湖北省国土测绘院 湖北武汉 430014
摘要：本文首先对三维激光扫描技术的技术发展与应用现状进行了阐述，然后分析了该技术在包含监测边坡安全、研究地质露头、测绘基础地形和研究地质裂缝等工作在内的应用情况，最后结合黄河流域的沙漠监测以及地震断裂裂缝研究等应用实例表明了该技术的先进性，希望对我国地形地质测量工作有所帮助。
关键词：三维激光扫描技术；测量；地形地质；应用
引言
三维激光扫描技术在各个领域中的应用已经是一个逆转的趋势，一方面是因为传统地形地质测量存在着的各种弊端直接影响了测量工作效率；另一方面是因为三维激光扫描技术的先进科技成果不断涌现，势必会逐渐取代传统的测量方式。当前，三维激光扫描技术已经是众多科技人员在实际工作中解决问题的主要手段。
1三维激光扫描技术发展与应用现状
1.1扫描硬件技术
一，扫描速度。扫描速度是扫描硬件技术提升的有利证明之一，尤其是近几年，其速度从每秒几千点飙升至几万点，不仅大幅度减少了数据采集的时间，还为野外数据采集的安全问题提供了保证。
二，扫描结构。从之前的分体式结构改变为现在的一体集成结构，这种扫描结构由扫描电池内置、高分辨率数码相机及高分辨率触摸屏等部分组成，不仅操作非常方便，而且便于携带。
三，视场角。从原来的几十度发展到了全景扫描，不仅工作效率高、操作简单，同时数据后续处理也更加简便。
四，精确度。精确度的提升使得细微扫描点的测量操作变成了现实，同时扩展了仪器本身的应用范围，是扫描技术不仅仅能应用于地形地质的测量，各个行业的数据需求均可以借助激光扫描技术获得。
1.2软件进步技术
软件技术的进步使得该技术在地形地质测量工作中应用时，不仅能使测量变得简单、容易操作，还能很容易的获得精确、全面的测量数据，同时，该技术还能在去除环境因素造成影响的前提下进行三维结果的计算与分析。软件技术的进步包括以下两方面。
一，处理量。随着近年来算法程序的改进，当前的扫描软件已经可以储存并处理十几亿点的数据，这种性能上的变化为人们处理数据提供了有效的帮助，精细化扫描得以实现。
二，功能齐全。当前扫描技术在多个行业中就能满足实际需求，利用其可以实现准确地形测量、二维线条提取及建模等功能，当前建筑结构测绘、工业设计及文物保护等方面研究中都需要用到扫描技术。
2三维激光扫描技术在地形测绘和地质研究中应用
2.1监测边坡安全
边坡破坏预测、破坏状况分析和边坡破坏预防等是构成边坡安全的三维信息，必须对其进行监测。使用扫描技术对发生边坡灾害处的地形进行测量，通过与灾害发生前的地形进行比较可以掌握边坡产生的原因，降低其威胁性以防止二次破坏的发生。DEM和TIM软件方便、快捷，可以利用扫描完成后收集的数据进行数据模型的构建，同时还可以进行坐标转换。数据的转换完成后还要对其进行分析研究，主要分析内容有：第一，对平面图的重合进行比较；第二，对等高线重合比较；第三，对断面图重合进行比较；第四，断面图差分比较；第五，直接使用DEM技术对变化位置的数据进行分析。测量效率高、数据获取直接等是三维激光扫描仪的特点，这些特点可以帮助相关人员进行地质地形形状获取、加固边坡方案设计、变频灾害和安全检测等工作。
2.2研究地质露头
将三维激光扫描技术应用到地质露头中，主要进行露头三维模型获取、提供准确数据、地质灾害预防、地震研究等内容。装置内置相机的三维激光扫描技术，还可以获得清晰的影响数据，给后期信息分析提供了准确信息。利用此种软件还可以快速实现彩色Mesh模型，进而实现三维空间内，点、线、面、体等信息的获取，可以利用DXF格式将数据导入到后期的灰绘图中，具有精确度高、分辨率好等特点，缩短了野外数据收集、采集时间，能够得到比较完整的信息。
2.3测绘基础地形
三维激光扫描仪还具有后期处理功能，该功能可以按照下述步骤帮助我们获得精确地测绘地形图：首先是扫描。三维扫描仪站点的布置必须结合周围环境和地势地形特点，并设置好合适的分辨率以保证能将所有需要扫描的站点包括在扫描范围内，同时控制好各个站点的地理坐标；其次，实现输出的拼接，并将其转换到地理坐标中。Cyclone软件可以将数据进行灵活的转变以保证将需要扫描的站点转换到同一坐标中，进而实现各个站点的统一；再次，构建TIN网。该软件功能可以有效剔除建筑物和植被以保证TIN网的质量，并且能够对其进行优化；最后，在TIN网构建的基础上生成等高线。
2.4研究地质裂缝
进行地质探测可以将地质的实际状况、地质裂缝和形状展示出来，在三维激光扫描技术的作用下，可以对整个探槽的三维信息进行整理收集。第一，可以拍摄高密度、高清晰度的照片，并可以利用虚拟功能将其导入到其他软件上进行数据运算；第二，利用相关软件可以制作三角模型，用作浏览和分析。
3应用实例分析
3.1黄河流域沙漠监测
由于黄河流域的地质情况比较差，气候干旱、多风且土地类型多样，随着沙漠化的不断延伸，此地区已经成为沙漠化危害最严重的地区之一。常年的沙尘暴和自然灾害给国家经济造成了严重损失。由于三维激光是现阶段应用最广泛的测量方法，可以将其应用到沙漠化治理中，进而提升工作效率，保证数据的准确性。
沙漠监测的主要目的是通过精准的量测及时对沙漠变动情况进行了解并获得相应的比例地形图。三维激光扫描仪的监测结果可以精确有效地反映出沙子体积变化、沙丘移动和沙漠变化等影响（如图1、图2所示）。
结束语
虽然三维激光扫描技术的应用范围相当广泛，尤其在测绘行业更是有着不俗的表现，其准确率高、灵活性性强、扫描速度快、应用范围广阔等特点极大的促进了地形地质测量领域的发展，同时也为工程测量技术的突破做出了巨大贡献。虽然说国内该技术的研发及应用都还处于起步阶段，但是相信在我国技术人员坚持不懈的摸索下去，一定能为我国地质工作探索出一套行之有效的工程解决方案并和相应的标准规范。
参考文献：
[1]赵吟佳.简析三维激光扫描技术在地形地质测量中的应用[J].智能城市，2017，3（01）：98.
[2]郭龙官.三维激光扫描技术在地形地质测量中的应用[J].机械管理开发，2016，31（08）：55-57.
论文作者:管成龙
论文发表刊物:《基层建设》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/12
标签：地质论文; 技术论文; 地形论文; 激光论文; 测量论文; 数据论文; 黄河流域论文; 《基层建设》2017年第26期论文;