基于三维激光扫描技术的崩滑体地质灾害体监测方法与流程

本发明涉及属于地质崩滑体监测技术，特别是基于三维激光扫描技术的崩滑体地质灾害体监测方法。

背景技术：

地面三维激光扫描技术是一种非接触式主动测量技术，可进行大面积高密度空间三维数据的采集。该技术具有点位测量精度高、采集空间点的密度大和速度快等特点，且数据中包含了目标体反射强度和颜色等多种信息，对人员难以到达、危险性较高的崩滑体地质灾害的局部细节或整体变形监测优势明显，弥补了传统监测方法因人员无法到达、监测点布设困难等诸多不足，可作为地质灾害变形监测手段的一种补充。当前，地面三维激光扫描技术的发展已日趋成熟，其在地质灾害监测和防治领域已得到广泛应用，成功实现了快速反馈监测结果的目的。因此，提出崩滑体地面三维激光扫描监测技术，以达到统一其工作内容、技术合理先进的要求。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于三维激光扫描技术的崩滑体地质灾害体监测方法，以便为崩滑体地质灾害体提供技术依据，实现快速、全方位、高精度经济监测、有规可循。

本发明的目的是这样实现的，基于三维激光扫描技术的崩滑体地质灾害体监测方法，其特征是：至少包括如下步骤：

第1步、布置监测标靶和控制标靶，用三维激光扫描仪对灾害区进行第一次监测；

第2步、依据获取的三维激光数据对灾害区地表特征进行孤立型、凸型、凹凸相间型三种划分；

第3步、依据孤立型获取的三维激光数据确定对所述的孤立型进行二次监测点进行确立；

第4步、依据确立的孤立型二次监测点对孤立型进行二次细化监测；

第5步、将二次细化监测数据补充到地质灾害区总体化分数据库中；

第6步、依据凸型获取的三维激光数据确定对所述的凸型进行二次监测点进行确立；

第7步、依据确立的凸型二次监测点对凸型进行二次细化监测；

第8步、将二次细化监测数据补充到灾害区总体化分数据库中；

第9步、依据凹凸相间型获取的三维激光数据确定对所述的凹凸相间型进行二次监测点进行确立；

第10步、依据确立的凹凸相间型二次监测点对凹凸相间型进行二次细化监测；

第11步、将二次细化监测数据补充到灾害区总体化分凹凸相间型的数据库中。

所述的步骤3对所述的孤立型进行二次监测点进行确立是通过在孤立型四个角确立四个二次监测点。

所述的步骤6对所述的凸型进行二次监测点进行确立是通过在凸型二个角确立二个二次监测点。

所述的步骤9对所述的凹凸相间型进行二次监测点进行确立是通过在凹凸相间型三个角确立三个二次监测点。

所述的灾害区是崩滑体植被覆盖率小于60%、地表坡度大于15°。

所述的灾害区植被覆盖介于30%～60%的区域采用多回波扫描。

获取灾害区三维激光数据，可以通过点状提取、线状提取、面或体状提取三种方式。

本发明的优点是：通过三维激光扫描仪将地质灾害区按不同地貌地形特征划分为孤立型、凸型、凹凸相间型，按不同扫描方式、不同距离监测的采样和精简点间距，提取点、线、面（体）的监测资料进行分析。根据变化规律，计算变化速率（水平和垂直）、位移变形量、位移合成矢量方向，对崩塌体的变化做出定量分析。

附图说明

下面结合实施例附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明实施例步骤流程图；

图2是通过地面空中飞行器通过三维激光扫描仪在空中对地质灾害区进行第一次监测，获取灾害区三维激光数据示意图；

图3是通过三维激光扫描仪在空中对地质灾害区获取的海量监测数据及模型化图形进行孤立型、凸型、凹凸相间型三种划分示意图；

图4是对孤立型通过二次监测点进行二次监测示意图；

图5是对凸型通过二次监测点进行二次监测示意图；

图6是对凹凸相间型通过二次监测点进行二次监测示意图。

图中，1、地质灾害区；2、空中飞行器；3、三维激光扫描仪；4、灾害区；5、孤立型；6、凸型；7、凹凸相间型。

具体实施方式

如图1所示，基于三维激光扫描技术的崩滑体地质灾害体监测方法，其特征是：至少包括如下步骤：

1、安放控制标靶和监测标靶；利用空中飞行器2通过三维激光扫描仪3在空中对地质灾害区1进行第一次监测，获取灾害区4三维激光数据；见图2，本发明中所说的地质灾害区1是一大范围，在大范围内会进行多次小区域的三维激光扫描，本发明中的所有说明是对小区域三维激光扫描的说明。

2、依据获取的三维激光数据对地质灾害区进行孤立型5、凸型6、凹凸相间型7三种划分；见图2，

3、依据孤立型5获取的三维激光数据确定对所述的孤立型5进行二次监测点进行确立；

4、依据确立的孤立型二次监测点对孤立型进行二次细化监测；

5、将二次细化监测数据补充到地质灾害区总体化分数据库中；见图3

6、依据凸型获取的三维激光数据确定对所述的凸型进行二次监测点进行确立；

7、依据确立的凸型二次监测点对凸型进行二次细化监测；

8、将二次细化监测数据补充到地质灾害区总体化分数据库中；见图4；

9、依据凹凸相间型获取的三维激光数据确定对所述的凹凸相间型进行二次监测点进行确立；

10、依据确立的凹凸相间型二次监测点对凹凸相间型进行二次细化监测；

11、将二次细化监测数据补充到地质灾害区总体化分凹凸相间型的数据库中。

见图5。

如图4所示，所述的步骤3对所述的孤立型5进行二次监测点进行确立是通过在孤立型5四个角确立四个二次监测点。

如图5所示，所述的步骤6对所述的凸型6进行二次监测点进行确立是通过在凸型6二个角确立二个二次监测点。

如图6所示，所述的步骤9对所述的凹凸相间型7进行二次监测点进行确立是通过在凹凸相间型7三个角确立三个二次监测点。

灾害区4是崩滑体植被覆盖率小于60%、地表坡度大于15°，所述的灾害区4植被覆盖介于30%～60%的区域采用多回波扫描。见图2。

获取灾害区4三维激光数据，可以通过点状提取、线状提取、面（体）状提取三种方式。

点状提取：选取并识别自然特征点、监测标靶点；量测多期自然特征点、监测标靶点三维坐标(X、Y、Z)；计算多期自然特征点、监测标靶点三维坐标变化量。

线状提取：选取并识别自然线状目标，或者按照一定间隔选取断面线；量测多期自然线状目标、或者一定间隔的断面线三维坐标(X、Y、Z)及断面图；计算多期自然线状目标、或者一定间隔的断面线三维坐标变化量。

面（体）状提取：选取并构建崩塌体表面、特征体数字高程模型；量测多期崩塌体表面的重心坐标及特征体的特征坐标；计算多期崩塌体表面、特征体的三维变化量。

崩滑体点状监测资料分析根据监测标靶或特定点分析应根据相邻测次变形量、累计变形量分析等其变化规律，计算变化速率（水平和垂直）、位移变形量、位移合成矢量方向，对崩塌体的变化做出定量分析。

线监测的数据分析根据多期或相邻测次扫描监测断面线套合图，判断监测线上的断面变形趋势，对发生崩塌或堆积的部位做出判断，并计算出其量值。

面（体）监测的数据分析根据多期或相邻测次扫描监测面或模型叠加，可直观反映整个灾害体的局部细节或整体变形趋势，通过计算得到面或模型间的变形量值，绘制垂直位移等值线图进行具体部位分析。