三维激光扫描仪在特殊地貌测量中的应用

袁良

摘 要：随着当前科技的进步，三维激光扫描仪的开发和应用，对我国特殊地貌测量工作效率和工作质量的提升效果显著，接下来本文将对三维激光扫描仪在特殊地貌测量中的应用，进行一定分析和探讨，并对其做相应整理和总结。

关键词：三维激光扫描仪；特殊地貌；测量；应用

利用传统测绘方式进行特殊地貌区域测量时，所面临的采集数据工作量大，工作效率低、所测精确度不达标等状况，严重影响了我国测量行业整体发展。三维激光扫描仪作为一种非接触数据采集设备，其对特殊地貌测绘时，所具有的精度高、速度快、数据全的特性，使得其在当前已经逐渐成为特殊地貌测量的主流应用。

1 三维激光扫描仪工作原理

1.1三维激光扫描仪工作原理，某种程度上与全息照片原理相同，其通过将激光分为两束，一束光照用来照射物件，另一束用来直接找到底片上使感光原件产生感光，其主要是利用从物体后部反射激光束与物体前部反射激光束所经过距离不同，继而与直接照射参考光束所形成的干涉条纹也会不同，而这个过程三维激光扫描仪则通过记录全部条纹，记下对应物体立体形象，因此只要利用激光去照射全息图片便可以显出对应物的全貌。

1.2三维激光扫描仪其本身可以看做是非接触目标激光测距仪和角度测量系统组合的自动化快速测量系统。其可通过以仪器中心为坐标原点进行扫描坐标系统的建立，然后通过将其设置在复杂现场和空间范围内，对被测物体进行快速扫描测量，以此获得对应激光点云数据；三维激光扫描仪本身所具有的激光测距精度能够达到毫米级，扫描角精度达到0.5。

1.3利用激光点云数据为扫描坐标系进行各站扫描数据配准，将不同时间、站点扫描数据转换为实地坐标系，继而实现成图；利用三维激光扫描仪工作时，其所测数据精准度有一定保障，且测量速度较快，整个测量质量效果能够完全得以体现。

2 三维激光扫描仪应用领域

三维激光扫描仪又叫实景复制技术，其突破了传统的单点测量方法，能够提供扫描物体表面的三维点云数据，因此可以利用三维激光扫描仪，直接获取高精度高分辨率的数字地形模型。随着三维激光扫描技术的发展，其已经逐渐被应用与各个领域中。比如测绘工程领域中，对大坝和电站基础地形测量；结构测量领域中，对桥梁结构、扩建测量等；建筑、古迹测量中，对建筑物内部及外观测量保真、保护测量等[1]。随着对其商业化的开发，三维激光扫描仪近年来已经开始被应用于服务业、娱乐业、采矿业等领域；其对我国测量行业整体发展有着极为重要的促进作用，最大限度提升了我国测量行业整体技术水平。

3 三维激光扫描仪在特殊地貌测量中的应用

3.1工程简介

以某山区为例，其地貌较为复杂，交通极其不便，其测区内高程约为1800M。最高高程约为1950M，平均高程1840M，成图比例尺為1：1000，面积为10km2，其所测区域内地形主要为山地，乱石较多，常规测量难度较大；因此采用三维激光扫描仪进行对应测量作业设计规划。

3.2仪器设备选用及性能

结合实际情况对三维激光扫描仪器设备进行一定的选用和性能分析，保障三维激光扫描设备的质量性能完全达到当前地貌测量要求。对其扫描精度进行100M处10CM设置，扫描距离为300M，数据能够完全存储在仪器中，根据具体信息对相邻测站保持百分之三十重叠度，保证数据检核与后期数据拼接正确性。

3.3数据处理

3.3.1进行对应数据采集，了解勘测区内的具体环境信息，明确标靶的位置、扫描仪以及测站数，以此保障所获取的数据的精准性，在点云数据的获取后，按照所规定1：1000的比例尺规格进行选择相应采样标准，依次进行逐站扫描。

3.3.2对数据进行预处理，通过对相应点云匹配、噪声、分割、坐标变换、图像匹配来使整个数据预处理质量完全得以体现，对部分不在同一站点获取的点云数据，进行严格匹配分析，通过实际信息将其做统一坐标系内的设置，同时开展目标构模作业，并进行定量分析。在借助GPS的帮助下，对各个扫描站点的具体坐标位置进行进一步的分析确认，将获取的点云数据置于其中，得出真实准确的点云地理位置，与其它遥感数据进行同步分析处理。基于配准的基础，利用地形的重采样和手动点云对植被进行设置、将噪声点予以剔除，同时分割构建目标模型，截取清晰的纹理图像，作为该地区的地理样貌特征信息资料。

3.3.3根据地貌特征信息资料，通过融合可见广播段光谱信息，增强对应集合场内结合模型真实感和场景信息量。利用扫描仪采集影响数据和点云数据方式采集地面数据。做好激光点与云数据匹配工作，继而形成能够反应当地地貌特性特点的地形图。

3.4成图精度验证

对其成图精度进行验证时，通过在试验区用全站仪全野外采集2km2地形图数据，检测扫描数据精度，选择100个高程点和30个第五点进行高程和平面坐标精度对比，误差结果如下表（表1）所示。

通过上表可看出利用全站仪采集数据误差极小，精准度高，满足相关测量标准要求，因此对三维激光扫描仪在特殊地貌测量中的应用，应予以全面的推广和肯定，做好三维激光扫描技术的加强和完善。

结束语

综上所述，三维激光扫描仪在特殊地貌测量中的应用，保障测量质量前提下，最大限度提升了测量工作效率，其通过自身非接触测量优势，大幅降低了对特殊地貌测量过程中的成本投入，使整个测量工作经济性得以全面提升。其对我国测量技术水平的提升效果明显，也是我国测量行业能够高效、稳定发展下去的前提条件。

参考文献

[1] 丰立柱，于艳龙，高扬.三维激光扫描技术在古代墓葬保护规划中的应用探讨[J].西部考古，2016（01）：266-273.