蔡昊 董政

摘 要：航道測繪中的航道地形測量，是保障船舶安全航行的重要基礎(chǔ)性工作。三維激光掃描測繪技術(shù)作為一項新興測繪技術(shù)，有其獨特的優(yōu)勢，將其應(yīng)用在航道測繪引起了航道測繪工作人員及研究人員的重視。在實際應(yīng)用中，如何有效的應(yīng)用三維激光掃描儀實施航道地形測量以及提升技術(shù)應(yīng)用的有效性和可靠性，則成為當(dāng)前技術(shù)應(yīng)用中主要面臨的問題。文章針對三維激光掃描儀在航道地形測量中的應(yīng)用，進(jìn)行簡要的分析研究。

關(guān)鍵詞：三維激光掃描儀 航道地形 測量應(yīng)用 技術(shù)分析

航道地形測量中三維激光掃描儀技術(shù)的應(yīng)用，為近年來一種新興的應(yīng)用技術(shù)。分析在航道地形測量中，如何確保三維激光掃描儀技術(shù)應(yīng)用的合格性，同時確保航行中的安全性，則引起了廣泛的關(guān)注。筆者簡要分析三維激光掃描儀在航道地形測量中的應(yīng)用，以盼能為相關(guān)項目測量中三維激光掃描儀技術(shù)的應(yīng)用提供參考。

1.三維激光掃描儀的作業(yè)運(yùn)行原理分析

三維激光掃描儀在實際應(yīng)用中，作業(yè)原理主要表現(xiàn)為：通過硬件設(shè)備的數(shù)據(jù)掃描采集，結(jié)合軟件的數(shù)據(jù)分析處理，進(jìn)行最終的結(jié)果分析和評估。其中在具體的設(shè)備運(yùn)行中，主要的作業(yè)流程分為三部分：測量數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、幾何模型構(gòu)建及數(shù)據(jù)輸出。

1.1測量數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)處理及測量的前提為數(shù)據(jù)的采集，以及數(shù)據(jù)庫的建立 ，三維激光掃描儀在實際運(yùn)行中測量數(shù)據(jù)采集，為首道作業(yè)工序。具體實施中測量數(shù)據(jù)的采集和應(yīng)用，主要通過三維激光掃描設(shè)備，進(jìn)行區(qū)域范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)掃描及采集。通過數(shù)據(jù)采集為后期的數(shù)據(jù)模型建立完善的數(shù)據(jù)庫，同時降低后期模型建立中的誤差性，提升模型建立的準(zhǔn)確性和效率性，保障后期測量數(shù)據(jù)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1.2數(shù)據(jù)預(yù)處理

前期數(shù)據(jù)采集中涉及的數(shù)據(jù)量較多，數(shù)據(jù)分類較為復(fù)雜，因此為提升后期技術(shù)應(yīng)用中的精準(zhǔn)性，落實數(shù)據(jù)的預(yù)處理也為技術(shù)應(yīng)用中的主要作業(yè)流程。具體實施中數(shù)據(jù)預(yù)處理，主要基于點云數(shù)據(jù)的濾波處理，電源數(shù)據(jù)的分割處理，以及各站點間數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)及拼接處理進(jìn)行落實。以此確保數(shù)據(jù)在后期分類，統(tǒng)計，分析應(yīng)用中的效率性，并且減少因不良數(shù)據(jù)存在，造成分析周期過長，產(chǎn)生的技術(shù)應(yīng)用效率降低的現(xiàn)象。

1.3幾何模型構(gòu)建及數(shù)據(jù)輸出

采集數(shù)據(jù)預(yù)處理完成后進(jìn)行幾何模型的構(gòu)建，為后期的相關(guān)數(shù)據(jù)應(yīng)用及決策提供參考。具體在幾何模型的建立中，主要的作業(yè)流程為：三維數(shù)據(jù)模型建立，缺陷數(shù)據(jù)的完善處理，模型優(yōu)化，以及對比性優(yōu)化操作。幾何模型初步建立完成后，為保障后期技術(shù)應(yīng)用的有效性和準(zhǔn)確性，技術(shù)人員應(yīng)針對建立的三維模型進(jìn)行數(shù)字化的優(yōu)化處理，確保模型結(jié)構(gòu)間突出對比性，同時簡化模型結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)三維數(shù)據(jù)模型的可視化和精準(zhǔn)化應(yīng)用，如圖1所示。

2.三維激光掃描儀在航道地形測量中的應(yīng)用要點分析

三維激光掃描儀在航道地形測量中的應(yīng)用，為一類新型的地形測量應(yīng)用技術(shù)。筆者基于實際案例，分析三維激光掃描儀在航道地形測量中的應(yīng)用效果。

2.1項目介紹

A航道地形測量項目中為一項河道航道的地形測量項目，測量作業(yè)實施中兩河岸及水域，呈現(xiàn)為長條形東西延伸河道。地表監(jiān)測點區(qū)域，存在部分農(nóng)業(yè)種植地，以及少量的樹木和灌木叢。測量前期根據(jù)測量區(qū)域的地理特征現(xiàn)狀及水文現(xiàn)狀，測量單位已進(jìn)行了測量掃描點的設(shè)計，以及測量設(shè)備的安裝布置。

2.2數(shù)據(jù)采集硬件儀器

外業(yè)儀器應(yīng)用中所選用的數(shù)據(jù)采集設(shè)備，主要通過三維激光掃描儀進(jìn)行掃描獲取。本項目中數(shù)據(jù)采集作業(yè)中，所采用的硬件儀器設(shè)備為HDS8800三維激光掃描儀，實際應(yīng)用中該設(shè)備具備操作便捷，掃描距離長，適應(yīng)性強(qiáng)，掃描數(shù)據(jù)精度高的優(yōu)勢。同時由于設(shè)備數(shù)據(jù)采集中具備良好的渲染功能，因此掃描采集中的照片，以及點云數(shù)據(jù)的精度都較高，且掃描數(shù)據(jù)的完整性也較高，對于后期的測量作業(yè)精度提升效果顯著。

2.3數(shù)據(jù)處理軟件

數(shù)據(jù)預(yù)處理中本項目中所采用的軟件為徠卡Cyclone數(shù)據(jù)處理軟件，其在實際應(yīng)用中結(jié)合HDS8800硬件進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集及處理，有效的實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集及處理的高效性，同時在數(shù)據(jù)處理的過程中，該軟件能夠通過數(shù)字模擬計算的方式，進(jìn)行相關(guān)缺陷數(shù)據(jù)的快速優(yōu)化和處理，并且能夠根據(jù)操作人員的需求，生成相關(guān)測量曲線圖，網(wǎng)格圖。另外在具備網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的測量作業(yè)中，系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)共享應(yīng)用，對于技術(shù)應(yīng)用中的安全性，以及遠(yuǎn)程操作的實現(xiàn)奠定了良好的基礎(chǔ)。

2.4數(shù)據(jù)處理

三維激光掃描儀在實際作業(yè)中由于掃描精度較高，同時受限于掃描環(huán)境現(xiàn)狀，為保障后期采集數(shù)據(jù)應(yīng)用的完善性和準(zhǔn)確性，進(jìn)行相關(guān)掃描數(shù)據(jù)的濾波處理，去噪處理，也為重要的處理程序。其中過濾處理主要針對掃描中出現(xiàn)的行人，車輛，以及超范圍數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，同時針對多圖融合間的銜接角度，銜接點進(jìn)行優(yōu)化處理，最終生成數(shù)據(jù)精準(zhǔn)，包含數(shù)據(jù)全面的精確測量圖。

2.5數(shù)據(jù)分析及評估

數(shù)據(jù)預(yù)處理完成及三維模型構(gòu)建完成后，為進(jìn)一步確認(rèn)技術(shù)的實際應(yīng)用效果，以及技術(shù)應(yīng)用中的精準(zhǔn)性。落實數(shù)據(jù)的分析及評估，則為技術(shù)應(yīng)用中的主要優(yōu)化措施及作業(yè)程序。具體實施中，關(guān)于數(shù)據(jù)的分析及評估，通常結(jié)合測量區(qū)域的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行比對分析，針對其中的誤差，進(jìn)行及時的糾正和處理。最終達(dá)到完善測量地形圖，完善測量數(shù)據(jù)，提升測量數(shù)據(jù)應(yīng)用質(zhì)量，保障測量數(shù)據(jù)應(yīng)用效果的目的。

3.三維激光掃描儀在航道地形測量中的應(yīng)用注意事項分析

3.1重視基礎(chǔ)硬件的更新及維護(hù)

三維激光掃描儀在航道地形測量中的應(yīng)用，宏觀分析整體的作業(yè)效率較高，作業(yè)精確性良好，因此在實際應(yīng)用中也獲得了應(yīng)用人員的廣泛認(rèn)可。但同時由于技術(shù)應(yīng)用中，對于硬件設(shè)備的要求較高，因此在實際應(yīng)用中落實基礎(chǔ)硬件的更新及維護(hù)，也為技術(shù)應(yīng)用中的主要注意事項。從當(dāng)前三維激光掃描儀在航道地形測量中的應(yīng)用現(xiàn)狀方面，以及其設(shè)備的作業(yè)運(yùn)行流程方面分析，關(guān)于其基礎(chǔ)硬件的更新及維護(hù)作業(yè)落實，主要從設(shè)備的處理器，運(yùn)行內(nèi)存，以及存儲空間升級更新方面，進(jìn)行設(shè)備的基礎(chǔ)維護(hù)操作和保養(yǎng)。避免因硬件性能較差，造成的系統(tǒng)運(yùn)行異常，以及數(shù)據(jù)處理緩慢等不良現(xiàn)象。

3.2注重基礎(chǔ)硬件掃描的選擇

受限于測量區(qū)域的地表植被，以及灌木叢現(xiàn)狀，三維激光掃描儀設(shè)備在實際應(yīng)用中，易出現(xiàn)掃描漏洞，掃描缺陷，以及高程精度誤差的現(xiàn)象。因此基于實際的測量現(xiàn)狀方面分析，三維激光掃描儀在具體應(yīng)用中，為保障相關(guān)檢測作業(yè)實施的有效性和準(zhǔn)確性。落實掃描測量作業(yè)中的儀器設(shè)備合理選擇，則為技術(shù)應(yīng)用中的重要注意事項。具體實施中如測量區(qū)域的植被較高，且數(shù)量較多，測量單位在實際作業(yè)中可選用全站儀進(jìn)行測量作業(yè)的實施。

3.3加強(qiáng)設(shè)備國產(chǎn)化的研發(fā)和應(yīng)用

三維激光掃描儀在航道地形測量中的應(yīng)用，整體的技術(shù)應(yīng)用效果較為良好，為相關(guān)航行作業(yè)的安全保障，以及相關(guān)水文模型的建立奠定了良好的基礎(chǔ)。但同時分析由于目前三維激光掃描儀的設(shè)備應(yīng)用成本較高，因此后期在技術(shù)的推廣應(yīng)用中，行業(yè)研究機(jī)構(gòu)及科研部門，還應(yīng)加強(qiáng)相關(guān)硬件及處理軟件的國產(chǎn)化研發(fā)。實際發(fā)展中通過國產(chǎn)化的技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用，最終達(dá)到降低技術(shù)應(yīng)用成本，提升技術(shù)實際應(yīng)用質(zhì)量的目的。

分析當(dāng)前三維激光掃描儀在航道地形測量中的應(yīng)用，整體的技術(shù)應(yīng)用效果較為良好，但從具體的應(yīng)用細(xì)節(jié)方面分析，由于技術(shù)應(yīng)用中的測量掃描數(shù)據(jù)較多，同時由于其技術(shù)應(yīng)用中的外界干擾因素較多。因此在實際應(yīng)用中加強(qiáng)技術(shù)應(yīng)用中的硬件維護(hù)更新，落實軟件的國產(chǎn)化研發(fā)，以及對應(yīng)掃描裝置的選擇，則為技術(shù)應(yīng)用中的主要方向和策略。以此合理的提升技術(shù)的實際應(yīng)用效果，同時合理的降低因技術(shù)應(yīng)用不到位造成的測量誤差等不良現(xiàn)象。

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