三维激光扫描技术在地形地质研究中的应用_二_.pdf

2011年第4期孙德鸿,等:三维激光扫描技术在地形地质研究中的应用(二)85

则泰三维技术应用专栏
三维激光扫描技术在地形地质研究中的应用(二)
北京则泰盛业科技发展有限公司孙德鸿王占超

(接上期)沙漠监测的目标是通过准确地量测,
获取沙漠流动变形情况,获取大比例尺地形图及通
过前后测量三维数据的比对,得到沙漠变动量情
况。使用的仪器为LeicaScanStation2,软件为Leica
Cyclone6.0、Geomagic11。
本次工程分两次扫描,从两次扫描的成果中可
监测出沙漠的变化。如沙丘的移动、单位范围内沙
子的体积变化,并可结合天气变化得出气候对沙漠
变化的影响等。如图2所示。
图4地质裂缝局部三维多段线图

3.地质露头测绘
对于地质灾害多发的区域,掌握该地区的地形
数据就显得尤为重要,有助于我们在事故发生之前
根据情况判断哪里是地质灾害多发的区域,可以事
先预报该地区容易发生什么样的地质灾害,可以把
损失降到最低。而在事故发生后则可以根据详尽

图2偏差分析点云图的数据进行抢险救灾。传统的数据采集模式得出的
数据不够详细,如1B500的地形图的采样密度大概是
2.地震断裂带地质裂缝研究20m一个点,而采用三维激光扫描技术可以设置它
通过挖掘探槽对地震断裂带进行精细扫描,获的采样密度,低密度可以达到20cm一个点,高密度
取地震断裂带的精确走向、尺寸等相关信息,从而对可以达到1mm一个点,并同时可以获得每个点位的
断层进行分析。使用的仪器为LeicaScanStation2,软彩色信息,以便对现场的情况作更准确的判断。使用
件为LeicaCyclone5.8。的仪器为LeicaHDS4400,软件为I-SiteStudio3.3。
本次地震断裂带地质裂缝研究,是通过三维激该研究主要扫描的对象是地质露头,针对多个
光扫描仪在地质探槽内对设置的两个站位进行扫典型的地质露头进行扫描,再根据各个扫描站的坐
描,并在每个站位使用扫描仪内置相机进行拍照,标拼接到大地坐标系下,并通过后续数据处理获得
两站的数据结果最后通过标靶进行拼接,从而获取地质露头的三维模型及提取岩石裂隙走向等信息。
完整的地质探槽相关数据。如图3、图4所示。如图5、图6所示。

图3扫描点云数据
图5现场数据采集
86测绘通报2011年第4期

5.输油管线工程地质调查
三维激光扫描仪在输油管线工程地质调查中,
可以快速完成基础地形测绘,滑坡体和危岩体的测
绘,以及隧道测绘。
这些工作可以对山体构造、泥石流冲击沟、岩
图6彩色点云数据
石裂隙走向、隧道等相关信息进行完整、准确的搜
集,从而为输油管线施工区域中的地质灾害多发区
4.汶川震后滑坡调查和监测
的灾害预防提供更多的原始数据,帮助地质专家确
汶川地震发生后,为了快速恢复交通和基础设
立合适的地质灾害预防方案,保障施工的安全进
施,并避免次生灾害的发生,需要对山体滑坡进行
行。使用的仪器为LeicaScanStation2,软件为Leica
排查和监测。工作量巨大,作业环境也异常艰苦,
Cyclone5.8。
通过传统的测绘方式作业效率比较低,在重点区域
在本输油管线工程地质调查中,三维激光扫描
精度也比较差,因此通过三维激光扫描技术可以实
仪对高海拔山体的某施工区域内可能发生崩塌、不
现快速测绘、精细测量,高效率获取完整的滑坡三
稳定斜坡、泥石流三类地质灾害隐患的部分进行了
维信息。使用的仪器为LeicaScanStation2,软件为
精细扫描,同时获取了施工隧道洞口及周边的三维
LeicaCyclone6.0。
数据。如图10~图12所示。
扫描多站获取滑坡体数据,经过拼接得到完整
点云。通过Cyclone软件直接生成TIN网数据。如
图7~图9所示。

图10隧道口彩色点云数据

图7扫描仪内置相机拍摄的现场照片

图11隧道Mesh模型及断面线

图8扫描仪获取的点云数据

图12数字高程模型叠加等高线图

图9Cyclone软件生成的TIN网数据(本专栏由则泰集团和本刊编辑部共同主办)