激光扫描技术在滑坡监测中应用探析

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1、激光扫描技术在滑坡监测中应用探析　　摘要：本文着重介绍工程测量领域激光扫面的应用原理和技术路线，基于激光扫描技术探讨其在地质测量滑坡监测中的应用，分析了激光扫描技术的实际应用功能、途径和可行性，以及激光扫描测量中的误差分析与处理。关键词：激光扫描；地理信息；滑坡监测；测量误差中图分类号：[P258]文献标识码：A1引言面对严重的滑坡灾害，对其完全治理存在资金不足、技术力量薄弱等困难，开展滑坡监测己成为预防滑坡灾害的主要途径。滑坡监测是地质灾害防治的重要手段，其目的是通过一定的监测仪器或监测手段对已知的地质灾害体进行形变、位移、地下水动态、应力状态等特征进行测量，分析、了解地质灾害体的变

2、形、位移状态及趋势，为地质灾害防治决策以及预报预警提供定量的数据。8而在20世纪90年代中期出现并发展起来的三维激光扫描技术，与传统的滑坡监测技术相比，具有无需事先埋设监测设备、无接触测量、监测速度快、测量精度高、能够反映坡体的总体变形趋势等特点，更可以快速获取高密度、高精度的三维点云数据，经数据处理及建模后可以得到整个坡体地表的变化信息，对监测结果进行研究并掌握其变形发展规律，开展滑坡灾害预报，可以使生命财产的损失降到最低点。2激光扫描的应用技术路线地面三维激光扫描技术的应用技术路线和处理流程大致可以分为扫描计划制定、外业数据采集和后期数据处理等部分（见图1），下面主要结合激光扫描在

3、滑坡监测中的应用为例讨论数据采集及处理过程。图1数据采集和处理流程2.1扫描计划制定制定详细的工作计划应首先明确扫描对象，可以进行现场踏勘，采集影像、做好观察记录，其次，根据扫描对象、扫描仪的性能确定扫描采样分辨率、设计合适的扫描路线、确定设站和标靶位置。滑坡监测主要是要采集地形变化的数据，要考虑实际地质条件等因素来制定详细的计划。2.2外业数据采集外业工作主要包括数据采集、现场分析采集到的数据是否大致符合要求、进行初步的质量分析和控制等。现场扫描标靶时把各标靶编号，利于后期处理，同时使用GPS测量3个以上的标靶的坐标，以便于后期的扫描坐标系和绝对坐标系的转换。根据滑坡监测的需要，扫描

4、过程分为：布设、场景扫描、精扫三个部分。分述如下：8布设：首先对滑坡地点进行现场的踏勘，根据它的位置、大小、形态，确定扫描方案，布设相应的点位。滑坡体的场景扫描：将选好的扫描仪架设在布设的点位上，调整仪器的姿态，扫描过程利用软件控制，进行扫描。精扫：重新设置扫描参数和点间间距，对标靶处进行精细扫描。相同的控制标靶在不同的测站时的中心位置必须一致，这样才能将各站扫描的点云统一到同一个坐标系统之下。2.3内业数据处理后期数据处理是整个作业过程中最重要也是工作量最大的一环，处理软件采用三维激光扫描仪的配套软件Cyclone。Cyclone能够管理海量数据，并能依据标靶或点云实现点云拼接、数据

5、分块处理和管理功能，可根据点云自动生成平面、曲面、圆柱、弯管等几何体，并自动构网和生成等高线，依据点云厚度生成点云切片。可以输出dxf、ptx、pts、txt等多种数据格式。Cyclone还具备了正射影像输出功能，CAD用户可以在纠正的影像上得到高精度的二维线划图。3激光扫描技术的滑坡监测应用分析激光扫描技术应用的发展趋势是：扫描速度将有较大的提高，视场角也将从原来的几十度到将来的接近全视角；测量精度将进一步提高；处理点云数据的速度将会大大提高，满足实际生产的需要；行业应用将进一步扩大，越来越普遍化。83.1滑坡监测应用分析滑坡监测包括滑坡体地表滑移痕迹的目视调查、滑坡体地表位移变形监

6、测、滑坡体内部岩层倾斜变形监测、滑坡体深层应力应变监测和外部环境监测如降雨量、地下水位监测等等。其中地表位移变形监测不仅是进行滑坡监测的重中之重，而且是决定滑坡体稳定与否的根本依据。它的具体做法是在不同时期对变形监测点实施多次观测，根据每个监测点平面和高程位移量的变化来确定滑坡体三维空间上的变形规律。在理论分析和实验室研究工作中，国内外已应用了多种方法，如三重蠕变曲线地图形分析方法、半对数曲线法和变形速度倒数法进行滑坡时间预测，测量地表破坏声响反射方法检测地表、地下水运动，这些方法都是离线式和非实时性地。随着现代科学技术的迅猛发展，各种电子化、数字化、自动化、智能化的新型集成化测绘仪器

7、不断涌现，滑坡监测的技术和方法正在从传统的单一监测模式向点、线、面立体交叉的空间模式发展。具体来讲，可以概括为两种：一种是滑坡监测的传统方法，主要指全站仪测量方法、摄影测量方法及GPS监测系统等；另一种是基于新技术和新仪器的滑坡监测新方法，如合成孔径雷达干涉测量(SAR)技术、三维激光扫描技术等。83.2测量误差分析激光测距信号处理的各个环节都会带来一定的误差，特别是光学电子电路中激光脉冲回波信号处理时引起的误差，主要包括扫描仪脉冲计时的系统误