利用三维激光扫描技术的边坡形变监测方法研究

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1、分类号密级中国地质大学（北京）硕士学位论文利用三维激光扫描技术的边坡形变监测方法研究号2012120009研£生翟旭专业测绘科学与技术研究方向卫星导航与定位指导教师彭军还教授2015年5月声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究丄作及取得的研究成來。尽我所知，除了文屮特别加以标注和致谢的地方外，论文屮不仅含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得屮W地质大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文屮作了明确的说明并表示了谢意。签名：V丨。B期：^关于论文使用授权的说明木人

2、完全了解屮闽地质大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅•，学校可以公布论文的全部或部分内容，对以釆用影印、缩印或其他复制手段保存论文。口保密（(保密的论文在解密后应遵守此规定)分类号密级中国地质大学（北京）硕士学位论文利用三维激光扫描技术的边坡形变监测方法研究学号：2012120009研究生：翟旭专业：测绘科学与技术研究方向：卫星导航与定位指导教师：彭军还教授2015年5月ADissertationSubmittedtoChinaUniversityofGeosciencesforMasterD

3、egreeSlopeDeformationMonitoringMethodBasedon3DLaserScanningTechnologyMasterCandidate:ZhaiXuMajor:SurveyingandMappingStudyOrientation:NavigationandPositioningDissertationSupervisor:Prof.PengJunhuanChinaUniversityofGeosciences(Beijing)摘要当前，我国正处于现代化建设的高速发展阶段，对于大型的工程建设，如高速公路、铁路、

4、水电水利设施、矿山等，在它们的工程建设和运营阶段，会有很多的边坡工程形成，一旦这些边坡发生危险，将对人民生命和财产的安全造成巨大的威胁。三维激光扫描技术具有主动式、非接触测量，空间分辨率高，测量速度快等特点，在边坡的形变监测中具有巨大的应用前景，因此本文主要对利用三维激光扫描技术的边坡形变监测方法进行研究。本文首先对边坡监测过程中的点云处理方法和流程进行了介绍，包括点云的拼接、滤波、简化、生成DEM等。由于在利用三维激光扫描技术进行边坡的形变监测过程中，会受到误差的影响，于是本文引入误差改正的思想，并对误差改正的方法进行研究。针对系统误差的改正

5、，本文采用了利用ICP迭代的系统误差改正方法和利用平面特征的改正方法，并对平面特征改正法进行了改进：解算旋转参数时，采用将所有平面一次代入的方式，在平移改正时，利用平面交点的平移改正方式，避免了平面不正交带来的影响。针对在偶然误差的削弱过程中，由于边坡点云的不规则特点，不能对点云进行整体的拟合的问题，本文利用高分辨率点云的邻域信息对偶然误差进行削弱，采用了求取重心的方法和分块拟合的方法。在误差改正的过程中，由于需要进行平面拟合和邻域查找，本文采用了RANSAC的平面拟合方法和利用kd-tree的邻近点查找。针对本文的方法，采用RieglLMS-

6、Z620扫描的隧道口山体点云进行了模拟形变提取实验，分别模拟了5cm、3cm和2cm形变，经过系统误差改正和偶然误差削弱之后进行形变提取，结果得到了明显的改善，证明了该技术在边坡监测中的有效性。同时，又对铁路边坡进行了真实的形变监测实验，对利用三维激光扫描技术进行边坡监测进行了实践。关键词：激光点云；边坡监测；误差改正；ICP迭代；平面特征；邻域信息；分块拟合iAbstractAtpresent,ourcountryisinastageofrapiddevelopmentofmodernization.Forlargeengineeringco

7、nstruction,suchashighway,railway,waterconservancyandhydropowerfacilities,miningetc.intheirconstructionandoperationperiod,alargenumberofslopeengineeringwillbeformed.Oncetheoccurrenceoflandslide,itwillposeaseriousthreattopeople'slifeandproperty.Atthesametimeitwillalsocauseseri

8、ousinfluenceonnationaleconomicconstruction,restrictingtherapiddevelopmentof