三维激光技术在地质灾害中成果制作工艺研究

付博

摘 要：伴随着经济的快速发展，各行各业对地理信息的需求越来越强，越来越多的领域如矿难救援、地质灾害预测、海域管理、環境评估、公共设施管理等都离不开地理信息的使用。传统的测量方式已经无法满足现实场景、抢救时间等需求，采用三维激光扫描仪对地质灾害中的重点区域进行数据采集是目前最为理想的手段。论文研究该技术在地灾害中的应用，探究其采集流程以及数字化成果的制作工艺，为地质灾害应用快速提供第一手数据。

关键词：地质灾害;三维激光;数据采集

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.02.128

1 引言

我国河北省是地质灾害多发地区，地质灾害隐患点有3000多个，其中重大地质灾害隐患点有331个，严重威胁着人民群众的生命财产安全，阻碍着社会经济的可持续发展。面对日益突出的地质灾害问题，相应的应急测绘保障系统必须实时跟进，这就要求提高地理信息数据快速获取能力。但是，常规测量手段受周期、环境等因素限制，满足不了国土管理部门的及时、精确灾害监测的需要，因此，一种既快速又经济的数据获取和更新方法是当前需要解决的问题。采用地面激光扫描技术获取重点区域点云数据，并对其进行三维建模以及综合管理，是目前最适合进行地理信息数据快速获取的理想手段，它也得到了各地国土和测绘行政主管部门的高度重视。

2 总体工作思路

利用地面三维激光扫描仪对各个地质灾害隐患点进行测量，所以在进行外业数据采集前需要进行行车路线设计和测站设站设计，然后通过外业踏勘来确认路线的可行性;外业采集数据主要是地面激光扫描技术，在车辆的行进和设备单点架设之中快速采集灾害点区域的整体空间位置数据和影像数据，经后续处理，形成所需的数字高程模型（DEM）和实景影像，经过叠加比对分析，为国土资源管理部门提供不同类型地质灾害点区域的地理信息。

在地质灾害隐患点附近选取2～4个地面标识点作为控制点，并用RTK测量来获取其坐标，用于测量数据的起算坐标，实现数据坐标系统一致。对各个地质灾害隐患点进行扫描完成后，对外业数据进行内业处理，最终得到所需的成果数据。

3 地质灾害成果制作工艺

3.1 制作点云数据和实景影像

外业采集完成后，需要对原始点云数据和实景影像数据进行处理，主要包括以下几个方面：

（1）多站点三维激光扫描系统数据整理和融合。

（2）剔除原始点云数据中的粗差和噪声。本次主要是获取滑坡和泥石流区域地形地貌，区外的地形不在要求范围内，因此应把其他的多余点删除。手动删除方式和CAD软件上选中点，delete键删除相同。除此之外，软件还有其他多种过滤方式，包括：1）距离过滤;2）孤点过滤; 3）光栅过滤; 4）随机过滤。

（3）对点云数据进行滤波处理，滤除点云中的树木、植被、房屋等，提取主要地面要素，并进行分层处理。植被是目前地形测量中最主要的干扰物，因其覆盖地球表面，使得我们一般情况下无法直接观察到地表结构，全波段的三维激光扫描系统能够根据波段的不同，测量的部分真实的地表信息，为数字高程模型的建立提供科学的依据和可靠的数据。

（4）对GPS静态测量得到的控制点数据从WGS84坐标系转换到2000国家大地坐标系，然后将处理后的点云数据根据转换好的起算控制点数据进行坐标系统转换，最终形成项目所需要的点云数据成果。

把RTK采集的标靶的数据导出来，生成相关的数据格式。标靶数据导入扫描仪软件后，把RTK测得的标靶的坐标导入到扫描仪软件中。

把扫描仪扫描的坐标系导入到软件以后，软件就会自动的解算任何三点组成的三角形的边长、角度信息，然后软件在坐标转换的过程中会把两个最相近的三角形重叠到一起，这样两个三角形重叠在一起了，即坐标也转换了。

以第一站为例：摆放了三个标靶S1、S2、S3。SOCS往GLCS坐标系中转换时，软件会解算点S1与S2，S1与S3，S2与S3的距离信息，边S1S2与S1S3，S2S1与S2S3，S3S1与S3S2之间的角度信息。同时软件也会解算GLCS中任何3点之间的这种距离、角度信息。最终SOCS（S1、S2、S3）构成的三角形会符合到GLCS（S1`、S2`、S3`）这个三角形上，并且在坐标转换过程中会自动进行平差计算。

（5）将实景影像数据和点云数据进行配准。

3.2 制作数字高程模型

根据制作的点云数据成果，生成数字高程模型。

4 结束语

利用先进三维激光扫描系统测量技术在地质灾害中的应用，弥补传统方式的不足，快速获取灾害地质区域的数据，解决实际环境中的仪器摆设问题，提高人工效率。获取的数字化成果为地质灾害的监测、预警和突发事件的处理决策有非常现实的工程意义。

参考文献：

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