【摘要】：滑坡是日常生活中常見的地質(zhì)災(zāi)害,滑坡的發(fā)生往往導(dǎo)致生命財產(chǎn)的巨大損失。對滑坡提前進行有效的監(jiān)測,采取應(yīng)對措施,可以預(yù)防和降低滑坡災(zāi)害帶來的損失。三維激光掃描技術(shù)可以主動地、非接觸地獲取滑坡表面的三維空間點云數(shù)據(jù),與傳統(tǒng)測量獲取滑坡表面主要部位的單點信息相比,三維激光掃描可以獲取滑坡表面大量真實、精度較高的數(shù)據(jù),對滑坡變形進行準確分析提供了有利的保障,在滑坡監(jiān)測中具有較大的優(yōu)勢。本文將地面三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用于滑坡變形監(jiān)測中,主要對以下問題進行了實驗研究:1.介紹了三維激光掃描儀系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。主要介紹了激光測距原理、精密測角原理、動態(tài)掃描原理和坐標值獲取原理;實驗驗證不同拼接方法的精度,分析各自方法的優(yōu)缺點及適用范圍;對點云數(shù)據(jù)處理中的點云拼接、點云濾波和模型建立進行了研究。2.針對體素生長濾除滑坡植被效果不好的特點,依據(jù)點云空間分布特征,對獲取的點云數(shù)據(jù)進行坐標轉(zhuǎn)換,提出了改進的體素生長算法。實驗表明,改進的體素生長算法對平坦區(qū)域和滑坡上的植被濾除都有較好效果,濾除植被后Ⅰ類誤差遠大于Ⅱ類誤差。3.針對滑坡變形分析結(jié)果無法同時具備直觀和定量分析的特點,提出了運用色譜統(tǒng)計分析兩期點云在三維坐標方向變形量的方法,運用高斯曲線擬合對統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行分析,得到三個坐標方向上的偏差。實驗表明,與傳統(tǒng)的分析表達結(jié)果比較,色譜統(tǒng)計分析變形方法更能直觀、定量的對滑坡上點云變形進行分析。4.研究分析了地面三維激光掃描儀在滑坡變形監(jiān)測中的實際應(yīng)用,利用掃描獲取的兩期點云數(shù)據(jù),運用基于點、線、面的方法對滑坡變形進行分析,為三維激光掃描在滑坡變形監(jiān)測中數(shù)據(jù)處理提供了思路。5.針對高山陡坡地區(qū)地形條件下滑坡頂部數(shù)據(jù)很難獲取的特點,將無人機航測和地面三維激光掃描儀聯(lián)合應(yīng)用于滑坡監(jiān)測中。將二者采集的滑坡數(shù)據(jù)進行配準,實驗表明,將無人機航測技術(shù)與三維激光掃描技術(shù)聯(lián)合,可以提高無人機航測數(shù)據(jù)精度,以便更好地應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集不利的高山陡坡地區(qū)。
【學位授予單位】：戰(zhàn)略支援部隊信息工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：P642.22
【圖文】：

圖 2-7 掃描儀對中整平于公共標靶和基于特征點匹配算陣T ，使得兩站掃描數(shù)據(jù)點對（pi p P，i q Q， 0i iTp q 的點云集， 和iq 分別為其中的述方程求解是比較困難的。為解決差 最小。通過計算機遍歷搜索，221minPNi i i i iiTp q q Tp q ， 的拼接方式，是在待測物表面或標的統(tǒng)一。掃描時，要將標靶適當

的旋轉(zhuǎn)和平移矩陣T ，使得兩站掃描數(shù)據(jù)點對（ip ，iq ）滿足以i p P，i q Q， 0i iTp q 和Q是分站掃描的點云集， 和iq 分別為其中的點。由于缺少相變換矩陣，上述方程求解是比較困難的。為解決此問題，我們可公式（2-7）誤差 最小。通過計算機遍歷搜索，求解出對應(yīng)點對221minPNi i i i iiTp q q Tp q ， 靶的拼接拼接是精度較高的拼接方式，是在待測物表面或者周圍通過布設(shè)制點，實現(xiàn)坐標的統(tǒng)一。掃描時，要將標靶適當?shù)姆胖�，保證相到三個以上標靶。常用的標靶有平面標靶和球形標靶，在數(shù)據(jù)處靶中心或者球面標靶球心進行拼接。運用 Riegl VZ-400 對地鐵隧為基于標靶拼接得到點云數(shù)據(jù)，拼接誤差分別為 1.1mm、0.5mm

圖 2-9 同名點的選取圖 2-10 兩站掃描數(shù)據(jù)拼接完整圖證該拼接方法的精度，進行了如上圖的實驗。將獲取的兩站樓體掃描動拼接命令，選擇好基準站數(shù)據(jù)和待拼接站數(shù)據(jù)，選取兩幅點云數(shù)據(jù)中對（圖 2-9），得到兩幅點云拼接后的點云（圖 2-10），拼接精度為 2.無特征的拼接特征的拼接，不需要運用標靶點或者選取共同的特征點，利用初始點點云之間的拼接。無特征的拼接最基本算法是由 Besl[47]等提出的迭代

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本文編號：2784706