賀立捧，劉懷林，楊文聯(lián)

（貴州省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴州貴陽(yáng) 550002）

三維激光掃描技術(shù)在提出和具體應(yīng)用中，其自身可以被看作是一種具有全自動(dòng)高精準(zhǔn)度特征的立體掃描技術(shù)，又可以將其稱為實(shí)景復(fù)制技術(shù)。該技術(shù)在應(yīng)用時(shí)，主要是以其自身的非接觸、信息量獲取大等特點(diǎn)，打破傳統(tǒng)測(cè)量?jī)x器設(shè)備在應(yīng)用時(shí)存在的嚴(yán)重缺陷問(wèn)題，將其看作是整個(gè)目標(biāo)高精度中必不可少的重要組成部分。以此為基礎(chǔ)，有利于在實(shí)踐中真正的實(shí)現(xiàn)三維可視化操作。通過(guò)該儀器設(shè)備的合理利用，不僅能夠從根本上實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量成本的有效控制，而且能夠節(jié)約時(shí)間，保證整個(gè)使用過(guò)程的便利性、有效性。在水利工程項(xiàng)目的建設(shè)中，斜坡穩(wěn)定性是其中非常重要的一部分，結(jié)合目各地區(qū)地形地貌的特征，實(shí)現(xiàn)對(duì)各地區(qū)數(shù)據(jù)信息有的采集、利用，保證送電線路的科學(xué)性、合理性。

1 RIEGL VZ-4000 掃描儀

（1）RIEGL VZ-4000 是當(dāng)前新推出的一種VZ 系列三維激光掃描儀，在其應(yīng)用背景下，可以促使其自身達(dá)到4km 的超高距離測(cè)量。與此同時(shí)，在實(shí)踐中對(duì)RIEGL 其他掃描儀進(jìn)行引進(jìn)和利用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)人眼安全的一級(jí)激光處理。RIEGL V 系列的掃描儀在應(yīng)用時(shí)，其自身具有獨(dú)一無(wú)二的基本特征，其自身在回波以及線波等各方面，具有非常良好的分析功能，能夠在實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離的測(cè)試[1]。RIEGL VZ-4000 可以在沙塵、雨水等相對(duì)比較惡劣的氣候環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)科學(xué)合理的利用，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有目標(biāo)有針對(duì)性的重組和處理。尤其是對(duì)于礦山等各種不同類型的地質(zhì)條件而言，由于其自身具有一定的復(fù)雜性，局部人員很難在這種困難環(huán)境下進(jìn)行合理利用，如圖1 所示。

圖 1 RIEGL VZ-4000 掃描儀

（2）RIEGL VZ-4000 掃描儀在具體應(yīng)用時(shí)，其自身具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，其自身不僅可以實(shí)現(xiàn)高速、高分辨率地運(yùn)作和處理，而且能夠保證豎直60°角的有效提供，其自身可以達(dá)到360°的廣闊視角范圍。結(jié)合該掃描儀展開深入分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)其自身在內(nèi)置5m 的像素?cái)?shù)碼相機(jī)?；诖?，直接以棱鏡旋轉(zhuǎn)的方式，可以從中獲取到對(duì)應(yīng)整個(gè)視場(chǎng)，從中獲取到的數(shù)量比較高的高分辨率照片。這些全景照片與RIEGL VZ-4000 相互之間的測(cè)量結(jié)果能夠?qū)崿F(xiàn)有效結(jié)合，在這種形勢(shì)下，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)三維數(shù)字模型科學(xué)合理的構(gòu)建，這樣在地質(zhì)以及巖土等相關(guān)問(wèn)題的調(diào)查和研究中，可以為其提供可靠數(shù)據(jù)信息作為支持。

（3）操作模式以及具體拼接方法。RIEGL VZ-4000 掃描儀在具體操作時(shí)，其自身具有一定的簡(jiǎn)便性特征，并不需要與計(jì)算機(jī)、筆記本電腦進(jìn)行有效連接，就可以直接通過(guò)集成RiTouch 軟件以及7”彩色觸屏展開有針對(duì)性的單機(jī)獨(dú)立性操作[2]?；诖耍c筆記本電腦相互之間或者是其他不同類型的移動(dòng)設(shè)備之間，可以實(shí)現(xiàn)有效利用，以Wi-Fi 進(jìn)行有效連接，通過(guò)對(duì)Web 界面的合理利用，促使其能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離的遙控操作。對(duì)筆記本電腦進(jìn)行科學(xué)合理的利用，以無(wú)線或者是有線等方式進(jìn)行有效連且，通過(guò)對(duì)RiSCAN PRO 等進(jìn)行合理利用，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程操控。以此為基礎(chǔ)，直接以第三方工具或者是直接利用RIEGL 的文檔接口軟件RiVlib 對(duì)其進(jìn)行操作，能夠?qū)崿F(xiàn)自定義的操作。

2 RIEGL VZ-4000 掃描儀在水利水電工程地形測(cè)繪中的具體應(yīng)用情況

貴州省鐘山區(qū)三岔河綜合治理工程位于貴州省六盤水市鐘山區(qū)的境內(nèi)，該工程項(xiàng)目在提出以及具體建設(shè)時(shí)，主要內(nèi)容為對(duì)河堤護(hù)岸進(jìn)行建設(shè)，實(shí)現(xiàn)清淤疏浚的根本目的，同時(shí)要對(duì)周邊的污水以及垃圾等進(jìn)行統(tǒng)一有效的收集和處理，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)河道沿線景觀的設(shè)計(jì)和建設(shè)。河道清淤疏浚中的總長(zhǎng)度是107.56km，新建河堤護(hù)岸為54.43km，綜合治理的長(zhǎng)度在經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)核算后確定為107.56km。涉及的河道包括三岔河、大河、小河溝等。由于整個(gè)測(cè)區(qū)的起伏相對(duì)比較大，同時(shí)地面的植被也過(guò)于茂密，通視條件并不是很理想，所以整個(gè)實(shí)際測(cè)量難度普遍比較大，所以將其綜合困難級(jí)別判定為Ⅲ類。基于此，結(jié)合該地區(qū)實(shí)際情況實(shí)現(xiàn)對(duì)RIEGL VZ-4000 在其中的合理利用，有利于為各項(xiàng)決策提供可靠依據(jù)作為支持。

2.1 RIEGL VZ-4000 在河道治理地形測(cè)繪中的應(yīng)用

為了從根本上促使RIEGL VZ-4000 掃描儀在水利水電工程項(xiàng)目建設(shè)中的應(yīng)用作用最大化發(fā)揮出來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)其自身精度有針對(duì)性的驗(yàn)證和分析。六盤水市鐘山區(qū)三岔河綜合治理工程主要任務(wù)是為新建河堤護(hù)岸、清淤疏浚、汪家寨河治理、新建干河溝分洪隧洞、河道沿線村鎮(zhèn)污水與垃圾的收集和處理以及河道沿線景觀打造。測(cè)繪1:2000 地形圖的工程量為10km2。整個(gè)測(cè)區(qū)形起伏較大，溝壑叢生，懸崖峭壁，地面植被茂密，測(cè)繪難度大。野外數(shù)據(jù)采集，盡量選擇在視野開闊的山頂或者山坡上架設(shè)三維激光掃描儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，按要求量取儀器高并記錄，設(shè)站點(diǎn)數(shù)據(jù)采用中CORS 測(cè)量技術(shù)進(jìn)行測(cè)量。內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理方面，對(duì)測(cè)區(qū)內(nèi)各測(cè)站掃描測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)拼接、融合、平差處理好的點(diǎn)云數(shù)據(jù)模型，使用RiscanPro 軟件進(jìn)行人機(jī)交互判讀特征地物點(diǎn)并提取數(shù)據(jù)，通過(guò)RiscanPro 軟件將提取的特征地物特征點(diǎn)、特征多段線等數(shù)據(jù)導(dǎo)出成南方軟件CASS 支持的數(shù)據(jù)格式。再把生成的坐標(biāo)點(diǎn)云數(shù)據(jù)通過(guò)RiscanPro 軟件的植被去除功能去除非地形點(diǎn)數(shù)據(jù)，最終得到掃描測(cè)區(qū)地形點(diǎn)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)并編繪地形圖[3]。選擇采用CORS 測(cè)量技術(shù)進(jìn)行野外抽樣檢查260 點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)點(diǎn)位的平面中誤差為0.041m，高程中誤差為0.045m，滿足精度要求。

2.2 RIEGL VZ-4000 在威寧縣龍河水庫(kù)壩區(qū)地形圖試驗(yàn)中的應(yīng)用

對(duì)RIEGL VZ-4000 掃描儀在運(yùn)行時(shí)的自帶數(shù)據(jù)展開深入分析，對(duì)其自身的處理軟件RiSCAN—PRO 過(guò)濾植被的功能以及效果等在實(shí)踐中的適用情況展開深入分析。威寧縣龍河水庫(kù)工程的整個(gè)測(cè)區(qū)范圍展開深入調(diào)研和分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)整個(gè)區(qū)域范圍內(nèi)的環(huán)境惡劣，地勢(shì)過(guò)于陡峭，同時(shí)涉及懸崖以及沖溝等。由于受到這些特殊性地形特征的影響，植被的整個(gè)覆蓋上半部分相對(duì)比較茂盛，除了樹林之外，低矮灌木在其中的整個(gè)分布數(shù)量相對(duì)比較多，同時(shí)下半部分的植被處于相對(duì)比較稀疏的狀態(tài)。除此之外，在整個(gè)區(qū)域范圍內(nèi)，測(cè)量區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有的地物類型相對(duì)比較少，測(cè)區(qū)內(nèi)并沒(méi)有任何的房屋，坎子也相對(duì)比較少。

基于此，在針對(duì)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)查和處理時(shí)，要結(jié)合現(xiàn)實(shí)要求，對(duì)該區(qū)域內(nèi)部實(shí)際情況，展開有針對(duì)性的植被過(guò)濾處理[4]。等高線信息在提取時(shí)，要保證準(zhǔn)確性、有效性，同時(shí)還會(huì)涉及其中部分特殊地貌等。在針對(duì)整個(gè)區(qū)域范圍內(nèi)的實(shí)際情況進(jìn)行測(cè)量時(shí)，要結(jié)合區(qū)域范圍內(nèi)植被是否呈現(xiàn)出相對(duì)比較茂密的情況進(jìn)行合理的判斷和分析，對(duì)測(cè)區(qū)進(jìn)行準(zhǔn)確有效的分區(qū)。以此為基礎(chǔ)，以高程閾值為基礎(chǔ)，對(duì)點(diǎn)云等展開有針對(duì)性的切片處理，從側(cè)面的角度出發(fā)對(duì)其展開深入分析，從中可以獲取最低點(diǎn)，將其直接看作是地面點(diǎn)。針對(duì)陡崖等具有特殊性特征的地物而言，通?？梢灾币缘匚锓瓷渎实姆绞?，促使其在實(shí)踐中可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)云之間的分類處理，緊接著以單獨(dú)處理方式為主。

經(jīng)過(guò)一系列的實(shí)踐操作之后，與實(shí)際測(cè)量地形圖進(jìn)行對(duì)比分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)該測(cè)量區(qū)域范圍內(nèi)的植被相對(duì)比較稀少，同時(shí)整個(gè)區(qū)域的過(guò)濾效果在經(jīng)過(guò)準(zhǔn)確測(cè)量和分析之后，其可以達(dá)到1:500 比例尺的地形圖精度要求。但是需要注意的是對(duì)于上半部分而言，與其對(duì)應(yīng)的植被相對(duì)比較茂密的地區(qū)，其整個(gè)過(guò)濾植被后，得出的數(shù)據(jù)信息與現(xiàn)有成果進(jìn)行對(duì)比分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)兩者之間存在的出入問(wèn)題相對(duì)比較嚴(yán)重。特別是部分相對(duì)比較特殊的區(qū)域范圍內(nèi)，如沖溝或者是陡巖等，由于受到植被覆蓋帶來(lái)的不良影響，導(dǎo)致其自身現(xiàn)有相關(guān)數(shù)據(jù)信息無(wú)法實(shí)現(xiàn)及時(shí)有效的獲取。

3 結(jié)語(yǔ)

本文重點(diǎn)分析RIEGL VZ-4000 三維激光掃描儀在應(yīng)用時(shí)的情況，將其自身的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)充分發(fā)揮出來(lái)，促使地物在提取時(shí)的精準(zhǔn)度得到有效提升，同時(shí)能夠保證對(duì)植被進(jìn)行有效過(guò)濾處理。由此可以看出，RIEGL VZ-4000 三維激光掃描儀在應(yīng)用時(shí)的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)相對(duì)比較多，有利于為野外測(cè)繪作業(yè)的全面有序開展提供保證，促使工作效率、質(zhì)量的提升。