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三维激光扫描及水下多波束一体化系统

在碧流河水库地形图测量中的应用

摘要：测绘技术在经过多年的技术变革后得到了长足发展，无人机测绘，三

维激光，多波束声呐测绘等高新技术在测绘各个领域也开始成熟应用，随着测绘

技术的大力发展水利方向的测绘应用也从传统的全站仪，RTK等数据获取手段演

变为采用无人机，三维激光扫描等多种高效、高精度的三位一体高新技术手段进

行测绘。

关键词：水利测绘三维激光扫描多波束水上水下一体化测量

碧流河水库位于辽宁省普兰店市、庄河市和盖州市的交界处，是大连市最大

333

的水源地。水库最大库容为9.34亿m，正常蓄水量7.14亿m，死库容0.7亿m，

2

集水面积2085km，占流域面积的74.1%。

本次项目的测绘内容及三维数据分析应用：

⑴库区75m高程范围内1:2000数字化地形图测绘，库区测量区域面积

2

120km，南北直线距离45km，平均宽度3.2km。

⑵建立水上水下三维数字地面模型。

⑶进行水库库容量、清淤量计算。

⑷对水库大坝变形监测、建立数据档案。

1工程测绘难点

1.1地势错综复杂，山地地形为主

碧流河水库测区范围较大，库区周围以高山，丘陵为主，植被茂密，地势错

综复杂，流入库区河流繁多，沟壑纵深，库区区域植被覆盖较密，通视条件差。

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库区部分地区因水体冲刷形成陡崖，地势较为险峻，常规人工接触式测量，劳动

强度大、风险高、效率低，无法高质量完成测量任务。

解决方案：

结合库区实地情况采取人工架设固定扫描和移动船载惯导测量两种作业方式。

人工固定扫描采取vz-1000三维激光扫描仪与RTK相结合的作业方式。其中，

RTK主要测量部分困难隐蔽地区，以及房屋、道路，vz-1000三维激光扫描仪主

要用于获取整个测区点云模型。

移动船载惯导激光扫描作业方式采集库区水域边缘冲刷的陡崖及水域外围人

员无法到达的陡峭山地数据。

1.2建立水上、水下三维数字地面模型

2

碧流河水库水面海拔高度52m，水域面积19.32km，水域面积较大，形状狭

长，水域平均宽度1km，平均水深18m，传统的测深锤+rtk法、水下单波束等测

量方法，精度差，单次作业范围小，作业效率低，人员劳动强度大，无法精确测

绘库区水下的地形地貌。

解决方案：三维激光扫描仪+GNSSRTK+惯性导航INS+POSMV集成系多源数

据融合系统+多波束数据采集系统。本次测量采用先进的美国sonic2024多波束

水下地形测量系统，该系统具有高效率、高精度和高分辨率的水下面状地形测量

技术，是目前水下最先进的测绘技术，可以得到高精度的水下三维地形数据，可

达到超高分辨率1.25cm。

1.3船载扫描模式的误差

误差来源：艏摇、横摇、纵摇带来的姿态误差；平面位置误差。

解决办法：

POSMV将GNSS数据与IMU的角速度和加速度数据进行融合，从而提供稳定而

又精确的定位和定向数据。

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