RIEGL VZ-4000 三維激光掃描儀在水利水電工程地形測繪中的應(yīng)用研究

賀立捧，劉懷林，楊文聯(lián)

（貴州省水利水電勘測設(shè)計研究院有限公司，貴州貴陽 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高精準度特征的立體掃描技術(shù)，又可以將其稱為實景復(fù)制技術(shù)。該技術(shù)在應(yīng)用時，主要是以其自身的非接觸、信息量獲取大等特點，打破傳統(tǒng)測量儀器設(shè)備在應(yīng)用時存在的嚴重缺陷問題，將其看作是整個目標高精度中必不可少的重要組成部分。以此為基礎(chǔ)，有利于在實踐中真正的實現(xiàn)三維可視化操作。通過該儀器設(shè)備的合理利用，不僅能夠從根本上實現(xiàn)對測量成本的有效控制，而且能夠節(jié)約時間，保證整個使用過程的便利性、有效性。在水利工程項目的建設(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，實現(xiàn)對各地區(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，可以促使其自身達到4km 的超高距離測量。與此同時，在實踐中對RIEGL 其他掃描儀進行引進和利用，能夠?qū)崿F(xiàn)對人眼安全的一級激光處理。RIEGL V 系列的掃描儀在應(yīng)用時，其自身具有獨一無二的基本特征，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，能夠在實踐中實現(xiàn)長距離的測試[1]。RIEGL VZ-4000 可以在沙塵、雨水等相對比較惡劣的氣候環(huán)境下，實現(xiàn)科學(xué)合理的利用，實現(xiàn)對現(xiàn)有目標有針對性的重組和處理。尤其是對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，其自身具有非常明顯的優(yōu)勢特點，其自身不僅可以實現(xiàn)高速、高分辨率地運作和處理，而且能夠保證豎直60°角的有效提供，其自身可以達到360°的廣闊視角范圍。結(jié)合該掃描儀展開深入分析時，發(fā)現(xiàn)其自身在內(nèi)置5m 的像素數(shù)碼相機?；诖耍苯右岳忡R旋轉(zhuǎn)的方式，可以從中獲取到對應(yīng)整個視場，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 相互之間的測量結(jié)果能夠?qū)崿F(xiàn)有效結(jié)合，在這種形勢下，可以實現(xiàn)對三維數(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，其自身具有一定的簡便性特征，并不需要與計算機、筆記本電腦進行有效連接，就可以直接通過集成RiTouch 軟件以及7”彩色觸屏展開有針對性的單機獨立性操作[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設(shè)備之間，可以實現(xiàn)有效利用，以Wi-Fi 進行有效連接，通過對Web 界面的合理利用，促使其能夠?qū)崿F(xiàn)遠距離的遙控操作。對筆記本電腦進行科學(xué)合理的利用，以無線或者是有線等方式進行有效連且，通過對RiSCAN PRO 等進行合理利用，能夠?qū)崿F(xiàn)遠程操控。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 對其進行操作，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)，該工程項目在提出以及具體建設(shè)時，主要內(nèi)容為對河堤護岸進行建設(shè)，實現(xiàn)清淤疏浚的根本目的，同時要對周邊的污水以及垃圾等進行統(tǒng)一有效的收集和處理，以此來實現(xiàn)對河道沿線景觀的設(shè)計和建設(shè)。河道清淤疏浚中的總長度是107.56km，新建河堤護岸為54.43km，綜合治理的長度在經(jīng)過統(tǒng)計核算后確定為107.56km。涉及的河道包括三岔河、大河、小河溝等。由于整個測區(qū)的起伏相對比較大，同時地面的植被也過于茂密，通視條件并不是很理想，所以整個實際測量難度普遍比較大，所以將其綜合困難級別判定為Ⅲ類?；诖?，結(jié)合該地區(qū)實際情況實現(xiàn)對RIEGL VZ-4000 在其中的合理利用，有利于為各項決策提供可靠依據(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目建設(shè)中的應(yīng)用作用最大化發(fā)揮出來，實現(xiàn)對其自身精度有針對性的驗證和分析。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。測繪1:2000 地形圖的工程量為10km2。整個測區(qū)形起伏較大，溝壑叢生，懸崖峭壁，地面植被茂密，測繪難度大。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)三維激光掃描儀進行數(shù)據(jù)采集，按要求量取儀器高并記錄，設(shè)站點數(shù)據(jù)采用中CORS 測量技術(shù)進行測量。內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理方面，對測區(qū)內(nèi)各測站掃描測數(shù)據(jù)經(jīng)過拼接、融合、平差處理好的點云數(shù)據(jù)模型，使用RiscanPro 軟件進行人機交互判讀特征地物點并提取數(shù)據(jù)，通過RiscanPro 軟件將提取的特征地物特征點、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。再把生成的坐標點云數(shù)據(jù)通過RiscanPro 軟件的植被去除功能去除非地形點數(shù)據(jù)，最終得到掃描測區(qū)地形點的點云數(shù)據(jù)并編繪地形圖[3]。選擇采用CORS 測量技術(shù)進行野外抽樣檢查260 點，統(tǒng)計點位的平面中誤差為0.041m，高程中誤差為0.045m，滿足精度要求。

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

對RIEGL VZ-4000 掃描儀在運行時的自帶數(shù)據(jù)展開深入分析，對其自身的處理軟件RiSCAN—PRO 過濾植被的功能以及效果等在實踐中的適用情況展開深入分析。威寧縣龍河水庫工程的整個測區(qū)范圍展開深入調(diào)研和分析時，發(fā)現(xiàn)整個區(qū)域范圍內(nèi)的環(huán)境惡劣，地勢過于陡峭，同時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，植被的整個覆蓋上半部分相對比較茂盛，除了樹林之外，低矮灌木在其中的整個分布數(shù)量相對比較多，同時下半部分的植被處于相對比較稀疏的狀態(tài)。除此之外，在整個區(qū)域范圍內(nèi)，測量區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有的地物類型相對比較少，測區(qū)內(nèi)并沒有任何的房屋，坎子也相對比較少。

基于此，在針對現(xiàn)有的數(shù)據(jù)進行調(diào)查和處理時，要結(jié)合現(xiàn)實要求，對該區(qū)域內(nèi)部實際情況，展開有針對性的植被過濾處理[4]。等高線信息在提取時，要保證準確性、有效性，同時還會涉及其中部分特殊地貌等。在針對整個區(qū)域范圍內(nèi)的實際情況進行測量時，要結(jié)合區(qū)域范圍內(nèi)植被是否呈現(xiàn)出相對比較茂密的情況進行合理的判斷和分析，對測區(qū)進行準確有效的分區(qū)。以此為基礎(chǔ)，以高程閾值為基礎(chǔ)，對點云等展開有針對性的切片處理，從側(cè)面的角度出發(fā)對其展開深入分析，從中可以獲取最低點，將其直接看作是地面點。針對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?，促使其在實踐中可以實現(xiàn)點云之間的分類處理，緊接著以單獨處理方式為主。

經(jīng)過一系列的實踐操作之后，與實際測量地形圖進行對比分析時，發(fā)現(xiàn)該測量區(qū)域范圍內(nèi)的植被相對比較稀少，同時整個區(qū)域的過濾效果在經(jīng)過準確測量和分析之后，其可以達到1:500 比例尺的地形圖精度要求。但是需要注意的是對于上半部分而言，與其對應(yīng)的植被相對比較茂密的地區(qū)，其整個過濾植被后，得出的數(shù)據(jù)信息與現(xiàn)有成果進行對比分析時，發(fā)現(xiàn)兩者之間存在的出入問題相對比較嚴重。特別是部分相對比較特殊的區(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的不良影響，導(dǎo)致其自身現(xiàn)有相關(guān)數(shù)據(jù)信息無法實現(xiàn)及時有效的獲取。

3 結(jié)語

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