2016，39（04）：113-117.

【3】黄姗，薛勇，蒋涛.三维激光扫描技术在地质滑坡中的应用[J].测绘通报，2012（01）：100-101.

【4】孙德鸿，王占超.三维激光扫描技术在地形地质研究中的应用（二）[J].测绘通报，2011（04）：85-86.

【5】孙德鸿，王占超.三维激光扫描技术在地形地质测量中的应用[J].水利水电施工，2011（01）：76-80.

【6】马存富.基于无人机倾斜摄影技术矿山地形精准测量方法[J].世界有色金属，2018（03）：15-16.

【7】毛崔磊，田毅，陈建平，等.基于无人机技术的废弃矿山地形精准测量方法[J].江苏农业科学，2017，45（16）：198-201.