9.6.1 项目背景
阳江核电站位于广东省阳江市东平镇，规划建设六台百万千瓦级或更大容量的核电机组，分二期至三期建设，是国家“十五”计划的重要能源项目之一。首期建设两台机组，预计2007年开工，2012年左右投入商业运行，图9-1为阳江核电站规划示意图。
建设阳江核电站是中国广东核电集团有限公司在成功建设和运营大亚湾与岭澳两座核电站的基础上实施“以核养核，滚动发展”战略的又一重大举措。阳江核电站建设完成后，不仅可以改善广东电力产业结构，满足广东电力负荷不断增长的需求，而且对国家正在实施的能源结构调整也具有十分积极的意义。
图9-1 阳江核电站规划示意图
为了科学、高效地对阳江核电站建设工程场地的规划设计、施工管理、土方量计算和方案比选等进行把控，阳江核电站建设管理部门决定采用激光雷达测量技术对水库库区及进场公路原始地形、地貌进行高精度三维空间数据采集，基于三维可视化的专业系统，为阳江核电工程建设提供技术支撑。
9.6.2 项目作业区域及范围
该项目作业区域如图9-2所示，位于广东省阳江市东平镇境内，平均海拔高程80m左右，横跨区域主要以平原为主，地形起伏比较小。
图9-2 摄区范围示意图
9.6.3 技术要求及作业依据
该项目采用机载激光雷达测量技术对约23km2的电站建设工程场区进行航空摄影，提交满足比例尺为1∶2000要求的DEM、DOM、DLG和三维电子沙盘产品成果。
该项目作业主要技术依据为:
(1)《GPS辅助航空摄影技术规定》(试行)，2004年12月，国家测绘局;
(2)《1∶500，1∶1000，1∶2000比例尺地形图航空摄影规范》(GB 6962-86);
(3)《1∶500、1∶1000、1∶2000地形图图式》(GB/T7929-1995);
(4)《全球定位系统(GPS)测量规范》(GB/T 183141);
(5)《航空摄影技术设计规范》(GB/T 19294);
(6)甲方提出的项目技术要求;
(7)其他相关技术要求。
9.6.4 项目实施
1.技术流程
根据测区实际情况及成果要求进行航摄设计，使用机载激光雷达系统进行航空摄影测量，激光数据经过处理之后生成DEM，影像数据经过处理生成DOM，将DEM与DOM相叠加，在相关专业软件中进行浏览及实现相关功能。
2.技术实现
(1)控制网布设
由客户提供四个阳江独立坐标系的D级网GPS控制点，水准为珠江系水准，整个网形基本能覆盖测区。如图9-3所示，本项目共布设3个基站，测区布设2个，机场布设1个。4个控制点坐标作为地方坐标起算基准，并联测机场基站点。
图9-3 控制网布设
(2)航摄设计
测区航摄飞行设计从高效、经济的原则出发，综合考虑仪器设备的性能、地形、地势、高差、摄区形状、航高、航向重叠度、旁向重叠度和飞行协调等一系列要素进行设计。这次任务为面状飞行，共设计14条航线，在测区航摄过程中选择三条航线，每条航线飞行一个来回，用于后期数据检校。设计拍摄502张相片，相片航向重叠度设计为70%，旁向重叠度设计为40%;作业用时约两个半小时，一个架次就可以完成。
航线详细情况如图9-4所示。
图9-4 航线布设情况
(3)主要航摄参数
该项目主要航摄参数如下:
①搭载平台:运五—B型;
②仪器型号:LiteMapper-5600;
④飞行速度:180km/h;
⑤激光雷达扫描角:60°;
⑥激光发射频率:100000Hz;
⑦航空相机镜头焦距:50mm。
9.6.5 主要数据成果
1.DEM
激光数据经过分类处理，制作生成如图9-5所示的高精度DEM。
图9-5 DEM成果示意图
2.DOM
影像数据经过纠正处理，制作生成如图9-6所示的高分辨率DOM。
图9-6 DOM成果示意图
3.DLG
将DEM与DOM相叠加，结合野外调绘，制作生成如图9-7所示的地形图DLG。
图9-7 DLG成果示意图
4.三维电子沙盘
将DEM与DOM相叠加，制作生成如图9-8所示的数字三维电子沙盘。
图9-8 电子沙盘成果示意图
9.6.6 成果工程应用情况
只有充分挖掘激光雷达测量数据成果的应用价值，才能从另一个侧面真正体现激光雷达测量技术的先进性。这次三维激光雷达扫描成果已在阳江核电站建设工程施工管理过程中成功实现如下应用。
1.成功建立水库库区及全厂可视化三维数据查询电子沙盘
地面水库项目的电子沙盘成果真实再现水库两侧的地形、地貌，为大坝两侧的地基处理提供参考依据。特别是激光雷达测量系统采集的高精度数据能真实反映水坝两侧冲沟的地形、地貌情况，为大坝安全分析提供了重要参考依据，这是其他测绘手段无法企及的。
航飞采集生成的电子沙盘成果提供了如图9-9所示的直观三维场景视图，通过电脑即能直观、清楚地查看并分析出厂区封闭的边界条件、果园的分布情况、耕作道路的分布情
图9-9 可视化三维数据查询电子沙盘界面示意图
况及水淹情况模拟等信息。在此基础上可以开展许多有效应用，如在山林林地承包谈判和厂区封闭管理工作中，周边关系小组借助清晰、直观的三维场景视图，准确地分析了厂区封闭的山林工地承包范围和果树分布情况，在山林地承包的谈判过程中取得了主动，从而达成较满意的合作意向。
2.激光雷达数据与GIS管理系统的成功导入
三维激光点云经分类处理，除去地表附着物后制作生成整个征地区域的真实地形、地貌，然后通过数字化处理，成功导入GIS管理系统中，实现及时更新GIS管理系统中的原始数据。同时，通过三维激光点云数据与高分辨率影像结合(如图9-10所示)，替换GIS管理系统中传统的航片数据(如图9-11所示)，大大提高GIS管理系统中的图像清晰度和分辨率。也因激光扫描采集的激光点云密度远远高于原地形图的取点密度，使地形精度和土石方计算精度得到很大提高，土石方平衡工作也因此获得更加准确的数据支持。这项工作的突破为今后顺利实现厂区三维地形更新奠定了坚实的技术基础。
图9-10 三维激光扫描效果图
图9-11 原卫星图片效果图
3.土石方量精确计算
传统测量的土石方测算误差较大，通常达到20%甚至更高。由于激光雷达扫描获取的激光点密度大、精度高，同时在三维扫描的后期数据处理过程中，能快捷地除去建筑物、植被等地表附着物，有效地提高了三维地形模型的精确度。图9-12为土石方计算可视化界面截图。
根据实际应用结果情况，土石方的测算精度比传统测算方法可以提高5%左右。
图9-12 基于激光雷达数据的土石方量精确计算
在施工过程中，利用三维激光雷达扫描的成果先后进行主厂区第三期开挖土石方量的计算、东西平台二次转运土石方量的计算、人头区2#坑回填方量的计算，及专家村场地平整各方案土石方计算等工程项目中，为工程管理提供了较准确的数据支持，取得了较理想的应用效果。
4.地形图成果的应用
传统的地形图是通过测量人员在现场跑尺的方法来采集数据，特征地物通过现场记录的形式标识，常有出错的情况出现。激光雷达测量技术的运用，同步采集了高精度的三维激光点云数据和高分辨率数码影像数据，二者结合在室内就能快速准确地进行地形图数字化成图，大大减少了人工外业调绘工作，极大地提高了工作效率。
阳江核电站场区航摄制作生成的地形图资料，为水厂、人头区路网、砂石厂、专家村等项目的规划设计提供了现场准确的数据，并使多项不符合现场实际地形情况的原设计数据得到了纠正。
5.方案比选及教学培训
通过DOM与DEM叠加生成的如图9-13所示的三维电子沙盘成果，真实再现厂区原始地形、地貌，这是传统测量所没有的技术。在高精度的三维电子沙盘中，可以直观地进行规划方案比选、场地布设、数字化厂区浏览、教学培训和日常管理等工作。
6.工程参数查询
基于高精度的DEM和高分辨率DOM，在工程设计软件支持下，可以方便地进行建设工程上所需的各类参数查询，如三维坐标的查询、两点间距离的查询、区域面积查询、区域体积的查询、区域土石方挖填平衡标高的计算、挖方填方量的计算，等等，可以按设计路线生成纵剖面图、随意切割生成各种横断面图，以数字化的信息提供给下游的设计软件应用，如水淹模拟演示、水库库容计算，等等。
图9-13 规划方案比选
目前，这次机载激光雷达测量数据成果已在阳江核电站建设工程的设计规划、土石方计算、厂区封闭情况分析等工作中得到了有效的利用，虽然还处于浅层次的应用，但与传统人工、航测数据成果相比较，激光雷达测量数据成果的优势非常明显，取得的效果非常好。
随着阳江核电站建设工程的不断推进，相关配套专业应用软件的不断开发，阳江核电站激光雷达数据成果将在整个工程建设过程中愈加深入和广泛地应用，其价值也将不断地挖掘和体现，将为阳江核电站建设工程提供强有力的数据支撑。
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