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三维激光扫描技术在水利工程中的应用

发布时间:2013-07-02 访问量:

  一、引言

  三维激光扫描技术的出现为空间三维信息的获取提供了全新的技术手段。激光测量技术出现于上世纪80 年代,由于激光具有单色性、方向性、相干性,激光测距已经成为测绘应用的主流,激光扫描测量技术也随着自动控制技术的发展日渐完善。水利工程一般来说结构复杂、体量庞大,传统的测绘方式很难将其完整精确的测绘出来。但是利用三维激光扫描技术就轻而易举了。

  二、三维激光扫描技术原理及应用

  三维激光扫描测量又称作“高清晰测量(High Definition Surveying,HDS)”,它是利用激光测距的原理,得到被测点与扫描仪的距离。通过这个距离值,与测量该数据时同时记录下来的扫描仪垂直和水平两个方向的步进角度值进行计算,得出被测点上的X、Y、Z 的相对三维坐标。这个带有三维坐标值的点,被送到计算机上记录并显示出来。大量密集的点依据各自的空间坐标排列,形成目标的点云数据(Point Clouds),点云也就揭示了目标的形体和目标空间结构。它具有数据采集速度快、信息获取全面、测量结果精确直观、非接触测量等特点,广泛应用在文物保护与修复、逆向工程、虚拟现实、地形测图、高精度数字地面模型的建立,工程改扩建、土石方计算、工业设计、变形监测、灾害评估等方面。

  三、三维激光扫描技术在水利工程应用案例

  3.1 四川锦屏水电站

  3.1.1 概况

  锦屏一级水电站位于四川省凉山彝族自治州木里县和盐源县交界处的雅砻江大河湾干流河段上,是雅砻江下游从卡拉至河口河段水电规划梯级开发的龙头水库,距河口358km,距西昌市直线距离约75km。大坝设计坝高305 米,为目前世界上已建、在建和设计中最高的双曲薄拱坝,水库正常蓄水位1880m,死水位1800m,正常蓄水位以下库容77.65 亿m3,调节库容49.1 亿m3,属年调节水库。电站装机6 台,单机容量600MW。

  3.1.2 作业流程

  1、数据采集,包括现场踏勘,选择合理的站位及标靶的点位。选择合适的分辨率对目标进行扫描。

  2、点云拼接,大型的水利工程一般需要多次设站才能获取完整的数据,而每个测站的数据都有各自相对的坐标系,这就需要将各个测站数据归化到一个统一的坐标系里。标靶拼接是一种高效、高精度的拼接,因此建议。

  四、结束语

  三维激光扫描技术是一种新型的基于面的测量技术,为水利工程中大型的、结构复杂的物体测量提供了高效、安全、快捷的解决方案,相信三维激光扫描技术在水利水电行业中一定有着广阔的应用前景。



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