تعیین فرسایش و زبری خاک و اندازه خاکدانه ها، پارامترهای اساسی و مهم در کشاورزی می باشند که می توانند بر خاک ورزی، کشت، جوانه زنی، سبز شدن گیاهان و جریان های آب سطحی اثرگذار باشند. هم چنین تهیه پروفیل بستر سیال به عنوان یکی از مسائل مهم در مهندسی هیدرولیک مورد توجه می باشد. در همین راستا مدل سازی سه بعدی برای بدست آوردن نقشه پایه از سطح خاک و بستر سیال و بررسی تغییرات آنها در طی زمان، یکی از اهداف مهم داده برداری غیرتماسی از سطح به شمار می آید که منجر به استخراج داده های دقیق تر و بررسی های اصولی تر می گردد. که این امر افزایش بازده و کاهش هزینه ها را در پی خواهد داشت. در این پژوهش، به منظور استخراج نقشه سه بعدی سطح خاک به روش غیر تماسی، دستگاهی طراحی و ساخته شد که از سه بخش اصلی قاب مکانیکی، سیستم کنترل حرکت و مکانیزم تصویربرداری تشکیل شده است. قاب مکانیکی دستگاه با استفاده از پروفیل های آلومینیومی در ابعاد 169×126 سانتیمتر و با چهارپایه که قابلیت تغییر ارتفاع بین 70 تا 100 سانتیمتر را دارند، ساخته شده است. برای استخراج نقشه، قاب دستگاه بر روی نمونه خاک مستقر شده و ثابت است و در داخل آن مکانیزم تصویربرداری به صورت رفت و برگشتی، با حرکت خطی سرعت ثابت تصویربرداری را انجام می دهد. مکانیزم تصویربرداری، از یک دوربین تصویربرداری و یک لیزر خطی قرمز تشکیل شده است و نیروی مورد نیاز برای حرکت خود را از یک موتور الکتریکی القایی 220 ولت، 60 دور در دقیقه دریافت می کند . سرعت حرکت در هنگام تصویربرداری4/2 میلیمتر در ثانیه است و در هر ثانیه 2 عکس دریافت می شود. نورپردازی این پژوهش از نوع ساختاریافته است. تمامی دستگاه برای ایجاد اتاق تاریک پوشیده است و خط لیزر عمود بر سطح خاک تابیده می شود. در نهایت تمامی تصاویر، با استفاده از نرم افزار متلب پردازش شده و ارتفاع هر نقطه از سطح خاک استخراج می شود. برای پردازش تصاویر از چند الگوریتم جهت رفع نویزها، تقلیل ضخامت نور لیزر در تصویر، ایجاد پیوستگی در خط لیزر و تعیین ارتفاع تمامی نقاط خط لیزر استفاده شده، سپس با استفاده از داده های بدست آمده از تصاویر و تعیین مختصات سه بُعد هر نقطه، نقشه سه بعدی در محیط متلب رسم می شود.
