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摘要：本文根据三维激光扫描仪的原理和点云数据优点，采用三维激光扫描仪对土质山坡扫描，通过全站仪对扫描测站点坐标进行测定，利用软件Riscan PRO在内业数据处理，以及Geomagic软件对两次扫描的点云数据进行了地表土壤面积变化对比分析。结果表明， 三维激光扫描技术不仅精确表现山坡的DEM形态，同时能够较好地反应水土流失的微小变化趋势，为水土流失的保护提供了精确的依据。
关键词：三维激光扫描仪、水土保持、野外扫描、坡面
引言
三维激光扫描技术是一个使用激光和像机捕获坐标与图像信息的高精度立体扫描技术，它通过激光扫描测量的方法，大面积、高分辨率快速获取被测对象的表面三维坐标数据[1]。三维激光扫描技术可深入复杂空间环境进行扫描，实现各种不规则实体三维数据采集，从而快速构建目标的三维模型[2]。随着该项技术的不断成熟，能够实时高效地完成扫描工作，提高了三维建模的精度[3]，在文物保护[4]、古建筑修复[5]、工程建筑[6]、地形测绘中得到了广泛的应用，本文对三维激光扫描技术在水土保持中的应用进行介绍。
1.水土保持研究方法
水土保持的目标为防治水土流失[7]，保护、改良与合理利用水、土资源，维护和提高土地生产力，减轻洪水、干旱、风沙灾害，有利于充分发挥水、土资源的生态效益，建立良好生态环境[8]。在本文研究是影响植被水土流失的因素，为治理林下土壤发育提供理论依据[9]。研究方法主要采用三维激光扫描仪定期监测侵蚀沟发生及发展过程，建立林下地形DEM和植被影像模型，通过比较前后两次地形推算侵蚀量，并结合降雨观测数据，建立林下侵蚀沟发育模型。依据三维激光扫描点云数据，建立侵蚀沟模型。
2. 三维激光扫描技术
三维激光扫描技术的测量原理是由激光脉冲二极管发射的激光脉冲，经过旋转棱镜，射向目标，然后通过探测区，接收并记录反射回来的激光脉冲信号来捕获数据，最后经过软件后处理建模输出。
3.实例应用
3.1 监测区域概况
监测地区位于江西省吉安县登龙乡大塘村，该实验地位于吉泰盆地边缘的低丘区，植被以马尾松纯林为主，在此土地上选择有代表性的地块，马尾松林下发育有浅沟，林下地表裸露，属中亚热带季风湿润性气候区。全市多年平均气温为17.1℃，多年平均降水量为1487毫米。土壤类型主要有红壤、山地黄壤，红壤分布于全区丘陵和坡地，占全区土壤总面积60%以上，主要由第四世纪浅变质岩发育而成，腐殖质层厚3-20厘米，有机质含量1-5%，PH值4-7偏酸。
3.2数据的采集与处理
（1）野外扫描
三维扫描监测实验进行2期，第一次时间为2016年9月20日，第二次时间为2016年10月21日，当中下过一次大雨，后期将继续监测其变化情况。扫描区域面积较大，建立了21个测站点，再将扫描仪安置在测站点上经行扫描，其扫描仪器的操作流程：仪器位置设置→严格整平→严格对中→新建站点→扫描。这个过程要求严格对中整平，因为对中整平时的误差会对坐标产生较大影响，因此在后期将采用强制对中装置来提高精度。
（2）内业的数据处理
对野外监测扫描数据处理过程如下：首先是把三维激光扫描仪中的点云数据导入RiSCAN PRO软件，其次是输入每个测站点坐标，最后通过RiSCAN PRO 软件对每站扫描点的云数据进行粗拼与精拼过程，拼接精度达到5毫米以内。在软件中对拼接好的点云数据经行分割提取实验区域。对已经割取的实验区域经行建模
4水土流失DEM的数据分析
由于实验场地范围较大，为了便于分析比较，截取部分马尾松林山坡区域进行表面变形比较，范围为25.5m×11.1m。2016.9.21扫描DEM局部放大图，建立表面光滑的DEM和2016.10.20扫描DEM局部放大图，采样范围为10cm*10cm*5cm，每个采样点取土量约为0.006m3。截取范圍及两次比较填挖范围建立的DEM比较模型，可判断出采样点的数量与位置分布情况，与实际山坡情况一致。用Geomagic qualify软件建立模型比较，其中堆积基本在3cm以内，沟渠堆积并没有很大，也没有形成大面积集中的堆积变化，显示边坡体水土流失情况基本稳定。
5.结束语
通过三维激光扫描技术在水土保持的应用，建立DEM数据比较反应水土流失情况，有效的显示水土流失变化趋势，为水土保持措施提供精确的参考。
参考文献：
1.肖海， 夏振堯， 朱晓军，等.三维激光扫描仪在坡面土壤侵蚀研究中的应用[J]. 水土保持通报， 2014， 34（3）：198-200.
2.徐茂林， 高延东， 张贺，等.三维激光扫描技术在露天矿边坡监测中的应用[J]. 辽宁科技大学学报， 2015（3）：217-220.
3.赵欣.铁矿工程水土保持方案研究[J]. 河南水利与南水北调， 2015（15）：30-31.
4.臧春雨.三维激光扫描技术在文保研究中的应用[J].建筑学报，2006（12）：54-56.
5.王莫.三维激光扫描技术在故宫古建修缮工程中的应用研究[J].世界建筑，2010（9）：146-147.
6.李兆堃，严勇.三维激光扫描在工程测量中的应用研究[J].苏州科技学院 学 报：工程技术版，2010，22（1）；48-52 .
7.王文艳.堤防管理中水土保持对策研究[J]. 中国农业信息月刊， 2015（8）.
8.郝宗才.水土保持措施及效益分析[J]. 工程技术：文摘版：00283-00283.
9.王晓文.对水土保持中工程措施的研究[J]. 科技展望， 2015（14）.
关键词：三维激光扫描仪、水土保持、野外扫描、坡面
引言
三维激光扫描技术是一个使用激光和像机捕获坐标与图像信息的高精度立体扫描技术，它通过激光扫描测量的方法，大面积、高分辨率快速获取被测对象的表面三维坐标数据[1]。三维激光扫描技术可深入复杂空间环境进行扫描，实现各种不规则实体三维数据采集，从而快速构建目标的三维模型[2]。随着该项技术的不断成熟，能够实时高效地完成扫描工作，提高了三维建模的精度[3]，在文物保护[4]、古建筑修复[5]、工程建筑[6]、地形测绘中得到了广泛的应用，本文对三维激光扫描技术在水土保持中的应用进行介绍。
1.水土保持研究方法
水土保持的目标为防治水土流失[7]，保护、改良与合理利用水、土资源，维护和提高土地生产力，减轻洪水、干旱、风沙灾害，有利于充分发挥水、土资源的生态效益，建立良好生态环境[8]。在本文研究是影响植被水土流失的因素，为治理林下土壤发育提供理论依据[9]。研究方法主要采用三维激光扫描仪定期监测侵蚀沟发生及发展过程，建立林下地形DEM和植被影像模型，通过比较前后两次地形推算侵蚀量，并结合降雨观测数据，建立林下侵蚀沟发育模型。依据三维激光扫描点云数据，建立侵蚀沟模型。
2. 三维激光扫描技术
三维激光扫描技术的测量原理是由激光脉冲二极管发射的激光脉冲，经过旋转棱镜，射向目标，然后通过探测区，接收并记录反射回来的激光脉冲信号来捕获数据，最后经过软件后处理建模输出。
3.实例应用
3.1 监测区域概况
监测地区位于江西省吉安县登龙乡大塘村，该实验地位于吉泰盆地边缘的低丘区，植被以马尾松纯林为主，在此土地上选择有代表性的地块，马尾松林下发育有浅沟，林下地表裸露，属中亚热带季风湿润性气候区。全市多年平均气温为17.1℃，多年平均降水量为1487毫米。土壤类型主要有红壤、山地黄壤，红壤分布于全区丘陵和坡地，占全区土壤总面积60%以上，主要由第四世纪浅变质岩发育而成，腐殖质层厚3-20厘米，有机质含量1-5%，PH值4-7偏酸。
3.2数据的采集与处理
（1）野外扫描
三维扫描监测实验进行2期，第一次时间为2016年9月20日，第二次时间为2016年10月21日，当中下过一次大雨，后期将继续监测其变化情况。扫描区域面积较大，建立了21个测站点，再将扫描仪安置在测站点上经行扫描，其扫描仪器的操作流程：仪器位置设置→严格整平→严格对中→新建站点→扫描。这个过程要求严格对中整平，因为对中整平时的误差会对坐标产生较大影响，因此在后期将采用强制对中装置来提高精度。
（2）内业的数据处理
对野外监测扫描数据处理过程如下：首先是把三维激光扫描仪中的点云数据导入RiSCAN PRO软件，其次是输入每个测站点坐标，最后通过RiSCAN PRO 软件对每站扫描点的云数据进行粗拼与精拼过程，拼接精度达到5毫米以内。在软件中对拼接好的点云数据经行分割提取实验区域。对已经割取的实验区域经行建模
4水土流失DEM的数据分析
由于实验场地范围较大，为了便于分析比较，截取部分马尾松林山坡区域进行表面变形比较，范围为25.5m×11.1m。2016.9.21扫描DEM局部放大图，建立表面光滑的DEM和2016.10.20扫描DEM局部放大图，采样范围为10cm*10cm*5cm，每个采样点取土量约为0.006m3。截取范圍及两次比较填挖范围建立的DEM比较模型，可判断出采样点的数量与位置分布情况，与实际山坡情况一致。用Geomagic qualify软件建立模型比较，其中堆积基本在3cm以内，沟渠堆积并没有很大，也没有形成大面积集中的堆积变化，显示边坡体水土流失情况基本稳定。
5.结束语
通过三维激光扫描技术在水土保持的应用，建立DEM数据比较反应水土流失情况，有效的显示水土流失变化趋势，为水土保持措施提供精确的参考。
参考文献：
1.肖海， 夏振堯， 朱晓军，等.三维激光扫描仪在坡面土壤侵蚀研究中的应用[J]. 水土保持通报， 2014， 34（3）：198-200.
2.徐茂林， 高延东， 张贺，等.三维激光扫描技术在露天矿边坡监测中的应用[J]. 辽宁科技大学学报， 2015（3）：217-220.
3.赵欣.铁矿工程水土保持方案研究[J]. 河南水利与南水北调， 2015（15）：30-31.
4.臧春雨.三维激光扫描技术在文保研究中的应用[J].建筑学报，2006（12）：54-56.
5.王莫.三维激光扫描技术在故宫古建修缮工程中的应用研究[J].世界建筑，2010（9）：146-147.
6.李兆堃，严勇.三维激光扫描在工程测量中的应用研究[J].苏州科技学院 学 报：工程技术版，2010，22（1）；48-52 .
7.王文艳.堤防管理中水土保持对策研究[J]. 中国农业信息月刊， 2015（8）.
8.郝宗才.水土保持措施及效益分析[J]. 工程技术：文摘版：00283-00283.
9.王晓文.对水土保持中工程措施的研究[J]. 科技展望， 2015（14）.