三维激光扫描技术在地质测绘中的应用研究

王定琨 姚月龙

江西省地质矿产勘查开发局九一五地质大队 江西南昌 330000

1 三维激光扫描技术发展概述

三维激光扫描技术是现代国际上一种十分先进的测量技术，其主要基于激光测距原理，通过记录被测物体表面各个点的三维坐标、反射率、纹理等信息来被测目标进行三维模型构建并得到被测目标线、面、体等相关数据。这一技术下实际测量的点数更多，所以基于以点成面的原理，三维激光扫描技术能够完成面测量，这相较于传统单点测量技术无疑形成巨大突破。此外，相较传统测量技术，三维激光扫描技术还具有快速性、无接触性、实时动态性、高精度、数字化、自动化等显著特点，相较传统技术实现了全面性的突破。如三维激光扫描技术的扫描速度可以达到每秒数万点，如此就极大提升了测量速度，同时该技术所进行的细微点位的测量，能够进一步提升测量精度，保证测量的准确性[1]。由此可见，三维激光扫描技术在测量方面拥有极为突出的优势，加之其能够在汽车、飞机、地面等不同载体上进行装载，如此就使得其在实践中的应用变得极为广泛。目前，该技术已经被广泛应用在了古迹保护、建筑、规划、土木工程、工厂改造、室内设计、建筑监测、交通事故处理、法律证据收集、灾害评估、船舶设计、数字城市、军事分析等诸多领域，并对这些领域工作的开展提供了强大技术支撑。

2 三维激光扫描技术的作业程序

当前三维激光扫描技术实际工作的具体程序一般为数据采集、数据处理、地面物体提取与绘制、等高线生成、地形图编辑。

数据采集是其在地质测绘中发挥作用的第一步，其主要目的是对勘测区的数据信息进行收集，以掌握勘测区的具体情况。在进行数据采集时，为确保数据采集的准确性并减少数据处理的工作量，通常不需要选取过多勘测区站点。同时采集中还需要利用点云数据来对相关数据进行获取与处理。此外，数据采集过程中在进行采样标准选取时还必须注意以标准比例尺为规格。

数据处理过程主要是利用消除和分隔噪声、变换坐标、匹配图像和点石匹配等方式对数据加以处理，期间需要注意对不同站点的数据信息进行匹配，并将这些信息统一在一个坐标系中。此外还要对各项信息数据做好定量分析并对测量目标进行构模。

地面物体提取和绘制主要是通过点云数据的匹配以及激光扫描结果的处理来进一步借助相关软件进行地质特点的绘制。绘制出对地面物体可以被转换成所需格式并被存储起来。

等高线生成主要是进一步对地形的各种干扰因素进行排除，然后再结合测绘技术的具体精度标准对其进行改动，最后借助专业软件将处理后的信息数据生成等高线，从而完成地质测绘。

地形图编辑是地质测绘工作的最后一环，其主要通过将地面物体图形与等高图形进行匹配然后再相应完成各编辑动作。实践中需要将软件编辑与手动编辑相互结合，以应对实际编辑过程中出现的各种问题[2]。

3 三维激光扫描技术在地质测绘中的具体应用

目前，三维激光扫描技术已经在地质测绘中的许多测量工作中得到应用，如地形测绘、地质研究、滑坡监测，极大推动现代地质测绘工作的发展。

3.1 在边坡安全监测中的应用

在地质测绘领域，边坡的情况监测是十分关键的，其关系到地质工程中边坡的安全性。边坡安全问题主要涉及边坡的破坏信息，即实践中需要通过测量技术获取信息并对边坡破坏进行预测、破坏状况分析，进而做好边坡破坏的预防。利用三维激光扫描技术，地质测绘中可以对边坡灾害发生前后地形变化实施测量，从中获取边坡信息并对其可能发生的破坏与危害进行预防。该技术在边坡安全监测中的具体应用一般是先进行数据收集，然后利用DEM、TIM等软件对采集到的数据进行分析与模型构建，然后再进行坐标转换。在坐标转换完成后，就可以通过进一步的分析赖对边坡安全实施监测并做好相关预防。其主要分析内容一般包含平面图的重合比较、等高线重合比较、断面图重合比较、断面图差分比较等。

3.2 地质露头研究中的应用

三维激光扫描技术在地质露头中的应用主要涉及露头三维模型获取、供准确数据、地质灾害预防、地震研究等方面内容。实际应用中，人们可以利用该技术对地质露头的影像数据进行获取，并利用相关软件对地质露头模型进行构建，从而获取到其三维空间内的点、线、面、体等信息，然后再以DXF 格式将数据导入到后期图像绘制过程中，进而展开对地质露头的进一步研究

3.3 在基础地形绘制中的应用

基础地形绘制中三维激光扫描技术的应用主要按照以下程序进行：①对基础地形进行扫描。期间需要结合具体的地势地形环境进行扫描站点的合理设置，并调整好分辨率、扫描范围，同时控制好各站点的具体坐标。②利用相关软件对要扫描的站点的坐标加以控制，使各站点能够在同一坐标之中，然后对输出进行拼接，最终完成扫描数据在坐标上的转换。③利用软件对建筑物与制备进行剔除并构建出一个TIN 网，然后再对其进行优化。④以TIN 网为基础生产等高线，完成基础地形绘制[4]。

3.4 在地质裂缝研究中的应用

三维激光扫描技术也可以实现对各种复杂地质的测量，如在地质裂缝中，三维激光扫描技术可以对裂缝中的三维信息进行有效收集。一方面，该技术能够拍摄高密度、高清晰度照片然后再借助虚拟功能对这些照片导入相关软件中进行处理。另一方面，可以借助软件再进行模型构建，用以对裂缝进行进一步的研究分析。

4 结语

综上所述，三维激光扫描技术能够在当前地质测绘的多领域工作中都加以运用，并依靠其突出的功能优势提升地质测绘测量效率与准确度，因此未来的地质测绘中应进一步加强该技术应用的研究，以为地质工程相关工作产生推动作用。