魏卿 陳芝信 張然

摘 要：地面激光掃描儀的種類有很多種，包括美國的FARO三維激光掃描儀、德國的Z+F三維激光掃描儀、加拿大的Optrch三維激光掃描儀、中國的北科天繪三維激光掃描儀等多種品牌，主要應(yīng)用地面型三維激光掃描技術(shù)，測量方式采用高速激光的非接觸式技術(shù)，使圖形復(fù)雜的地形數(shù)據(jù)和衛(wèi)星影像也可以呈現(xiàn)出來，勘察員可通過地形、地貌的三維數(shù)據(jù)進(jìn)行研究地質(zhì)災(zāi)害方面的具體工作，進(jìn)而分配任務(wù)，做到提前預(yù)防或者找到解決問題的方法。

關(guān)鍵詞：三維測繪技術(shù)；地質(zhì)災(zāi)害分析；應(yīng)用方法

1.三維激光掃描儀的技術(shù)原理

最近幾年所出現(xiàn)的三維激光掃描技術(shù)，引起了國內(nèi)各研究領(lǐng)域的關(guān)注，把激光測距的技術(shù)運用到三維激光掃描技術(shù)當(dāng)中，然后再把被測物體表面的三維坐標(biāo)記錄下來，查看物體的反射率后，讓被測物體的立體模型數(shù)據(jù)以及其他數(shù)據(jù)，在最短的時間內(nèi)被還原。改變了傳統(tǒng)測量技術(shù)的單點測量，演變成可以對物體進(jìn)行測量的掃描技術(shù)[3]。使用三維激光掃描技術(shù)的范圍變得越來越廣泛，比如建筑領(lǐng)域、土木工程領(lǐng)域、室內(nèi)設(shè)計領(lǐng)域、交通事故領(lǐng)域、數(shù)字城市領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域和災(zāi)害評估領(lǐng)域都有應(yīng)用。

2.三維激光掃描技術(shù)在各領(lǐng)域當(dāng)中的應(yīng)用

經(jīng)過改革創(chuàng)新后的三維激光掃描技術(shù)日漸完善，一些三維掃描設(shè)備也被大量暢銷、廣泛使用，在使用三維激光掃描儀掃描物體時，可以縮短掃描時間，掃描后得到的點云數(shù)據(jù)也非常準(zhǔn)確，可以反映出真實的數(shù)據(jù)，因此在各種領(lǐng)域中都有應(yīng)用。①物體測繪領(lǐng)域：在建設(shè)大壩和電站時，經(jīng)常被用于物體測繪工作中，還被運用到公路、鐵路、橋梁和建筑物等各種建設(shè)的測繪當(dāng)中。②工程結(jié)構(gòu)領(lǐng)域：在進(jìn)行橋梁改建工程時，可應(yīng)用到橋梁的結(jié)構(gòu)測量當(dāng)中，可以測量幾何圖形的尺寸、空間位置和空間面積等，也可應(yīng)用到管道線路的測量與安裝工程中。③軍事領(lǐng)域：可被應(yīng)用于軍事當(dāng)中的反恐行動，用于陸地偵查和攻擊當(dāng)中，可以對犯罪現(xiàn)場進(jìn)行移動監(jiān)控。④游戲開發(fā)與電影制作領(lǐng)域：在拍攝電影的過程中，經(jīng)常被用于電影的場景設(shè)計，還可以把這項技術(shù)用于網(wǎng)絡(luò)虛擬游戲的開發(fā)中，制成虛擬影像。⑤災(zāi)害預(yù)防領(lǐng)域：可以被應(yīng)用到災(zāi)害估計當(dāng)中，可以進(jìn)行地址災(zāi)害地形的勘察，以及進(jìn)行現(xiàn)場檢測。

3.三維測繪成果在災(zāi)害分析中的應(yīng)用

三維測量技術(shù)是在上述幾種技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展的一種新型工業(yè)測量技術(shù)。20世紀(jì)80年代以來，我國工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)入全新階段，高新技術(shù)不斷發(fā)展進(jìn)步，很多工業(yè)生產(chǎn)過程均要求對生產(chǎn)監(jiān)測、產(chǎn)品質(zhì)量檢驗和自動化實施流程等進(jìn)行高精度與快速測點定位。

3.1地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)前評估

三維測繪成果在地質(zhì)災(zāi)害分析過程中更能直觀的反應(yīng)災(zāi)害預(yù)警區(qū)域的基本地形地貌特征，便于地質(zhì)專家、防災(zāi)人員進(jìn)一步分析可能發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的類型、具體位置、影響范圍等。借助三維測繪手段進(jìn)行災(zāi)前研究，可以更直觀的對常見地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行綜合分析，傳統(tǒng)的等高線圖分析尚無法快速識別地質(zhì)災(zāi)害可能發(fā)生的位置，需要不斷地進(jìn)行數(shù)據(jù)比對，而三維測繪成果可以幫助我們迅速的識別整個區(qū)域內(nèi)所有可能成為潛在災(zāi)害風(fēng)險的區(qū)域，并可以提供模擬場景，便于在災(zāi)前充分評估，具體分析地質(zhì)災(zāi)害的成因與影響等情況。

3.2地質(zhì)災(zāi)后跟蹤分析

三維測繪技術(shù)在災(zāi)害已經(jīng)發(fā)生的情況下也具有十分重要的應(yīng)用價值，在這種情況下，原有的地質(zhì)勘察資料與測繪資料已無法作為災(zāi)后分析的根本依據(jù)，需要利用三維測繪手段，對災(zāi)害發(fā)生地點重新進(jìn)行測量，可利用Pix 4Dmapper完成三維測繪的基本工作，運用Civil 3D完成原有地質(zhì)情況與現(xiàn)階段情況的差異分析，進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害影響評估，根據(jù)Civil 3D三維建模成果進(jìn)行路網(wǎng)、山體、河流等的影響分析，對災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行動態(tài)分析與管理。

3.3三維激光掃描儀進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害地形測繪的特點

在使用三維激光掃描技術(shù)進(jìn)行地形測繪時，它能夠遠(yuǎn)程對掃描物體進(jìn)行測量，快速呈現(xiàn)出測繪數(shù)據(jù)，每個立體的點云數(shù)據(jù)都是真實準(zhǔn)確的，因此最終分析的結(jié)果也是有理可依的，總的來說，用三維激光掃描儀進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害地形測繪具有以下幾個特點：①非接觸性的測量，可用于采集危險目標(biāo)。三維激光掃描技術(shù)不用近距離接觸掃描目標(biāo)，就可以采集到目標(biāo)的立體點云坐標(biāo)，不需要進(jìn)行任何處理，簡單準(zhǔn)確地獲取數(shù)據(jù)，可以遠(yuǎn)距離的用于采集危險目標(biāo)。②掃描速度快，降低地質(zhì)災(zāi)害勘察中對調(diào)查人員的安全威脅。三維激光掃描儀的采樣點速率可達(dá)到每秒數(shù)萬點或數(shù)十萬點，掃描速度非?？?，給測量人員留出了更多退到安全區(qū)域的時間。③三維激光掃描儀儲存信息量比較大。運用三維激光掃描技術(shù)，可以儲存大量災(zāi)害隱患信息，內(nèi)部具備有關(guān)地質(zhì)災(zāi)害的圖幅信息，可以幫助專家有效處理地質(zhì)災(zāi)害的問題，提供出有關(guān)數(shù)據(jù)，節(jié)省了拯救的時間。

結(jié)束語

三維測繪技術(shù)是勘察、三維掃描、遙感、三維建模技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，其在規(guī)劃、設(shè)計、施工等領(lǐng)域已有非常多的應(yīng)用成果，其在地質(zhì)災(zāi)害分析的過程中也必將取得良好的應(yīng)用效果，進(jìn)一步實現(xiàn)“預(yù)防與控制相結(jié)合，模擬與現(xiàn)實相匹配”的防災(zāi)救災(zāi)方針。從技術(shù)層面讓地質(zhì)災(zāi)害分析工作實現(xiàn)質(zhì)的飛躍。此外，三維測繪技術(shù)在災(zāi)害分析方面也不局限于地震、滑坡、泥石流、崩塌、地面塌陷、地裂縫等地質(zhì)災(zāi)害分析，這種技術(shù)手段與研究思路在干旱、暴雨、洪澇、臺風(fēng)、寒潮等其他自然災(zāi)害的分析研究中也具有很高的借鑒意義與應(yīng)用價值，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，其將在國、內(nèi)外各類災(zāi)害的預(yù)防與治理工作中發(fā)揮重要作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳健峰.某鐵礦山云數(shù)據(jù)的三維地質(zhì)建模與地質(zhì)災(zāi)害評價[J].金屬礦山，2017（05）：159-164.

[2] 晏椋楨，呂萌.地質(zhì)災(zāi)害勘察數(shù)據(jù)在三維GIS中的表達(dá)方法研究[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2017（13）：142-143.

[3] 胡磊，彭勁松，葉波，陳海佳.三維激光掃描技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測繪中的應(yīng)用[J].測繪通報，2017（09）：154-155.

[4] 王亞山，宋京雷.地質(zhì)災(zāi)害治理工程三維輔助設(shè)計應(yīng)用探索[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2017（19）：119-121+124.