摘要：三維激光雷達是一種集多種高新技術于一體的新型測繪技術，目前該技術在多個領域都有所應用，數字城市、氣象監測、環境監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為例，對地面三維激光雷達在壩區地形測量中應用進行了分析，并根據其結果看出，地面三維激光雷達采集精度相對較高，應用相對靈活，能夠實現一些細節特征自動化的提取，在一些地形復雜場景應用有著明顯優勢。
關鍵詞：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。測區兩岸山體莊嚴肅穆，意識十分陡峭，根據山頂高程來看，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。地理環境較為復雜，測量工作較為艱巨，在工作的過程中面臨極大的障礙。
二、現場數據采集
(一)準備工作
拿到整個項目測量的任務之后，需要對其地處的自然環境、氣候條件以及交通等方面展開系統的測量，與業主單位展開深入交流，相關的資料數據展開系統的收集，制定明確的施工方案。
(二)測站布置
通過系統的勘察，將測站架設位置充分明確，分析整個掃描的效果，實現側區全覆蓋，使測區數據可以完整，使相鄰的測站之間擁有一定的重疊范圍，這樣在后期數據處理過程中更加方便。本次在測量的過程中考慮到了測區大落差與到懸崖等方面內容，希望能夠實現對側區的全覆蓋，使相鄰測區的重疊范圍有所保障。
(三)參數設置
在應用的過程中，需要將測量精度要求與實際需求充分有效的結合起來，對掃描密度等參數進行詳細的設置。
(四)目標物預掃描
將測站位置充分明確后，必須對側區展開預掃描，西側張位置是否合理呀?對測量效果進行預判，分析有沒有達到預期的相關要求。
(五)逐區域掃描
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數據，使該站數據能夠完全獲取。
(六)影像數據采集
在測量的過程中需要掌握相關的影像數據，進而為點云數據解譯與點云數據物體辨識提供系統的參考依據，使點云數據的編輯效率有所保障，提高其配準精度，制作相關的紋理模型，為真彩色三維模型的建立提供豐富的數據支持。
(七)特征點數據獲取
對側區附近的異物特征點、高程數據等內容展開系統的采集，為后期的數據處理提供極大方便。
(八)數據完整性檢查
在完成數據采集工作前，需要對所有的測量數據展開系統的檢查，是數據能夠保持高度的完整性，倘若數據不夠完整的話，必須及時補測。
三、數據處理
(一)數據預處理
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，得到點云數據存在一定的誤差，因此必須根據數據預處理，剔除這部分數據，這樣才能保證數據的整體效率是建模的復雜度可以降到最低，保證模型重構的精確度。根據數據預處理的基本方法來看，包含人工選取與刪除、數據平滑、數據分割等，伴隨著數據預處理算法的健全化，數據預處理以實現高度自動化，本項目的數據預處理工作主要通過軟件自動化來完成。
(二)點云數據拼接
點云數據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、特征區、特征線等信息充分有效的結合起來，對不同掃描面與不同測站獲得的相關數據展開科學合理的分配。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)點云數據分類
通過數據分類軟件對細節特征自動化進行提取，對相關的數據展開明確的分類，利用人機交互的方式實現自動化分類，對點云數據展開詳細的修正，從而獲取相應的純地表三維激光點云數據。
(四)生成數字高程模型(DEM)
通過相關分類獲得高精度點云數據，為了保證精度的提升，在地形突變卻將特征點數據對外提取，設置不規則三角網，將倒懸崖實體曲面模型充分體現出來，在三角網內插生成相應的數字高程模型(DEM)。
(五)生成數字線劃圖(DLG)
通過影像數據、激光點云、數字高程模型為依托，根據國家圖示規范與工程應用對精度方面的相關要求完成相關的數字線劃圖(DLG)。
四、應用效果
(一)精度校驗
測量儀器從本質上來看，具有一定程度的誤差，在測量的過程中也會出現人為誤差，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、容易發生測量死角等狀況，想要通過傳統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，能夠保證獲取數據的效率，根據數據處理軟件得到相關的測量結果。
結論：從總體上來看，葉巴灘水電站測區的范圍相對較大，地形相對復雜，一般都會采用地面三維激光雷達技術對地形進行一定的測量，最終才能夠生成合格的符合規范的1：1000、1：500的大比例尺地圖和數字高程模型，這樣能夠為項目提供質量相對較高的實驗基礎數據。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的工作強度，提高野外作業的安全性，而且此次測量結果能夠滿足不同用戶的不同需求，是特殊復雜地形測量的一種比較理想的選擇。
參考文獻
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