三維激光掃描是一種先進(jìn)的全自動(dòng)高精度立體掃描技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)無(wú)接觸性的快速掃描，同時(shí)將獲得的點(diǎn)云信息快速轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可以處理的數(shù)據(jù)的高效測(cè)量方式，目前在國(guó)內(nèi)外水利方面得到廣泛應(yīng)用。

    三維激光掃描儀系統(tǒng)本身主要包括激光測(cè)距系統(tǒng)和激光掃描系統(tǒng)，同時(shí)也集成CCD和儀器內(nèi)部控制和校正系統(tǒng)等。在儀器內(nèi)，通過(guò)兩個(gè)同步反射棱鏡快速而有序地旋轉(zhuǎn)，將激光脈沖發(fā)射體發(fā)出的窄束激光脈沖依次掃過(guò)被測(cè)區(qū)域，測(cè)量每個(gè)激光脈沖從發(fā)出經(jīng)被測(cè)物體表面再返回儀器所經(jīng)過(guò)的時(shí)間（或相位差）來(lái)計(jì)算距離，同時(shí)掃描控制模塊控制和測(cè)量每個(gè)脈沖激光的角度，最后計(jì)算出激光點(diǎn)在被測(cè)物體上的三維坐標(biāo)。

    三維激光掃描儀按照掃描方式可分為脈沖式掃描和相位式掃描兩種。脈沖式掃描儀掃描距離遠(yuǎn)，最遠(yuǎn)可達(dá)幾公里，多用于地形測(cè)繪、三維數(shù)字城市等領(lǐng)域；相位式掃描儀掃描距離近，但是掃描速度快、精度高，多用于高精度的工業(yè)測(cè)量以及形變監(jiān)測(cè)等。

    在水利系統(tǒng)，高精度的相位式掃描儀尤其適用于大橋大壩形變監(jiān)測(cè)、水電站隧道工程、水庫(kù)容積測(cè)算、河道三維建模等。

作業(yè)流程

    三維掃描儀的外業(yè)非常簡(jiǎn)單，只需要設(shè)立標(biāo)靶和外業(yè)掃描兩步即可。但是擺設(shè)標(biāo)靶時(shí)盡量合理布局，使最少的擺站能夠掃描最全面的數(shù)據(jù)。同時(shí)如果需要將掃描坐標(biāo)與地方坐標(biāo)相結(jié)合，只需將掃描儀架設(shè)幾站到控制點(diǎn)上，或者將標(biāo)靶球置于控制點(diǎn)上，在后期處理時(shí)賦予準(zhǔn)確的地方坐標(biāo)即可。

    內(nèi)業(yè)工作分基本處理和后處理兩部分?；咎幚硎菍娜S掃描儀上拷貝出來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行拼站處理、導(dǎo)出格式數(shù)據(jù)等。后處理是根據(jù)實(shí)際需求生成線畫(huà)圖或者三維建模數(shù)據(jù)，要得到這樣的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行濾波去噪、抽稀、矢量提取、點(diǎn)云封裝、三維建模等過(guò)程。

    Z+F三維激光掃描儀是相位式掃描之一，產(chǎn)于德國(guó)，其最高掃描速率可達(dá)101萬(wàn)點(diǎn)/秒，最高掃描精度可達(dá)0.3毫米，能將物體形變精確表現(xiàn)出來(lái)。

橋梁變形監(jiān)測(cè)

    常規(guī)方法使用GPS或者測(cè)量機(jī)器人只能對(duì)個(gè)別點(diǎn)位進(jìn)行監(jiān)測(cè)，而不能對(duì)全部整體做出評(píng)判。采用三維激光掃描儀可以采集面狀點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過(guò)兩次的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析，得到形變量數(shù)據(jù)，通過(guò)顏色的變化能夠更直觀反映物體不同地方的變化數(shù)據(jù)。

無(wú)錫某大橋橋面形變監(jiān)測(cè)

隧道變形監(jiān)測(cè)

某引水隧道點(diǎn)云數(shù)據(jù)

大型水電站水壩監(jiān)測(cè)

廣東某大壩監(jiān)測(cè)

水利系統(tǒng)仿真模擬

拱壩水壓作用下橫河向位移模擬分析

輸水渡槽沉降模擬分析

水庫(kù)容積測(cè)算

水庫(kù)容積測(cè)算

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