三维激光扫描技术在滑坡监测中的应用分析.pdf

《三维激光扫描技术在滑坡监测中的应用分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、2017年3月建材与装饰地质·勘察·测绘三维激光扫描技术在滑坡监测中的应用分析冯晓亮（中国地质科学院探矿工艺研究所四川成都610081）摘要：滑坡是我国危害严重的地质灾害之一，因而做好滑坡的监测对于预防滑坡灾害的产生具有重要的作用。传统的滑坡监测主要采用的是GPS和全站仪测量，缺乏整体变形资料，而采用三维激光扫描技术能够利用滑坡体上的大量自然地物作为监测点，进行完整监测并分析其变形。本文主要结合笔者多年工作经验，阐述了三维激光扫描技术在滑坡监测中的应用。关键词：三维；激光；扫描；滑坡；监测中图分类号：P642.22文献标

2、识码：A文章编号：1673-0038（2017）09-0231-02引言间计数器，马达控制可旋转的滤光镜，控制电路板，微电脑，CCD我国是世界上地质灾害分布广泛、发生频率、危害严重的国相机以及软件等组成。激光测距技术是三维激光扫描仪的主要家之一，每年因为滑坡造成的损失巨大。传统的变形监测是基于技术之一，激光测距原理主要有：基于脉冲测距法，相位测距法，点的变形监测，是通过测量手段获得监测点的水平、垂直位移量激光三角法，脉冲-相位式测距法四种类型。目前，测绘领域所使及变形速率，三维激光扫描技术作为一种新型滑坡监测技术在用的三

3、维激光扫描仪主要是基于脉冲测距法，近距离三维激光滑坡监测中得到了广泛的应用。扫描仪主要采用相位干涉法测距和激光三角法。对确定目标完整的三维坐标数据测量，全景点坐标数据（点云数据）。为了获得1三维激光扫描技术内涵被测目标的三维坐标信息，其测量原理主要分为测距、角位移、1.1三维激光扫描技术定义扫描、定向四个方面。三维激光扫描技术原理见图1。三维激光扫描技术，又称“实景复制技术”。是通过三维激光扫描仪获取目标物体的表面三维数据，对获取的数据进行处理、计算、分析，进而利用处理后的数据从事后续工作的综合技术。可以快速、大量的采集

4、空间点位信息，快速建立物体的三维影像模型的一种技术手段。通过三维激光扫描，获得被测目标的三维点云数据，根据点云数据进行三维建模与重构。1.2三维激光扫描技术的特点图1三维激光扫描技术原理图传统测量主要是单点测量，获取其三维坐标信息。与传统测2三维激光扫描技术在滑坡监测中的应用量技术手段相比，三维激光扫描测量技术是现代测绘发展的新2.1三维激光扫描技术在滑坡监测中的局限性技术之一，也是一项新兴的获取空间数据的方式，它能够快速、滑坡体多处于山区、地形复杂、范围较大、需多次扫描，数据自动、连续的采集物体表面的三维数据信息，即点

5、云数据，并且采集难度大。滑坡体上一般有大量的植被，点云数据中含有大量拥有许多独特的优势，它的工作过程就是不断的信息采集和处噪声点，影响了点云数据的质量。在监测过程中，监测点和扫描理过程，并通过具有一定分辨率的三维数据点组成的点云图来仪之间仍要求通视，设站自由度大大降低。表示对物体表面的采样结果。归纳特点如下：2.2三维激光扫描技术在滑坡监测中的应用方法（1）快速、高密度扫描2.2.1控制点、监测点的布设常规测量：每次测量1个点，每次测量耗时2~5s；三维激光为了在统一的坐标系内对采集的监测点数据进行比较，以得扫描仪：每秒

6、可测量数万到数百万个点，使快速获取复杂物体表到同一坐标系内的区域DEM，在滑坡体的周围埋设用于设站和面成为可能。定向的控制点，控制点选在离滑坡体较远、各点之间能够相互通（2）多学科融合视且较稳固的地方。为了得到高精度的监测点测量数据，借助与三维激光扫描技术涉及现代电子、光学、机械、控制工程、图三维激光扫描仪配套的蓝白标靶作为监测点，监测过程中配合像处理、计算机视觉、计算机图形学、软件工程等技术，是多种先全站仪进行观测。进技术的集成。2.2.2数据采集1.3三维激光扫描的原理数据采集流程为：架站、定向、拍照、粗扫、精扫。三

7、维激光扫描系统主要由三维激光扫描仪，计算机，电源供（1）架站：选站的原则：①确保在各扫描位置获得的数据能够应系统，支架以及系统配套软件构成。三维激光扫描仪作为三维覆盖完整的扫描区域；②在得到完整数据的前提下，应尽量选择激光扫描系统主要组成部分之一，又由激光发射器，接收器，时较少的扫描站数，以减少搬站次数和拼接误差；③确保两个扫描·231·地质·勘察·测绘建材与装饰2017年3月位置至少有三个不在一条直线上的公共标靶，以满足拼接的要用不同的剖面对滑坡的走向等进行分析研究。求。3.4二维地形图制作（2）定向：本次定向应用徕卡

8、专用标靶-蓝白标靶（HDSTar-将去噪处理后的点云数据导入南方CASS软件中制作二维get）通过使用Fence（框选）命令，选择后视点定向的方法进行后地形图，通过构建三角网来绘制等高线。每个高程点，每条等高视定向。线的具体属性值在CASS中都能显示，这些属性值都是真实的地（3）拍照：可通过设置范围进行局部或整体拍照