摘要：三維激光雷達是一種集多種高新技術(shù)于一體的新型測繪技術(shù)，目前該技術(shù)在多個領(lǐng)域都有所應(yīng)用，數(shù)字城市、氣象監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測等方面都有所涉及。在本文的研究中，主要是以葉巴灘水電站壩區(qū)為例，對地面三維激光雷達在壩區(qū)地形測量中應(yīng)用進行了分析，并根據(jù)其結(jié)果看出，地面三維激光雷達采集精度相對較高，應(yīng)用相對靈活，能夠?qū)崿F(xiàn)一些細節(jié)特征自動化的提取，在一些地形復(fù)雜場景應(yīng)用有著明顯優(yōu)勢。

　　關(guān)鍵詞：地面三維激光雷達;地形測量;倒懸崖

　　一、項目概況

　　葉巴灘水電站地處金沙江上游河段上，系金沙江上游13個梯級水電站的第7級，波羅水電站位于其上游，拉哇水電站位于其下游。測區(qū)兩岸山體莊嚴肅穆，意識十分陡峭，根據(jù)山頂高程來看，總體上超過了4千米，最大相對高差達到了1千米以上，從本質(zhì)上來看屬于高山地貌，全年的氣候較為干燥，整個通行條件與通訊條件十分有限，在作業(yè)的過程中面臨極大的障礙。壩址所在位置，地勢險峻，屬于倒懸崖地貌。地理環(huán)境較為復(fù)雜，測量工作較為艱巨，在工作的過程中面臨極大的障礙。

　　二、現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集

　　(一)準備工作

　　拿到整個項目測量的任務(wù)之后，需要對其地處的自然環(huán)境、氣候條件以及交通等方面展開系統(tǒng)的測量，與業(yè)主單位展開深入交流，相關(guān)的資料數(shù)據(jù)展開系統(tǒng)的收集，制定明確的施工方案。

　　(二)測站布置

　　通過系統(tǒng)的勘察，將測站架設(shè)位置充分明確，分析整個掃描的效果，實現(xiàn)側(cè)區(qū)全覆蓋，使測區(qū)數(shù)據(jù)可以完整，使相鄰的測站之間擁有一定的重疊范圍，這樣在后期數(shù)據(jù)處理過程中更加方便。本次在測量的過程中考慮到了測區(qū)大落差與到懸崖等方面內(nèi)容，希望能夠?qū)崿F(xiàn)對側(cè)區(qū)的全覆蓋，使相鄰測區(qū)的重疊范圍有所保障。

　　(三)參數(shù)設(shè)置

　　在應(yīng)用的過程中，需要將測量精度要求與實際需求充分有效的結(jié)合起來，對掃描密度等參數(shù)進行詳細的設(shè)置。

　　(四)目標物預(yù)掃描

　　將測站位置充分明確后，必須對側(cè)區(qū)展開預(yù)掃描，西側(cè)張位置是否合理呀?對測量效果進行預(yù)判，分析有沒有達到預(yù)期的相關(guān)要求。

　　(五)逐區(qū)域掃描

　　全面掃描每一個測站，單個測站掃描完成之后，需要檢查測量的相關(guān)數(shù)據(jù)，使該站數(shù)據(jù)能夠完全獲取。

　　(六)影像數(shù)據(jù)采集

　　在測量的過程中需要掌握相關(guān)的影像數(shù)據(jù)，進而為點云數(shù)據(jù)解譯與點云數(shù)據(jù)物體辨識提供系統(tǒng)的參考依據(jù)，使點云數(shù)據(jù)的編輯效率有所保障，提高其配準精度，制作相關(guān)的紋理模型，為真彩色三維模型的建立提供豐富的數(shù)據(jù)支持。

　　(七)特征點數(shù)據(jù)獲取

　　對側(cè)區(qū)附近的異物特征點、高程數(shù)據(jù)等內(nèi)容展開系統(tǒng)的采集，為后期的數(shù)據(jù)處理提供極大方便。

　　(八)數(shù)據(jù)完整性檢查

　　在完成數(shù)據(jù)采集工作前，需要對所有的測量數(shù)據(jù)展開系統(tǒng)的檢查，是數(shù)據(jù)能夠保持高度的完整性，倘若數(shù)據(jù)不夠完整的話，必須及時補測。

　　三、數(shù)據(jù)處理

　　(一)數(shù)據(jù)預(yù)處理

　　由于受到大氣折光與水面折射等方面因素的影響，利用地面激光雷達掃描，得到點云數(shù)據(jù)存在一定的誤差，因此必須根據(jù)數(shù)據(jù)預(yù)處理，剔除這部分數(shù)據(jù)，這樣才能保證數(shù)據(jù)的整體效率是建模的復(fù)雜度可以降到最低，保證模型重構(gòu)的精確度。根據(jù)數(shù)據(jù)預(yù)處理的基本方法來看，包含人工選取與刪除、數(shù)據(jù)平滑、數(shù)據(jù)分割等，伴隨著數(shù)據(jù)預(yù)處理算法的健全化，數(shù)據(jù)預(yù)處理以實現(xiàn)高度自動化，本項目的數(shù)據(jù)預(yù)處理工作主要通過軟件自動化來完成。

　　(二)點云數(shù)據(jù)拼接

　　點云數(shù)據(jù)拼接主要指的是對工程坐標系的每個測站SOP矩陣的過程展開明確的定義，利用坐標變換、平移等手段，把掃描儀坐標系下的點云變換成工程坐標系下，與重疊區(qū)、特征區(qū)、特征線等信息充分有效的結(jié)合起來，對不同掃描面與不同測站獲得的相關(guān)數(shù)據(jù)展開科學(xué)合理的分配。最普遍的拼接方法主要包含自動拼接與手動拼接兩種。峽谷兩岸架設(shè)測量站點之間的距離比較遠，對標靶點進行布置存在極大的障礙，識別率有限，定位精度得不到保障，所以本項目主要通過后視定向和MSA多站平差相融合的方式進行拼接。

　　(三)點云數(shù)據(jù)分類

　　通過數(shù)據(jù)分類軟件對細節(jié)特征自動化進行提取，對相關(guān)的數(shù)據(jù)展開明確的分類，利用人機交互的方式實現(xiàn)自動化分類，對點云數(shù)據(jù)展開詳細的修正，從而獲取相應(yīng)的純地表三維激光點云數(shù)據(jù)。

　　(四)生成數(shù)字高程模型(DEM)

　　通過相關(guān)分類獲得高精度點云數(shù)據(jù)，為了保證精度的提升，在地形突變卻將特征點數(shù)據(jù)對外提取，設(shè)置不規(guī)則三角網(wǎng)，將倒懸崖實體曲面模型充分體現(xiàn)出來，在三角網(wǎng)內(nèi)插生成相應(yīng)的數(shù)字高程模型(DEM)。

　　(五)生成數(shù)字線劃圖(DLG)

　　通過影像數(shù)據(jù)、激光點云、數(shù)字高程模型為依托，根據(jù)國家圖示規(guī)范與工程應(yīng)用對精度方面的相關(guān)要求完成相關(guān)的數(shù)字線劃圖(DLG)。

　　四、應(yīng)用效果

　　(一)精度校驗

　　測量儀器從本質(zhì)上來看，具有一定程度的誤差，在測量的過程中也會出現(xiàn)人為誤差，總而言之，想要滿足精度要求存在極大的難度，必須通過精度校驗的方式將測量的情況有效確認。

　　選擇28個檢查點和激光點的云模型展開高效高程校驗，根據(jù)高程中的誤差來看，總體上為±0.155m，能夠使《水利水電工程工程測量規(guī)范》對1∶500地形測量成果的要求充分滿足。

　　(二)倒懸崖地形測量成果

　　倒懸崖地形存在通達性差、容易發(fā)生測量死角等狀況，想要通過傳統(tǒng)測量的方式進行測量的話，存在極大的難度，項目主要通過地面三維激光雷達展開測量，可以充分解決這些問題，能夠保證獲取數(shù)據(jù)的效率，根據(jù)數(shù)據(jù)處理軟件得到相關(guān)的測量結(jié)果。

　　結(jié)論：從總體上來看，葉巴灘水電站測區(qū)的范圍相對較大，地形相對復(fù)雜，一般都會采用地面三維激光雷達技術(shù)對地形進行一定的測量，最終才能夠生成合格的符合規(guī)范的1：1000、1：500的大比例尺地圖和數(shù)字高程模型，這樣能夠為項目提供質(zhì)量相對較高的實驗基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在這其中可以知道，地面三維激光雷達測量的精度相對較高，且測量速度也相對較快，能夠有效降低野外作業(yè)的工作強度，提高野外作業(yè)的安全性，而且此次測量結(jié)果能夠滿足不同用戶的不同需求，是特殊復(fù)雜地形測量的一種比較理想的選擇。

　　參考文獻

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