摘要：随着我国经济技术的不断发展，在水利工程的发展中，各个企事业也开始考虑如何有效地提高水利工程地形测绘的工作效率。水利工程当中的地形测绘技术作为工程规划、建设和使用中起着基础工作，一直是广大测绘人员所研究的重点，地形测绘指的是测绘地形图的作业。
关键词：三维激光；扫描技术；水利；地形；测绘；原理；运用
引言：
在水利工程项目中，从工程的立项和设计开始一直到工程竣工验收，其中的每一个环节都离不开工程测绘。因此，如何提升水利工程地形测绘工作的工作效率一直是广大水利工程测绘工作人员想要解决的问题，这时，一种新的地形测绘测量方法出现在人们的眼前，这就是三维激光扫描技术。三维激光扫描技术是在GPS技术之后的又一次技术革新，这种技术已经在三维模型方面得到了大范围的推广与应用。由于现在还没有出现一个能够完全适用三维激光扫描技术的地形图测绘的软件，导致在使用三维激光扫描技术对地形进行测绘时需要交替使用多种软件，非常不方便，使其在水利工程地形测绘工作当中的应用无形之中受到了制约。
1.三维激光扫描技术
三维激光扫描技术是将拥有的单色性、高亮度、方向性等特性的激光，作为一种测距的载体的测量技术，这些特性让三维激光扫描技术拥有了超越其他测量方式的测量精度和测量效率，同时它还具有操作简易的特点。随着时代的发展，科学技术的不断进步，在21世纪初，激光技术、计算机技术以及传感器技术三方面的技术的发展使得三维激光扫描仪的精度、效率、抗干扰以及测量距离等方面都得到非常明显的提升，而在其功能进步的同时，它的操作难度以及价格也在不断下降，使得三维激光扫描仪的实用性大幅度增加，使得它的应用范围大大增加。常规的三维激光扫描仪根据它的测量距离可以分为三种，分别是三角式三维激光扫描仪，相位式三维激光扫描仪以及脉冲式三维激光扫描仪。由于三角式三维激光扫描仪和相位式三维激光扫描仪的测量范围较小，测量范围为0.5m~100m，而脉冲式三维激光扫描仪的测量范围较大，为1m~6000m。因此，在水利工程中的地形测绘工作使用的三维激光扫描仪大多数都是脉冲式三维激光扫描仪。脉冲式三维激光扫描仪是使用非接触式高速激光来进行地图测绘工作的，然后将测量目标的物体表面几何的特征用点云的方法表现出来。它的测量距离的方式是通过激光发生器发射级别为ClassI的激光脉冲，通过接收器接收从被测量物体表面反射回来的激光脉冲，并记录下高精度下的往返时间差，计算光速和时间差乘积，将结果除以2就得出了三维激光测距仪和被测量物体相隔的距离了。在测量被测物体与三维激光测量仪之间的距离时，可以通过内置角度测量系统来测量每一束激光打的垂直角以及水平角，从而获得每一个扫描点在三维激光扫描仪所定义坐标系内的Ｘ、Ｙ、Ｚ坐标值。三维激光扫描仪在记录激光点三维坐标的同时还会对被测物体的反射强度值进行记录，并将它命名为“反射率”。
2.水利工程项目
以一个在青海省的某个水利工程作为例子，这个水利工程源于青海省昆仑山脉的喀达坂峰北坡，向西北方向直到流入台吉乃尔湖，全长达到40万米，流域面积达到两万多平方公里，洪水期的水流量达到了414立方米每秒，是柴达木盆地里面最大的一条内陆河。而这个水利工程的所在地点位于青海省的海西州，工程目标是建一条高达120m的大坝，主要作用是发电和引水，建立大坝的位置位于无人区，当地没有任何植被覆盖。本来工程管理人员想使用航空摄影的测绘方法来测绘地图，但是在经过深思熟虑之后，决定采用三维激光扫描技术进行地图测绘。
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3.三维激光扫描技术应用
3.1架站地点的选择
在水利工程地图测绘工作当中，为了更好更全面的对地面信息进行观察监测，在选择架站的地点的时候，应该以方便辅助测绘的工具的使用为主，因此，在经过实地勘察监测后，工程巨鼎从前期完成的E级GPS点上选择八个地点进行架站。
3.2进行地图测绘
首先在测量站点上架设扫描仪，由于在水利工程当中使用的扫描仪的工作原理是以空间点云数据为发射器的自定义一个空间极坐标系。因此，要达到两者数据相同的目的，就需要在操作手簿上面输入测量站点以及后视点两个坐标，再算出他们的平移参数和旋转参数，计算可以通过RISCANPRO软件完成，最后将空间极坐标系原点赋予x，y，z坐标和正北方向，使用瞄准后视标靶来定向，进行数据的提前获取；但是由于地形是起伏的这一原因，因此就需要对后视点的坐标与已知坐标数据之间的差值进行扫描，因为对于沟、梁、坎、路进行扫描会导致数据扫描不完整，因此先进性局部的精准扫描，然后在使用标靶进行定点补充测量。
严格遵循以上的方法来进行每一个测量的过程，当所有区域的测量工作都完成了以后，要检查采集数据的完整度，这个工作是为了保证后期的数据拼接工作能够得以顺利进行，而数据采集的工作中，不同区域的扫描重合率应该在三成以上。
3.3处理采集数据
当采集好数据之后，下一步就是预先处理采集数据的工作，这个工作较为麻烦，可以使用RISCANPRO软件来进行，然后输入测量站点以及后视坐标两个信息，最后通过GPS实时动态技术测量的方法对其进行比较，通过多重验证来保障数据配准正确，除此之外，还可能因为各种原因造成扫描数据出现多种噪点的后果，因此在后期需要对采集的数据进行平滑处理的方式进行修正。
4.应用三维激光扫描技术时的注意事项
（1）三维激光扫描仪本身具有一些缺陷，因此如果在扫描的工作之中增加扫描的距离的话，其测量的精度就会下降。在这样的情况下，在进行测绘工作的时候就需要根据不同的比例尺安排测绘工作，避免三维激光扫描仪的自身限制，保证其合理有效的扫描范围，这样就能保证实际测量之后，架设站点的设计方案和测量区域的实际情况相符合。
（2）Rieglvz-1000三维激光扫描仪进行衬现工程坐标系与自身坐标系之间的坐标转换是通过后视标靶之中的仪器进行的。这会导致云数据受到标靶扫描的精度和标靶后视点的地面实测精度这两方面的影响。因此在测绘当中要尤为注意这两点，在进行标靶的坐标精度提升的同时，还在依据标靶的大小，对其扫描距离进行确定，保证好精确性。
（3）在工作人员进行后期数据拼接的工作的时候，工作人员需要注意到两个相邻的站点的扫描范围会存在着重合率的情况，如果重合率比较大的话，外业工作的工作量就会加大，如果重合率较小的话，就会对拼接工作的精度造成影响。因此在实际测绘工作的时候，要使用比例尺掌握好实际的地形情况。
5结束语
根据三维激光测绘技术在水利工程项目中的实践应用，可以看出其不仅对于水利工程项目的测绘精度和测绘效率都有着较大的提升之外，还具有着操作简易和价格适中等实用性较强的优点，其对于水利工程项目的建设具有着积极的促进作用，具有广泛应用的价值，值得我们大力推广。
参考文献：
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[3]蔡文生，尚化庄，邓科.三维激光扫描技术在水利工程地形测绘中的应用[J].西部资源，2018（02）：134-135.
论文作者:娄殿利
论文发表刊物:《基层建设》2019年第9期
论文发表时间:2019/7/30
标签：激光论文; 测量论文; 扫描仪论文; 水利工程论文; 地形论文; 技术论文; 工作论文; 《基层建设》2019年第9期论文;