张元锋
（四川中水成勘院测绘工程有限责任公司 四川成都 610072）
摘要：在科学技术的推进之下，水利工程的施工建设过程中越来越广泛的应用多种类型的新技术，其中地面三维激光扫描技术就是比较典型的代表，通过该技术的应用可以为水利工程的测绘工作提供巨大的助力，使测绘作业的质量效率得到显著提升，对于整体的水利工程施工建设都有着关键性的价值。基于此，本文重点分析地面三维激光扫描技术的主要内涵，以及该技术在水利工程中的具体应用情况，希望本文的分析能够为水利工程综合效能的体现提供必要的参考。
关键词：地面三维激光扫描技术；水利工程；应用
一、前言
在当前的水利工程进行测绘过程中，进一步广泛深入的应用地面三维激光扫描技术，通过该技术的应用可以进一步实现精准化的测绘，因此在具体的测绘环境有着显著的优势和价值。同时通过该技术也可以进行无损化、非接触式的测绘工作，这样可以在利用该技术的过程中进行积极有效的扫描，实现无损测绘，对于不可到达的区域也可以进行进行测绘，进而提升测绘的精准度和有效性，获得更精准有效的真实三维数据，以此为工程施工建设提供必要的数据支撑和保障。
二、地面三维激光扫描技术概述
地面三维激光扫描采用非接触式高速激光测量方式来获取地形或复杂物体的几何图形数据和影像数据，然后对其进行处理之后，利用相对应的后处理软件对于采集而来的点云数据和影像数据进行处理分析，转换成绝对坐标系中的三维空间位置坐标或者建立结构复杂，不规则场景的三维可视化模型，通过这种方法能够有效节省时间成本，同时降低人员的劳动强度，与此同时也可以通过点云还可输出多种不同的数据格式，因此可以作为空间数据库的数据源，在更大程度上满足不同应用需求，针对地面三维激光扫描技术而言，可以把现实的场景通过1:1还原的形式，以点云的形式在计算机中进行呈现，因此也叫做实景复制技术。地面三维激光扫描技术的应用优势十分显著，其运行速度特别快，其扫描速度可以高达百万点/秒，精度更高，数据采集精度高，精度能达到±1mm，更形象直观，采集的点云数据，不仅仅有空间信息（X,Y,Z)， 还具有颜色信息（R,G,B）以及反射率值( I )，可以让人有身临其境场景再现的感觉，同时有更强的适应性，受到外界因素的影响比较小，在无光的条件下也可以进行相对应的测量。成果更加多样，一次测量可以输出多种成果，不需要反复的进行测量。同时，可以进行非接触测量，远离危险区，这样能够确保操作人员和设备的安全性。因此，在水利工程的地形测绘等相关方面可以对该技术进行更有效的应用，这样能够呈现出良好的应用价值。
三、地面三维激光扫描技术在水利工程中的应用分析
1.更有效地进行测量控制工作。在应用该技术的过程中，可以更充分地利用三维激光扫描仪对相关数据进行扫描，以此构建相对应的独立坐标系，这样可以更精准有效地把握相关数据，同时更充分地应用控制点信息，在具体的操作过程中，结合现场施工的实际情况和数据支持，每次从测量控制网引出3个以上的点，以此作为三维激光扫描的控制点。
2.有针对性的进行数据采集。在具体的运用过程中，要结合现场的实际情况，在合适的位置设立相对应的站点，并设置好相对应的标靶，对需要扫描的内容进行详尽地扫描，为了保证点云数据的顺利拼接，相连站间需要扫描3个以上的特征点。在针对相关数据进行采集的过程中，要进一步有效明确测站和标靶设置的合适与否，这样才能进一步有效提升扫描的精准度和效率。
3.点云拼接和坐标转换。
由于每站扫描的数据都是以扫描仪位置为参考点而设立相对应的独立坐标系，各站的点云数据没有联系，因此，需要对点云数据进行更有效的拼接，在实践的过程中要以随机软件为基础，对于公共特征点进行自动运行，要明确项目坐标系下的点云数据实现坐标转换。在具体的操作过程中，可以充分利用扫描的控制点坐标，把整体的点源转化成为坐标系统，以此有效减少坐标转换的误差。
4.做好点云的后期处理。在水利工程的施工现场和测绘场地中，因为施工环境相对来说比较复杂，点云经过拼接与坐标转换后，通常不能直接对其进行应用，需要着重做好相关数据的后续处理工作。在这样的情况下，需要充分进行去噪处理和着色处理等等。着色处理就是对点云赋予合适的颜色，让点云模型更加美观。如果采集数据的时候进行了全景扫描，则可读取真实的RGB值赋给点云，这样点云所展现的颜色就是真实的颜色。如果没有对其进行全景扫描，需要在后续的处理过程中，进一步有效利用后处理软件对其进行自定义颜色。
5.点云的实际应用。在具体的操作过程中，要结合施工进度和工况节点对施工现场进行反复多次的扫描，然后把扫描的点云数据在土方工程量计算等相关方面进行更有效的应用。
6.土方工程量计算过程中应用该技术。水利工程设计中涉及大量开挖工程量计算问题，在这个过程中可以利用三维激光扫描的形式，这样可以进一步提升扫描的精准性和工程量计算的正确率。对原始地面及开挖后的地形进行了三维激光扫描，并得到了较为干净的`点云数据，通过Bentley 软件建立了数字地面模型。较高密度的点云数据，对建立高精度的DTM提供了保证，但DTM中就会存在大量的数据冗余，对于计算机资源有更高的要求，要以现有的软硬件环境为基础，进一步体现出更加良好的计算功能和效果，提升工程量计算的精准性，同时着重做好云数据的抽稀处理，是数据量得到有效简化，以此有效构建DTM模型。在具体的操作过程中可以有效利用DTM模型计算相对应的工程量，并且和施工单位的具体工程量进行比对，这样可以进一步有效明确实际的工程量，由于计算所采用的边界条件与施工单位有着很大的差异性，可能导致结果出现误差，因此在具体操作过程中要尽可能减少误差。
7混凝土工程量计算过程中应用该技术。在应用该技术的过程中可以把工程现场的实际情况和相关数据融入进来，结合扫描的结果，将点云模型参考到BIM模型中，对BIM模型进行切割处理，这样可以更精准有效地计算出混凝土的工程量。从BIM模型中可以方便地计算任何范围的混凝土浇筑量。现场施工的混凝土浇筑到了哪个范围，这个可以用点云数据来确定。如果没有BIM模型，则需要采用点云数据来构建相对应的三维模型，然后计算混凝土的工作量，在已有BIM模型的基础上，配合点云数据对于混凝土工程量进行更有效的计算。
8沉降监测。在整个泵站的建设过程中，周围地面往往会有不同程度的下沉，所以要针对具体的沉降量进行严格细致的扫描和应对处理，把握具体的沉降情况，对此，可以有效应用地面三维激光扫描的方式，利用相对应的扫描仪来有效扫描基坑周边的沉降点，对其实时水准监测成果进行对比。三维激光扫描成果与水准测量成果反映的沉降趋势大体上是一致的，但是也有一定的区别，主要是因为两种测试方式在具体的操作中有着一定程度的误差，误差的控制效果有显著的差别，通过三维激光扫描技术的有效应用，可以更精准的测量现场的具体沉降数值，同时进一步结合现场的实际情况进行不断的改进和完善，这样能够更有效地提升测绘效果，为水利工程综合质量的提升提供必要保障。
结束语
从上面的分析中可以充分明确，在当前的水利工程测绘和施工建设过程中更有效的应用地面三维激光扫描技术，能够呈现出更为显著的作用和价值，可以更充分的应用在各种工程施工现场，规避复杂因素的影响，使测绘质量和效率更有效的提升，为工程的顺利推进和质量的提升提供必要的技术支持。
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