三维激光扫描是一种先进的全自动高精度立体扫描技术，可实现对目标无接触性的快速扫描，同时将获得的点云信息快速转换成计算机可以处理的数据的高效测量方式，目前在国内外水利方面得到广泛应用。

    三维激光扫描仪系统本身主要包括激光测距系统和激光扫描系统，同时也集成CCD和仪器内部控制和校正系统等。在仪器内，通过两个同步反射棱镜快速而有序地旋转，将激光脉冲发射体发出的窄束激光脉冲依次扫过被测区域，测量每个激光脉冲从发出经被测物体表面再返回仪器所经过的时间（或相位差）来计算距离，同时扫描控制模块控制和测量每个脉冲激光的角度，最后计算出激光点在被测物体上的三维坐标。

    三维激光扫描仪按照扫描方式可分为脉冲式扫描和相位式扫描两种。脉冲式扫描仪扫描距离远，最远可达几公里，多用于地形测绘、三维数字城市等领域；相位式扫描仪扫描距离近，但是扫描速度快、精度高，多用于高精度的工业测量以及形变监测等。

    在水利系统，高精度的相位式扫描仪尤其适用于大桥大坝形变监测、水电站隧道工程、水库容积测算、河道三维建模等。

作业流程

    三维扫描仪的外业非常简单，只需要设立标靶和外业扫描两步即可。但是摆设标靶时尽量合理布局，使最少的摆站能够扫描最全面的数据。同时如果需要将扫描坐标与地方坐标相结合，只需将扫描仪架设几站到控制点上，或者将标靶球置于控制点上，在后期处理时赋予准确的地方坐标即可。

    内业工作分基本处理和后处理两部分。基本处理是将从三维扫描仪上拷贝出来的数据进行拼站处理、导出格式数据等。后处理是根据实际需求生成线画图或者三维建模数据，要得到这样的数据需要进行滤波去噪、抽稀、矢量提取、点云封装、三维建模等过程。

    Z+F三维激光扫描仪是相位式扫描之一，产于德国，其最高扫描速率可达101万点/秒，最高扫描精度可达0.3毫米，能将物体形变精确表现出来。

桥梁变形监测

    常规方法使用GPS或者测量机器人只能对个别点位进行监测，而不能对全部整体做出评判。采用三维激光扫描仪可以采集面状点云数据，通过两次的三维点云数据进行叠加分析，得到形变量数据，通过颜色的变化能够更直观反映物体不同地方的变化数据。

无锡某大桥桥面形变监测

隧道变形监测

某引水隧道点云数据

大型水电站水坝监测

广东某大坝监测

水利系统仿真模拟

拱坝水压作用下横河向位移模拟分析

输水渡槽沉降模拟分析

水库容积测算

水库容积测算

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