前言

隨著人類(lèi)生活方式的改變和城市化建設(shè)帶來(lái)的影響，越來(lái)越多珍貴的資源消失在歷史的長(zhǎng)河中。而溶洞，是在漫長(zhǎng)地質(zhì)歷史中形成的，是在流水的侵蝕、沖蝕、溶蝕和重力崩塌作用下形成了浩大的洞穴空間，往往洞內(nèi)廊道交錯(cuò)，沉積物豐富，造型變幻多姿，異彩紛呈，一般幾萬(wàn)年到幾十萬(wàn)年的時(shí)間才會(huì)累積形成直徑約 1m 的石鐘乳，屬于不可再生資源。

因此，溶洞資源脆弱、不可替代且易被損壞，這些特點(diǎn)讓溶洞資源在開(kāi)發(fā)和管理上存在困難，

如果開(kāi)發(fā)不當(dāng)，易導(dǎo)致喀斯特溶洞遭受損壞。因此無(wú)論是其作為旅游資源的經(jīng)濟(jì)價(jià)值還是作為地質(zhì)學(xué)的研究?jī)r(jià)值，都要求我們正確處理好溶洞資源的開(kāi)發(fā)和保護(hù)的關(guān)系，這樣才能實(shí)現(xiàn)資源的可持續(xù)發(fā)展。

通常，喀斯特溶洞內(nèi)部環(huán)境復(fù)雜，鐘乳石林立、洞中多支流且空間狹小，如采用常規(guī)工程測(cè)量方法，如使用全站儀測(cè)量等，易受洞體環(huán)境影響，大量的死角將無(wú)法測(cè)量，特別是在溶洞深，洞壁筆直，陡峭，ZD和Z小直徑差異大的情況下，布設(shè)測(cè)站難度增加。

而使用地面三維激光掃描儀進(jìn)行洞體測(cè)量，其可以不受時(shí)間和地點(diǎn)的限制來(lái)對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行測(cè)量工作獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)，只要具有激光反射信號(hào)，便可得到目標(biāo)物的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，且高速的采樣速度非人工操作全站儀測(cè)量所能比擬，同時(shí)還解決了傳統(tǒng)測(cè)量存在的安全性隱患等問(wèn)題，

因此三維激光掃描在溶洞掃描工作中具有效率高、確保溶洞數(shù)據(jù)的JZ度的優(yōu)勢(shì)，為溶洞測(cè)繪提供了重要的技術(shù)保障。

三維掃描應(yīng)用方向案例

一、為溶洞景區(qū)開(kāi)發(fā)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐

在天然溶洞開(kāi)發(fā)過(guò)程中使用三維掃描掃描溶洞，獲取溶洞的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

溶洞內(nèi)部狹長(zhǎng)、封閉、形狀不規(guī)則，點(diǎn)云分布不明顯。因此需要在制定掃描計(jì)劃時(shí)考慮到點(diǎn)云分布不均會(huì)導(dǎo)致測(cè)得的數(shù)據(jù)密度差異，以及其帶來(lái)的噪聲點(diǎn)增加等影響。

天然溶洞在未開(kāi)發(fā)建設(shè)前一般內(nèi)部不具備照明條件，但是三維掃描本身不需要任何光照條件都能工作，沒(méi)有光干擾的情況下反而更好。（使用Trimble X7或者 Trimble TX系列都是很好的選擇）

歡迎點(diǎn)擊上圖查看Trimble TX設(shè)備詳情

三維掃描是360度無(wú)死角的掃描，在洞內(nèi)可視條件不佳的情況下也不用擔(dān)心漏測(cè)。

獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)后可以使用點(diǎn)云封裝獲得三角網(wǎng)格文件，可以直接導(dǎo)入到3Dmax或者M(jìn)ars里進(jìn)行使用。也可以通過(guò)點(diǎn)云得到各個(gè)高層上的點(diǎn)云切片，可以導(dǎo)出正射影像得到各個(gè)任意高層上的輪廓圖。

二、工程量核算

二是主要針對(duì)景區(qū)的人工或者半人工溶洞，在建設(shè)完成后，需要對(duì)工程量進(jìn)行核算。

傳統(tǒng)方法是采取貼報(bào)紙或者簡(jiǎn)單測(cè)量尺寸后進(jìn)行增比例估算，誤差較大。而三維掃描可以不論物體的形狀，都可以掃描得到高精度的點(diǎn)云，再通過(guò)點(diǎn)云進(jìn)行封裝形成三角網(wǎng)格，可以得到被掃描物體的網(wǎng)格模型，再通過(guò)Geomagic軟件的自動(dòng)化計(jì)算功能可以得到被測(cè)物體的表面積。

這種方案也可以用在其他收方中去，如滬敖之前使用三維掃描在土方體積測(cè)量及質(zhì)量測(cè)量的應(yīng)用（歡迎點(diǎn)擊下圖查看）及雕塑群的核算。

點(diǎn)擊查看案例：掃描應(yīng)用于在土方體積測(cè)量及質(zhì)量測(cè)量

點(diǎn)擊查看：滬敖雕塑群表面積核算案例

結(jié)語(yǔ)

巖溶洞穴是一種特殊的旅游資源，對(duì)其進(jìn)行開(kāi)發(fā)是一個(gè)系統(tǒng)工程，其開(kāi)發(fā)有別于房屋建筑、機(jī)器制造，其不確定性大，沒(méi)有明確的標(biāo)準(zhǔn)，因此，怎么在后續(xù)的洞穴開(kāi)發(fā)中，在保護(hù)好溶洞生態(tài)環(huán)境的前提下，增強(qiáng)溶洞內(nèi)景觀的可欣賞性和趣味性，達(dá)到增強(qiáng)對(duì)游客的吸引力，改變同質(zhì)化的旅游景點(diǎn)模式，是溶洞旅游的發(fā)展方向。

三維激光掃描技術(shù)在空間信息獲取方面迅速發(fā)展，其可以深入到復(fù)雜的環(huán)境和現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行掃描，并直接將各種大型的、復(fù)雜的、不規(guī)則實(shí)體的三維完整數(shù)據(jù)采集下來(lái)，從而快速重構(gòu)出掃描物體的三維模型，三維掃描為洞穴測(cè)量提供了新的技術(shù)手段。

通過(guò)三維激光掃描儀獲取溶洞內(nèi)部點(diǎn)云數(shù)據(jù)信息，一方面可以將溶洞景點(diǎn)的數(shù)字化資料保存，對(duì)后期的深化設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，還可以為計(jì)量工作提供便利，更可以通過(guò)對(duì)溶洞內(nèi)地形和景觀特征建成三維立體模型， 在現(xiàn)有的保護(hù)和宣傳基礎(chǔ)上提供更多的拓展和有益的補(bǔ)充，通過(guò)信息的可視化和開(kāi)放共享進(jìn)一步促進(jìn)溶洞旅游景觀的保護(hù)和宣傳工作。

滬敖3D是一家致力于三維數(shù)字化行業(yè)解決方案的技術(shù)型企業(yè)，擁有豐富的三維項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，公司以行業(yè)應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn)，為客戶(hù)提供三維數(shù)字化采集、三維數(shù)據(jù)處理、三維數(shù)據(jù)管理等一系列應(yīng)用服務(wù)。

滬敖3D擁有結(jié)構(gòu)光拍照式三維掃描儀、手持三維掃描儀（大小空間）、地面三維激光掃描儀、無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量、3D打印等多種技術(shù)手段，從幾厘米到幾百米的物體或三維空間，從幾個(gè)微米到幾個(gè)厘米的精度，滬敖均可提供涵蓋軟硬件產(chǎn)品和項(xiàng)目服務(wù)的完整解決方案。

滬敖3D目前主要服務(wù)于制造業(yè)（汽車(chē)、航空航天、船舶、模具、鑄造以及各種機(jī)械）、建筑業(yè)（建筑設(shè)計(jì)、施工、裝修等）、文化遺產(chǎn)（博物館、古建筑、考古等）、數(shù)字化工廠、JY公共安全、影視制作、教育等行業(yè)。提供質(zhì)量檢測(cè)、三維建模、逆向工程、數(shù)字存檔、GD/T分析、有限元分析、虛擬安裝、干涉分析、工程測(cè)繪、形變監(jiān)測(cè)、3D打印等技術(shù)方案。