楊長金

（貴州有色地質工程勘察公司，貴州 貴陽 550005）

1 關于三維建模技術的相關概述

借助正確的模型來，來對事物進行描述并對其各種屬性進行展現(xiàn)，是目前對事物自身發(fā)展于運行規(guī)律進行探索研究的重要方法和手段。不僅是在科學領域還是在應用領域，針對性地進行三維建模研究，都是一個逐漸興起的新興領域，針對現(xiàn)實世界進行模擬建模，則是依照不同研究重點和目標，基于數字空間，來再現(xiàn)事物形狀以及材質和運動屬性等。伴隨現(xiàn)代數字化儀器與設備的快速發(fā)展與普及應用三維建模技術也獲得了很大發(fā)展，逐步改變了發(fā)展初級階段費時費力手動幾何建模的不足，發(fā)展到基于計算機技術，三維掃描儀以及繪制（IBMR）和基于圖像建模等各種方法內在關聯(lián)的三維建模技術手段。建模對象也發(fā)生了很大改變，打破了過去簡單的幾何體建模，逐漸發(fā)展至人臉，肢體以及發(fā)絲等建模，還可以進行流體模擬，目前在各個領域當中，三維建模技術應用越來越普遍，尤其是在地質災害勘查工作當中，三維建模技術具有的優(yōu)勢與作用更加凸顯?；诖?，下文結合實踐，主要探討分析地質災害勘查當中三維建模技術的應用。

2 三維信息獲取

在獲取模型數據過程中，要對模型物體外觀數據進行獲，掌握其長度以及深度等各種信息數據，依照研究領域的不同以及不同需求，獲取的方法和類型也存在非常大的不同，所以運用的設備也存在很大不同，數據建模過程更有差異性。如針對海底地形開展三維建模，難以通過常規(guī)手段來對地形數據進行獲取，應當利用衛(wèi)星海洋地形和聲納等手段對相關信息進行獲取，有研究者認為，水下地形三維數據獲取過程當中，生那照相機系統(tǒng)，可以對水下地形以及環(huán)境模型實時的獲取。

測量被測物體外觀尺寸，從整體層面來看有接觸和非接觸測量的區(qū)別。對于接觸式測量而言，主要涉及運用卷尺這種傳統(tǒng)手段開展測量工作，同時也可運用測量機（CMM）進行測量，其測量精度很高，能夠達到20 微米的水平，在機械工程領域當中這種測量方法也是應用最為普遍的方法之一。但是接觸式測量效率非常低，而且存在很大的誤差。CMM測量機雖然有著較高的測量精度，然而這一系統(tǒng)卻屬于非移動系統(tǒng)，在一個平臺上固定安裝，因此在被測物體上有著很大的限制性[2]。

隨著現(xiàn)代計算機圖形技術以及聲學、視覺光學技術的普及應用，相關設備也獲得了很大的發(fā)展，非接觸測量技術也有了巨大提升，使模型獲取手段更加豐富。如三維激光掃描技術就是一種重要的非接觸測量方法，同時還有全站儀其精度都非常的高，另外還有近景攝影測量系統(tǒng)達到1:10萬的精度，另外還有結構光系統(tǒng)。

3 控制測量

在此次項目當中，控制測量是最基礎的工作，前期階段應當對測區(qū)信息資料展開全面的分析和研究，有和掌握分布的控制點測區(qū)覆蓋的水準點和國家等級高程點，通過實地踏勘，了解和掌握其是否可用，復核坐標系統(tǒng)測量的成果，保證正確性的測量起算數據，基于控制點前提下，并依照規(guī)范要求對圖根點合理布，以確保后期階段更好地監(jiān)測地形變化與測圖需要。

（1）平面、高程控制測量。依照項目實際，對測區(qū)周圍c級GPS控制點進行外業(yè)收集，對整個測區(qū)位置覆蓋，僅僅需要對圖根級控制進行布設，運用獲取的控制點，借助中海達RTK對相關數據進行采集，并被有關參數求解，依照需求對圖跟控制點合理布設。

同時進行高程控制及平面控制等測量工作，將獲取的控制點正常高數據以及通過實際測量獲取的大地高同名點數據，運用GPS 進行高層擬合，來有效處理高程數據。

3.進行單因子試驗。（1）固液比對葛根素含量的影響：提取溫度28°C，提取時間16h，酵母質量分數0.3%；（2）提取時間對葛根素含量的影響：固液比0.143，提取溫度28°C，酵母質量分數0.3%；(3)提取溫度對葛根素含量的影響：固液比0.143，提取時間16h，酵母質量分數0.3%；(4)釀酒酵母質量百分含量對葛根素含量的影響：固液比0.143，提取時間16h，提取溫度28°C。

（2）圖根控制測量?；诳刂茰y量前提下布設圖根測量，采用GPS—RTK 測量圖根點密度，每幅設置1～2 個控制點，運用埋石以及鋼釘作為臨時性的標志，并進行T01、T02 標號，具體的技術要求參見表1。

4 三維激光掃描測量

三維激光掃描技術作為一種先進的測量技術手段，又有實景復制技術之稱，該項技術是GPS 技術之后測繪領域新的技術革命，該項技術打破了單點測量的方法，具有非常高的應用效率，而且具有非常高的精度，測量過程當中不必于物體接觸，利用此項技術可以對物體表面三維點云數據開展掃描測量，所以通過此項技術可以獲得具有較高分辨率，且精度較高的數字地形模型。在地質環(huán)境勘查過程當中以及治理地質環(huán)境過程當中，三維激光掃描技術有著非常普遍的應用，此項技術的應用不僅使相關工程效率得到大幅提升，而且還能精準的測量崩塌危巖體，使項目運行過程當中成本投入以及人員投入大幅降低，極大地增強了項目利潤[3]。

表1 GPS- RTK 圖根控制點測量技術要求

4.1 外業(yè)數據采集

地形測量過程中，應當將測區(qū)的地貌地形充分反映，通過測繪技術應用，如航空攝影測量技術，主要應用于測區(qū)為山地的地形類別進行測量。外業(yè)實測通常運用于地勢平坦測區(qū)面積較小的測量。伴隨測繪技術的高速發(fā)展，特別是平板電子測繪系統(tǒng)快速推進，小區(qū)域測繪工作開展過程中，能夠進行內外一體化作業(yè)，有問題出現(xiàn)時，采取有效措施及時改正，使作業(yè)效率大幅提升，這是今后地形測量重要的發(fā)展趨勢。此次采集外業(yè)數據過程當中，主要運用GPS-RTK 與三維激光掃描技術充分結合，來采集野外數據，地形地貌特征線通過外業(yè)精確地進行采集，并記錄好草圖，更好的進行內業(yè)編輯。運用RI EGL VZ-1000 型三維激光掃描儀開展掃描工作，這種設備主要運用實時全波形數字處理技以及回波技術，每秒鐘纖細激光束發(fā)射多達300000 點，角分辨率非常的高，約有1400m 有效測程。坐標經三維激光掃描儀進行掃描的，應當在實際坐標體系當中進行歸算，主要運用的方法包括，標靶擬合法以及后視定向法。

此工程測量過程當中，根據需要對兩種方法合理選擇。如第一種方法，運用三維激光掃描儀測量過程當中，坐標應當選擇全站儀和標靶坐標測量相配合，具體操作過程為：

（1）將三維掃描儀器任選一處進行架設，同時對三個以上標靶進行布設，為了確保其精度，相距5m的三維掃描儀器設置標把位置。

（2）標靶坐標運用GPS RTK 開展測量，并發(fā)揮三維掃描儀，對地形點坐標進行掃描，并精確掃描標靶坐標，使其精確坐標，準確獲取。并通過標靶擬合手段，在坐標系中轉換三維激光掃描儀器的掃描坐標，通過專業(yè)軟件去除點云數據當中各種多余點云，經相應處理之后，制作點云數據圖。數據將三維激光掃描儀進行獲取時，要確保測站測量范圍共用部分充足性，確保轉換之后的坐標能夠檢核測量數據質量，保證數據正確性。

4.2 內業(yè)數據處理

4.2.1 三維激光掃描數據處理

后期數據處理過程當中運用三維激光掃描儀RIGEL 專業(yè)數據處理軟件RiScan PRO 來處理相關數據，此次共進行730 站掃描儀測量架設，424 個掃描反射片，拼接數據精度過程中，主要運用256 個，誤差誤差滿足設計要求。

（1）在軟件當中導入RTK 獲取的靶片坐標，通過標靶擬合手段，轉換三維激光掃描儀坐標，使其成為工程坐標系。

（2）點云數據當中多余點云通過專業(yè)軟件進行去除，并經過相應處理，能夠有效地處理點云數據進行建模。

（3）將數據導入AutoCAD Civil 3D 軟件，并構建曲面模型，運用PENZ(逗號分隔)軟件格式自動進行模型生成，并進行相應處理，完成處理之后對于高程點以及等高線進行提取。

4.2.2 地形圖編輯處理

按照圖示要求，合理的取舍地貌、地物不同要素表示方法，保證成果的通用性，一致性以及精準性，處理編輯圖形過程中，運用南方大比例尺地形圖編輯軟件開展編輯之后進行成圖。

5 數據質量控制

控制成圖質量，認真遵循一級驗收，二級檢查制度，項目部門對檢查工作負責，作業(yè)組開展自檢以及互檢，同時加強院級檢查，達到100%的詳查比例，質檢科對最終檢查負責，各項檢查工作的開展都有專職人員來完成，保證檢查質量，認真做好驗收工作，依照GB／T 24356—2009《測繪成果質量檢查與驗收》規(guī)定檢查驗收相關內容。

6 作業(yè)中應注意的事項

在實際作業(yè)過程當中，應當充分重視以下幾點：

（1）外業(yè)GPS 在應用過程當中，應當和水面強電磁輻射區(qū)域相遠離，對GPS 接收機實際接收狀況實時的進行觀察，以免由于人為因素造成不利影響。

（2）在對中偏差GPS—RTK 基準站應當控制在3mm 以下，解算參數過程中，檢查高程殘差與最大平面呈差應當在5cm 以下，基準站和流動站應當小于7km 的距離。平面點位較差以及測前比測高程較差在3．5cm 的最大值，高程較差與測后比測平面點位應當在3.1cm 的最大值。

（3）編輯內業(yè)地形圖，在相關圖示規(guī)范要求下，科學合理的處理相關數據，無法判別等高線坡向時，必須要對示坡線進行加繪，有實物在地面上以及地類界線狀符號重合重合時，可以不必加繪，沒有實物存在于地面上的現(xiàn)線狀符號重合過程中，進行0．2mm地類界移位繪制。

（4）由于外界條件因素對三維激光外業(yè)數據測量的影響，如存在噪聲非常大，實際作業(yè)過程中，必須要根據相關要求，科學合理的處理數據，拼接各測站數據過程中，將各個測站冗余數據科學合理處理，按照5mm 控制數據拼接精度。

（5）轉換內頁數據坐標過程中，可以將七參數布爾莎模型進行應用來轉換，并確保相關數據的精準性，通過已知點檢查轉換后的成果，提高其精度。

7 結語

在地質災害勘查當中，應用三維激光掃描技術，有效提高了傳統(tǒng)測量技術的不足，并保證了工作效率，精度也有效提高，未來隨著三維激光掃描技術和三維攝影測量技術以及三維激光點云數據充分融合，能夠對地質災害地理模型真實再現(xiàn)，以便更好地采取有效措施防治地質災害，提高技術保障。