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激光掃描測繪在地質(zhì)災(zāi)害治理中應(yīng)用

前言:想要寫出一篇引人入勝的文章?我們特意為您整理了激光掃描測繪在地質(zhì)災(zāi)害治理中應(yīng)用范文,希望能給你帶來靈感和參考,敬請閱讀。

激光掃描測繪在地質(zhì)災(zāi)害治理中應(yīng)用

【摘要】三維激光掃描測繪技術(shù)能夠通過高速激光掃描的方式,完成對空間點位信息的精準測量,進而獲取被測對象的數(shù)據(jù),具有數(shù)據(jù)準確、操作快捷等多種優(yōu)勢,特別是在地質(zhì)災(zāi)害治理中發(fā)揮了極為突出的作用。文章對三維激光掃描測繪技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害治理中的應(yīng)用展開了探討。

【關(guān)鍵詞】三維激光掃描測繪;地質(zhì)災(zāi)害;治理

1引言

近年來,我國地質(zhì)環(huán)境相對復(fù)雜,地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā),為人們的生命安全與財產(chǎn)都帶來了難以挽回的損失。如何借助科學技術(shù)完善地質(zhì)災(zāi)害治理,也成為相關(guān)工作者不懈探索的難題。在這一背景下,三維激光掃描測繪技術(shù)的優(yōu)勢進一步凸顯。運用三維掃描測繪技術(shù),地質(zhì)災(zāi)害治理人員可以對地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)場進行更為準確、全面的掃描,為地質(zhì)災(zāi)害治理提供有效的指導,真正提升地質(zhì)災(zāi)害治理的質(zhì)量與效率。

2三維激光掃描儀技術(shù)概述

2.1三維激光掃描儀技術(shù)原理

三維激光掃描儀在我國屬于一項較為新型的技術(shù),是在測繪領(lǐng)域應(yīng)用了GPS定位技術(shù)后,應(yīng)運而生的一種先進技術(shù),引起了國內(nèi)各研究領(lǐng)域的全面關(guān)注。地面激光掃描儀的種類繁多,例如,美國的FARD三維激光掃描儀、德國的Z+F三維激光掃描儀以及我國的北科天繪三維激光掃描儀等[1]。通過三維激光掃描儀,工作人員可開展激光測距工作,準確、及時地獲取被測物體的表面三維坐標,查看物體的反射率,進而得到被測物體的立體模型數(shù)據(jù),以及其他數(shù)據(jù),用最短的時間還原被測物體的實際情況(見圖1)。三維激光掃描儀的運用,改變了傳統(tǒng)測量工作中的單點測量方式,發(fā)展出一種能夠?qū)ξ矬w展開更精準測量的掃描方式。

2.2三維激光掃描儀在各領(lǐng)域中的應(yīng)用

當前,我國應(yīng)用三維激光掃描技術(shù)的領(lǐng)域十分廣泛,同時,不少三維掃描設(shè)備也在市場中暢銷,廣泛應(yīng)用,應(yīng)用價值十分突出。1)物體測繪領(lǐng)域在建設(shè)大壩、水電站時,工作人員可借助三維激光掃描儀開展對物體的測繪工作,同時,這一技術(shù)在公路、鐵路、橋梁、建筑物建設(shè)中的應(yīng)用也十分常見。2)工程結(jié)構(gòu)領(lǐng)域在橋梁改建工程中,工作人員可借助三維激光掃描技術(shù),完成對橋梁結(jié)構(gòu)的測量,得到各幾何圖形的具體尺寸、空間位置與面積,進而為橋梁改建工程提供一定的指導。此外,這一技術(shù)在管道線路測量安裝工程中的應(yīng)用也較為常見。3)軍事領(lǐng)域三維激光掃描技術(shù)可被運用到軍事領(lǐng)域的反恐行動中。例如,反恐人員可借助這一技術(shù),強化對敵方的偵查與攻擊,同時也可以運用這一技術(shù)完成對犯罪現(xiàn)場的實時監(jiān)控。4)游戲開發(fā)與電影制作在拍攝電影時,工作人員可借助這一技術(shù)完成對電影的場景設(shè)計,同時也可以借助這一技術(shù),優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)虛擬游戲的開發(fā)工作,例如,可以制作高質(zhì)量的虛擬影像,提升玩家在游戲過程中的體驗。5)災(zāi)害預(yù)防領(lǐng)域工作人員可借助三維激光掃描技術(shù),強化對災(zāi)害的預(yù)防工作,例如可借助這一技術(shù),做好對地質(zhì)災(zāi)害當?shù)氐匦蔚目辈欤约皩ΜF(xiàn)場的檢測。除此之外,三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域還包括文化遺產(chǎn)保護規(guī)劃設(shè)計、城鄉(xiāng)規(guī)劃建設(shè)等。

3三維激光掃描儀在地質(zhì)災(zāi)害地形測繪中的應(yīng)用

3.1三維激光掃描儀在地質(zhì)災(zāi)害治理中的應(yīng)用案例

我國南京市溧水區(qū)的天生橋景區(qū)存在一定的地質(zhì)災(zāi)害問題。天生橋北段的河口處始終沒有設(shè)置過布防,在河流水位較高時,河流會向天生河兩側(cè)的村莊流動,進而導致災(zāi)害的發(fā)生。具體表現(xiàn)為土質(zhì)滑坡、巖石滑坡、滾石等災(zāi)害,以及水土流失等環(huán)境問題。為避免地質(zhì)災(zāi)害或環(huán)境問題的發(fā)生,相關(guān)工作人員需要對天生橋景區(qū)及周邊的地形地質(zhì)數(shù)據(jù)展開采集工作。但這一區(qū)域周邊全為樹木,運用無人機做巖壁的數(shù)據(jù)采集較為困難,此時,便可以采用三維激光掃描儀技術(shù)。在這一條件下應(yīng)用三維激光掃描技術(shù),工作人員可獲得準確的物體坐標,進而全面分析、處理這些坐標數(shù)據(jù),在此之上,繪制出高質(zhì)量的地形圖,做好對河流水位線的空間測量,準確分析當?shù)乜赡馨l(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害問題,為河道地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防治理工作指明方向。

3.2地質(zhì)災(zāi)害中應(yīng)用三維激光掃描技術(shù)的優(yōu)勢

3.2.1借助三維激光掃描技術(shù)掃描。借助三維激光掃描技術(shù)掃描,工作人員能夠節(jié)約工作時間在地質(zhì)災(zāi)害搶救工作中,天氣變化往往較為復(fù)雜,同時不同地區(qū)的地質(zhì)往往也存在一定差別,這些都會導致一些不可察覺、難以預(yù)料的因素,對地質(zhì)災(zāi)害搶救工作帶來不利影響。例如,發(fā)生災(zāi)害的現(xiàn)場,可能會連帶引發(fā)其他地質(zhì)災(zāi)害,如地面坍塌、滑坡、泥石流等,因此,地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)場勘察的時間直接關(guān)乎著工作人員的人身安全。目前,三維激光掃描儀的測量速度約為每秒5萬點,相較傳統(tǒng)掃描儀,其速度增加了十倍。這就能夠顯著提升工作人員的掃描速度,為工作人員節(jié)省一定的工作時間,進而幫助工作人員更快地撤退,保證工作人員的人身安全[2]。3.2.2借助三維激光掃描技術(shù)掃描。借助三維激光掃描技術(shù)掃描,工作人員能夠完成站位不受限制的全景測量在勘察一些結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的山體、隧道時,傳統(tǒng)的測量儀器,往往會對工作人員的站位起到一定的限制作用。在工作過程中,工作人員需要時刻考慮自身的站位以及測量儀器的位置、距離問題,十分不便。而在三維激光掃描儀的應(yīng)用下,工作人員可在同一地點,獲取到大量的全景數(shù)據(jù)內(nèi)容,將儀器放置于一個位置,就可以完成對事物的不同角度的全景測量,這有助于提升工作人員掃描所得數(shù)據(jù)的質(zhì)量。3.2.3借助三維激光掃描技術(shù)掃描。借助三維激光掃描技術(shù)掃描,工作人員對數(shù)據(jù)處理的難度更低三維激光掃描儀測量出來的數(shù)據(jù)準確性更高,同時,掃描儀獲取的點云數(shù)據(jù),分布十分均勻,清晰直觀,能夠為工作人員的數(shù)據(jù)處理提供很大便利,降低工作人員處理、分析數(shù)據(jù)的難度。3.2.4借助三維激光掃描技術(shù)。掃描借助三維激光掃描技術(shù)掃描,工作人員無需親身接觸所測量的事物身接觸所測量的事物,這能夠讓工作人員的工作更加安全在實際的地質(zhì)災(zāi)害治理中,現(xiàn)場的情況往往較為復(fù)雜,工作人員需要切實考慮自身的人身安全,避免與發(fā)生災(zāi)害的區(qū)域有直接接觸。而在三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用下,工作人員可在不近距離靠近災(zāi)區(qū)的情況下,完成對數(shù)據(jù)的遠距離采集,讓專家能夠遠程完成對數(shù)據(jù)的分析與處理,進而完成對地質(zhì)災(zāi)害治理工作的指導。

3.3運用三維激光掃描技術(shù)完成地質(zhì)災(zāi)害地形測繪的特點

3.3.1非接觸性測量。在三維激光掃描技術(shù)的支持下,工作人員可不用近距離地接觸目標,便獲得目標的立體點云坐標,不需任何處理簡單準確地獲取掃描數(shù)據(jù)。因此,運用三維激光掃描技術(shù),在采集一些危險目標的數(shù)據(jù)時,具有突出優(yōu)勢。3.3.2掃描速度快。三維激光掃描儀采樣點速率高,掃描速度快,能夠為測量人員節(jié)省更多的時間,讓測量人員在測量完畢后更早地回到安全區(qū)域。3.3.3信息存儲量大。借助三維激光掃描技術(shù),工作人員可完成對龐大的災(zāi)害隱患信息數(shù)據(jù)的存儲,同時,借助與地質(zhì)災(zāi)害有關(guān)的圖幅信息,專家能夠更為快捷地處理地質(zhì)災(zāi)害問題,節(jié)省地質(zhì)災(zāi)害治理的時間(見圖2)。

3.4對地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)的處理

三維激光掃描儀本身帶有GPS系統(tǒng),能夠讓掃描采集的數(shù)據(jù),呈現(xiàn)出大致的地理坐標,以及反北反向角,可借助地理坐標與反北反向角,及時糾正所測量的數(shù)據(jù),提升測量數(shù)據(jù)的精確性。多站點調(diào)整則需要借助RISCANPRO軟件,可運用這一軟件拼接兩個或多個圖片,進而完成對圖片與數(shù)據(jù)的擬合,讓圖片呈現(xiàn)出良好的平差效果[3]。植被過濾采用的是具有全波形數(shù)字處理技術(shù)的設(shè)備,此種技術(shù)能夠保證光線順利穿透植被,進而得到大量、準確的地面數(shù)據(jù),結(jié)合配套軟件的功能,提升內(nèi)頁作業(yè)的方便性、快捷性。同時,這一技術(shù)所繪制的圖像也具有鮮明的清晰性。在之后所生成的三角網(wǎng)與等高線,則可以讓圖像更為逼真。成果提交是指對掃描得到的點云數(shù)據(jù)展開去噪處理,去除噪點后的點云數(shù)據(jù),能夠形成數(shù)字高程模型,得到DEM成果,這能夠進一步擴展三維激光掃描技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害中的應(yīng)用效果。成果應(yīng)用主要是對掃描儀所生成的圖像展開分析,進而得出該地發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的可能性,并從地質(zhì)條件等方面,全面分析災(zāi)害發(fā)生的具體原因,預(yù)測得出災(zāi)害未來的發(fā)展走向。

4結(jié)語

綜上所述,在地質(zhì)災(zāi)害治理中應(yīng)用三維激光掃描技術(shù),有助于為工作人員帶來及時、準確的高質(zhì)量數(shù)據(jù),節(jié)省工作人員的測量時間,同時為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析工作提供一定方便。工作人員可借助這一技術(shù)完成對地質(zhì)災(zāi)害地形的測繪,得到真實可靠的地質(zhì)災(zāi)害地形數(shù)據(jù),進而在綜合分析的基礎(chǔ)上,為地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防與治理指明方向,提升地質(zhì)災(zāi)害治理工作的效率與質(zhì)量,維護我國人民的人身安全與財產(chǎn)安全。

參考文獻

[1]褚宏亮,邢顧蓮,李昆仲,王國利,段奇三.基于地面三維激光掃描的三峽庫區(qū)危巖體監(jiān)測[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì),2021,48(4):124-132.

[2]李冠,張立偉.三維激光掃描技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的應(yīng)用研究[J].城市勘測,2021,4(1):205-208.

[3]鄧麗.三維激光掃描技術(shù)在地質(zhì)測繪和工程測量中的綜合應(yīng)用探討[J].世界有色金屬,2021,4(8):159-160.

作者:郭昱銘 單位:武漢市勘察設(shè)計有限公司

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