FARO三维激光扫描仪沙丘监测

三维空间信息获取，其实质是空间定位数据的采集。三维空间信息获取对于我国沙漠迁移，沙尘暴等自然灾害有着非常重要的作用。多年来沙漠迁移，沙尘暴等自然灾害给国家造成重大的经济损失，土地荒漠化作为****环境问题**，已成为当今社会普遍关注的热点，对沙漠的监测变得刻不容缓。对于沙丘检测传统的变形监测方法有：GPS高进度定位、三维坐标测量、全站仪制图等。单点采集三维坐标方法效果低，复杂场地工作时间长，对海量数据描述难以详尽；利用光学三维数据模型由于采集数据的硬件设备及后期处理等存在操作繁琐、误差较大及数据质量不稳定的问题。利用三维激光扫描技术对沙丘进行检测是目前国际上较先进的测量方法之一，三维激光扫描仪可以快速地以毫米级采样间隔获取实体表面点的三维坐标并以“点云”数据形式存储到计算机中。它可以快速建立目标的三维模型并提取线、面、体等制图数据，实现“实景复制”。传统的单点数据采集方式得以改变。此次实验就是将三维激光扫描技术与沙漠监测**的结合在一起，大大提高了工作效率，三维激光扫描技术能够提供扫描物体表面的三维点云数据，可以获取高精度高分辨率的数字地形模型，通过对比，实现对沙丘的移动监测。在环境保护的基础上，还可以合理开发和利用沙丘，改善沙区气候，防治荒漠化，促进周边地带农牧林业生产快速发展。
二、精度及其影响要素分析
地面激光三维扫描的精度主要受到来自仪器本身和外界环境的影响。包括：步进器的侧叫精度、仪器的测时精度，激光信号的信噪比、激光先好的反射率、回波信号的强度、背景辐射噪声的强度、激光脉冲接受器的灵敏度、仪器与北侧点间的距离、仪器与北侧目标面形成的角度等等。
地面激光三维扫描的采样数据的精度主要取决于激光光斑的尺寸和光斑的点间距。被测物的距离越近，光斑越小分辨率越高，相应的测量精度就越高，反之则月低；在设计方案时一定要予以考虑的会造成距离影像的盲点，这也是测绘时应予避免或采取适当方式予以补偿的。
三、外业数据采集
为了保证测量的基准统一，必须保证基准点的稳定性，定期进行测量、分析，工作基点与测量基准点间也必须进行测量，已得到工作基点的坐标值，同时可根据坐标值的差异，判断工作基点的稳定性。然后提取变形信息，进行变形数据分析。
1、 数据采集
将选择一个比较典型的区域即沙漠中的河道，进行两次对比扫描。
**次扫描时，需要考虑设置*性控制标靶。控制标靶是拼合各次扫描点云的基准点，也是网格坐标与仪器内部坐标的转换媒介。考虑到沙漠气候干旱多风，将固**（例如树木）作为控制点虽稳定不变，但对于扫描的整体控制并不合适，因此，选择在几个重点位置打深桩设置若干个成员，以确保风吹、沙丘流动等可变因素干扰，再以其作为控制点对要监测的区域进行高精度扫描。相隔30天左右后，或者一次大风等大的气候变化后，用同样的仪器，设置同样的精度，对同样的位置根据**次的控制点进行*二次扫描。将扫描后的点云数据存入计算机进行后期处理。
2、 数据拼接及坐标转换由于所获得的不同视角的扫描点云数据都是以扫描仪位置为参考点的独立坐标系统，因此必须对所获取的扫描点云数据进行拼接及坐标转换使扫描数据坐标与大地坐标一致。
点云拼接的误差对沙丘监测符合变形监测的要求。整个拼接好的点云数据坐标是以**站导入数据的局部坐标为基准的相对坐标系统，为使点数据坐标与大地坐标一致，GPS对控制点进行测量，得到其大地坐标，将得到的特征点的地理坐标，导入到 软件中，形成一个具有地理坐标系的ScanWorld，然后以此 ScanWorld作为基站，将拼接好的点云数据与基站再次拼接，从而完成相对坐标系向大地坐标系的转换。
四、数据处理
对三维数据去噪。外业扫描时，点云图像中采集。