三維激光掃描技術在海洋工程測量中的應用

隨著信息科學技術的不斷發展，三維模擬、實物重構、虛擬現實等理論的相繼提出，人們對事物的認識已從平面二維空間，逐漸轉向空間三維立體思維模式。三維激光掃描儀的出現解決了這一實際問題，通過三維激光掃描技術，又稱“實景復制技術”，以其非接觸、掃描速度快、獲取信息量大、精度高、實時性強、全自動化、復雜環境測量等優點，克服傳統測量儀器的局限性，成為直接獲取目標高精度三維數據，并實現三維可視化的重要手段。

三維激光掃描技術主要利用激光測距原理來獲取目標數據 , 可以真實描述掃描對象的整體結構及形態特性 , 快速準確生成三維數據模型, 有效地避免基于點數據進行分析造成的局部性和片面性 。

三維激光測量技術進行數據采集的過程大致可以分為掃描計劃制定、外業數據采集和后期數據處理幾部分（圖1）。

圖1 三維激光數據采集流程

本文以船載加拿大Optech 的ILRIS-HR三維激光掃描儀結合多波束測深儀動態掃描某港區碼頭的水深和上部建筑為例, 介紹數據采集過程。

1.儀器安裝

測量船船長10m，船寬3m，船只吃水1.0m，測量時航速不超過4節。儀器上船后，進行了姿態系統POSMV、GPS、多波束測深儀和激光掃描儀ILRIS-LR的安裝、調試與校準。

三維激光掃描儀ILRIS-LR和POSMV安裝在測量船左側船舷的中間部分，GPS  RTK天線固定在支架上方，如圖2所示。

圖2 儀器安裝位置圖

2．數據獲取

通過船載三維激光掃描系統對進港區碼頭前沿水深及碼頭建筑物進行測量。三維激光掃描技術具有高效率、高精度的獨特優勢，能夠提供掃描物體表面的三維點云數據，來獲取高精度、高分辨率的數字地形模型。

圖3 三維激光數據效果圖

3．內業處理和圖件編繪

經外業調查和內業資料處理后獲得的X、Y、Z三維點云數據，由計算機在PDS2000軟件支持下進行編繪，得到高精度、高分辨率的數字地形模型，通過繪圖儀打印成果圖。