水利
电子沙盘的制造|建立与办理|防洪抗灾｜河流管理｜农田水利设计|上风特点|
兴利除害是建立水利工程的初志，但水利工程一样平常都十分雄伟、建立工夫长，工程所属的流域范畴通常也很大，有的乃至超过数个省份，因而，无论是工程建立初期的勘探、施工照旧工程完工后的维修和羁系，在工夫和空间跨度上都市面对诸有多难题。而LiDAR具有可以疾速获取三维空中信息且不必要少量空中控制点、不受气候影响等好处，在水利事情中势必会发扬越来越紧张的。
电子沙盘(electronicsandtable)是绝对于传统的实物沙盘(materialsandtable)模子而言的，也称为数字沙盘(digitalsandtable)或假造沙盘(virtualsandtable)，又称三维GIS。电子沙盘是集天文信息体系、盘算机、假造实际、可视化技能和多媒体技能于一体的高新技能产品，为利用者提供一个及时、可交互操纵的假造实际情况。它不但可以观察真实的地形地貌，而且具有易于加工处置、在肯定的辨别率范畴内可以恣意缩放等诸多好处。电子沙盘不但可以使大众对工程举行更片面和更直观地理解，还可以为决议计划者提供根据和参考。
电子沙盘是基于影像数据、数字高程模子以及其他矢量数据设计的，而这正是LiDAR的优点，由于LiDAR不但可以取得高精度的数码影像，并且可以疾速获取高精度的DEM。电子沙盘的制造原理是，起首对DEM、遥感影像等举行处置并对地物模子举行制造和叠加，然后在GIS平台底子上举行二次开辟，完成相干剖析功效。
电子沙盘在水利中的使用远景非常宽广，我国已建成了7大流域的电子沙盘。依据LiDAR取得的高精度DEM和DOM，可以在ARCGIS软件中制造了江河的电子沙盘，如图4-1所示。电子沙盘不但可以经过周游欣赏流域的水系和河流信息，还可以取得等高线、河流剖面图和坡度坡向等信息，并可间接举行量测，交融矢量数据和专题数据后还可以提供进一步的盘问功效。
图 河道电子沙盘
LiDAR在工程建立和建成后的办理中都能发扬较好的作用，次要包罗：
1）工程勘察
水利工程许多都建在较为偏远的地方，地形十分庞大，交通和通讯条件偶然也不睬想，给丈量事情带来很大难。这时，勘察职员可以经过LiDAR取得的辨别率优于0.2米的正射影像图明晰地判读测区的地物属性，将DEM和激光点云天生的等高线套合来举行剖析盘算，可以确定大坝的地位及建立高度，并能模仿库区吞没范畴。
2 )建立情况评价
LiDAR取得的高辨别率正射影像，联合点云可以进一步举行水体、植被和地形的提取剖析，可用于工程的建立情况评价。
3)工程建立三维可视化办理
大型水电站的建立周期很长、技能庞大，设计方案的专业性也较强，因而整个项目标设计、施工、监理、办理等各个关键和部分的无效的和谐、共同十分紧张。开辟一个基于电子沙盘的三维大型水电站办理体系可以完成项目设计的可视化和施工进度的直观化，为项目标办理提供一个无效的支持平台，以进步工程设计、施工和办理的服从。体系可以完成水电站底子空间数据和设计数据的办理、水电站办法的三维仿真、工程建立进度的三维模仿、工程丈量以及库区吞没剖析和库容盘算等。体系为大型水利办法开工、建立、办理和决议计划提供强无力的技能支持，决议计划者可以更为直观、微观地理解整个大坝的计划建立状况。
4)建成后的信息化办理
工程建成后，交融了天文信息数据和水利专题数据的电子沙盘可以完成对工程的信息化办理。水利工程的选址对水流、地形阵势等都需仔细思索，可以依据某河流的点云提取了DEM，如图所示，依据高精度的DEM辅以等高线和剖面剖析等手腕，可以举行工程的优化选址。
图 LiDAR用于工程的优化选址
对江河道域的险情评价必要创建在真实正确的底子数据上， LiDAR数据可以帮忙j9九游会剖析植被的掩盖生长状况；堤坝和山体的坡度；堤坝险情剖析评价；分水线和流向剖析等；从点云可以剖析出正确植被高、植被冠和植被范畴等信息，为江河道域的生态情况评价提供正确的数据底子。堤坝和山体的坡度统计剖析可以有利于对险情做出评价。数字高程模子与江河道域的水情、雨情和地点地域的人文和经济信息相联合还可用于展望天下和部分流域的大水开展趋向、大水吞没范畴、吞没丧失。这些展望可以协助j9九游会在物资储备职员设置装备摆设和救灾步伐等方面事后做好预备以延长救济工夫增加灾祸丧失。
图 激光点云准确获取地物坐标和高度
激光点云可以明晰表现出修建、树木和地表，提供了可间接从三维点云获取坐标信息，制造专题舆图提供底子数据。
经过数字高程模子可以帮忙举行吞没剖析，对引导防灾减灾提供决议计划的底子数字数据。
图 坡度和横断面
经过数字高程模子可以帮忙举行地形坡度的丈量，断面丈量，间隔丈量，对引导防灾减灾提供决议计划和改革的底子数字数据。
图 流域面与合水线提取
数字高程模子可以帮忙j9九游会剖析地形的流域面积以及汇水线，为防灾救灾提供水流的搜集道路。针对性的举行管理。
已往河堤的测绘每每接纳全站仪作业的办法，但这必要空中控制点，并且服从低，更紧张的是，河道的岸线一样平常都很长，在地形庞大地域，全站仪很难顺遂作业，而LiDAR不必要少量空中控制点，可以疾速获取流域三维信息，是传统办法难以企及的。LiDAR不但可以举行沿岸堤防的反省，还可以用来举行地貌形状、表面外形、阵势变革、地质结构和斜坡特性等剖面剖析，可以对恣意偏向上的两点依据其地点的等高线表现的差值宁静距盘算坡度，可以举行外表面积和挖填方量的盘算。关于规矩的堤防，还可以经过建模取得较为正确的三维信息。
如图4-3所示为右江的原始LiDAR数据，图4-4为使用Terrasolid提取的大堤剖面设计参数。由于堤防的设计要思索地形、地质和堤基等，以是LiDAR不但可以用于堤防的设计，还能为堤防的检验和维护提供根据，因而，LiDAR在堤防的设计与维护中具有紧张的使用代价。
图 右江堤坝点云数据
图 堤坝的剖面设计参数
电子沙盘可以用于农田水利设计，将右江某堤防左近农田的LiDAR数据制造成了电子沙盘，并在ARCGIS中绘制了农田水利设计表示图，如图4-5所示。LiDAR在农田水利中的详细使用如下：
（1）选择浇灌方法：浇灌方法的选选择思索地形，而电子沙盘可以再现三维地形场景；（2）管道部署：DOM可以举行地物的辨认，为农田水利中渠系管道的部署提供参考，并且DEM也会在庞大地形的管网部署中发扬共同的作用；
（3）水力盘算：浇灌对水源水位及水量都有要求，确定浇灌打水方法时要满意浇灌所必要的控制高程，而电子沙盘中的断面量测、坡度和坡向剖析功效可以为浇灌中水头丧失的盘算提供根据；
（4）地皮使用布局设计：关于灌区地皮使用布局设计，应依据控制范畴内的地形、地貌特点，电子沙盘也能为此提供参考。
图 电子沙盘用于农田水利设计
与传统丈量办法比力，机载LiDAR技能用于水利工程的突出特点和明显前进有：1. 作业情况的顺应范畴更广。尤其关于植被茂密以及无人区，传统平面航测由于无法布设像控每每无法举行，人工外业工测也是很难进入，但关于机载LiDAR而言，则无须此挂念；2. 丈量精度更高。尤其是关于植被掩盖较多地域，由于激光具有肯定的穿透才能，可以获取到更高精度的地形外表数据，航空拍照丈量作业办法必要作业职员估量树高，方可获取到地形外表数据，因而其丈量偏差较大，尤其是高程精度；
3. 水利行业建立愈加准确，投资精密控制，无效增加丛林砍伐、农田占用、衡宇拆迁及大水吞没等，最大限制制止水利抵牾。高精度DEM数据、DOM数据以及激光点云数据的支持，使得对地形地物的判读、空间信息的量测与获取愈加正确和便捷，诸如房高、树高以及流域面积等信息可借助激光点云数据利便地主动提取，有利于在水利建立历程中对一些紧张地物的避让，譬如公路、乡村、计划区、古刹、榕树、矿区等，设计职员可以愈加准确过细地举行控制，愈加精密地控制工程投资；
4.水利建立服从更高。机载激光雷达数据处置主动化水平更高，无须举行航外业像控丈量。三维场景愈加传神，可利便举行全线周游以及多视角察看，便于全体掌握项目。
