三維測繪技術在地質災害分析中的應用研究

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，主要應用地面型三維激光掃描技術，測量方式采用高速激光的非接觸式技術，使圖形復雜的地形數(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)進行研究地質災害方面的具體工作，進而分配任務，做到提前預防或者找到解決問題的方法。

關鍵詞：三維測繪技術；地質災害分析；應用方法

1.三維激光掃描儀的技術原理

最近幾年所出現(xiàn)的三維激光掃描技術，引起了國內(nèi)各研究領域的關注，把激光測距的技術運用到三維激光掃描技術當中，然后再把被測物體表面的三維坐標記錄下來，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)測量技術的單點測量，演變成可以對物體進行測量的掃描技術[3]。使用三維激光掃描技術的范圍變得越來越廣泛，比如建筑領域、土木工程領域、室內(nèi)設計領域、交通事故領域、數(shù)字城市領域、軍事領域和災害評估領域都有應用。

2.三維激光掃描技術在各領域當中的應用

經(jīng)過改革創(chuàng)新后的三維激光掃描技術日漸完善，一些三維掃描設備也被大量暢銷、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)也非常準確，可以反映出真實的數(shù)據(jù)，因此在各種領域中都有應用。①物體測繪領域：在建設大壩和電站時，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的測繪當中。②工程結構領域：在進行橋梁改建工程時，可應用到橋梁的結構測量當中，可以測量幾何圖形的尺寸、空間位置和空間面積等，也可應用到管道線路的測量與安裝工程中。③軍事領域：可被應用于軍事當中的反恐行動，用于陸地偵查和攻擊當中，可以對犯罪現(xiàn)場進行移動監(jiān)控。④游戲開發(fā)與電影制作領域：在拍攝電影的過程中，經(jīng)常被用于電影的場景設計，還可以把這項技術用于網(wǎng)絡虛擬游戲的開發(fā)中，制成虛擬影像。⑤災害預防領域：可以被應用到災害估計當中，可以進行地址災害地形的勘察，以及進行現(xiàn)場檢測。

3.三維測繪成果在災害分析中的應用

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

3.1地質災害災前評估

三維測繪成果在地質災害分析過程中更能直觀的反應災害預警區(qū)域的基本地形地貌特征，便于地質專家、防災人員進一步分析可能發(fā)生地質災害的類型、具體位置、影響范圍等。借助三維測繪手段進行災前研究，可以更直觀的對常見地質災害進行綜合分析，傳統(tǒng)的等高線圖分析尚無法快速識別地質災害可能發(fā)生的位置，需要不斷地進行數(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害風險的區(qū)域，并可以提供模擬場景，便于在災前充分評估，具體分析地質災害的成因與影響等情況。

3.2地質災后跟蹤分析

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

3.3三維激光掃描儀進行地質災害地形測繪的特點

在使用三維激光掃描技術進行地形測繪時，它能夠遠程對掃描物體進行測量，快速呈現(xiàn)出測繪數(shù)據(jù)，每個立體的點云數(shù)據(jù)都是真實準確的，因此最終分析的結果也是有理可依的，總的來說，用三維激光掃描儀進行地質災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。三維激光掃描技術不用近距離接觸掃描目標，就可以采集到目標的立體點云坐標，不需要進行任何處理，簡單準確地獲取數(shù)據(jù)，可以遠距離的用于采集危險目標。②掃描速度快，降低地質災害勘察中對調(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，可以儲存大量災害隱患信息，內(nèi)部具備有關地質災害的圖幅信息，可以幫助專家有效處理地質災害的問題，提供出有關數(shù)據(jù)，節(jié)省了拯救的時間。

結束語

三維測繪技術是勘察、三維掃描、遙感、三維建模技術的有機結合，其在規(guī)劃、設計、施工等領域已有非常多的應用成果，其在地質災害分析的過程中也必將取得良好的應用效果，進一步實現(xiàn)“預防與控制相結合，模擬與現(xiàn)實相匹配”的防災救災方針。從技術層面讓地質災害分析工作實現(xiàn)質的飛躍。此外，三維測繪技術在災害分析方面也不局限于地震、滑坡、泥石流、崩塌、地面塌陷、地裂縫等地質災害分析，這種技術手段與研究思路在干旱、暴雨、洪澇、臺風、寒潮等其他自然災害的分析研究中也具有很高的借鑒意義與應用價值，隨著技術的不斷進步，其將在國、內(nèi)外各類災害的預防與治理工作中發(fā)揮重要作用。

參考文獻

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[3] 胡磊，彭勁松，葉波，陳海佳.三維激光掃描技術在地質災害應急測繪中的應用[J].測繪通報，2017（09）：154-155.

[4] 王亞山，宋京雷.地質災害治理工程三維輔助設計應用探索[J].工程建設與設計，2017（19）：119-121+124.