CN106931953A - 一种三维激光扫描仪监测崩滑灾害的标靶布设方法 - Google Patents

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吕宝雄
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Abstract

本发明提供了一种三维激光扫描仪监测崩滑灾害的标靶布设方法，包括以下步骤：步骤1)崩滑范围确定；步骤2）标靶效能分类；步骤3）标靶布设。发明提供的这种三维激光扫描仪监测崩滑灾害的标靶布设方法，可周期性重复观测，采用三维激光扫描技术将单点与海量点云结合实现多元化，互为补充。基准标靶的合理布设可保证扫描监测基准的统一和精度的可靠；获得的监测标靶单点成果与点云数据结合使得评判崩滑灾害形变趋势互为补充，确保监测成果的连续性，起到有效监测的作用。

Description

一种三维激光扫描仪监测崩滑灾害的标靶布设方法
技术领域
本发明属于崩滑地质灾害检测技术领域，具体涉及一种三维激光扫描仪监测崩滑灾害的标靶布设方法。
背景技术
常规的GNSS或自动化全站仪等监测方式迫于崩滑体形变破坏或特危区布点困难无法全面实施，难以反映崩滑体整体化的形变趋势，且不完全的单点布设判断容易造成对实际变形评判不准确或错误。
三维激光扫描仪可主动发射激光非接触式地快速获取目标体表面高密度的三维点云数据，已广泛应用于众多领域或行业，但不同行业的应用方向异样而对需求的数据类型及精度要求有所不同，由此产生扫描仪在点云数据获取过程中涉及到扫描测站间标靶布设差异化，尤其对于已发生或正在发生动态变化的地质灾害体，因基准精度高及获得的灾害体表面的监测点云针对性强、灵敏度高。
三维激光扫描仪在地质灾害变形监测作业过程中有一个重要的步骤就是标靶布设，标靶布设的主要目的是起到点云数据有效配准的作用，实现测站间点云数据的整体衔接和坐标***的统一，特别对于无对中定平装置的扫描仪的标靶布设尤为关键。
发明内容
本发明的目的是根据扫描仪点云需要拼合与转换及崩滑灾害体动态变化未知的特点，实现崩滑灾害的有效监测和精度可靠，达到对崩滑灾害形变变化量及形变趋势的整体评价。
为此，本发明提供了一种三维激光扫描仪监测崩滑灾害的标靶布设方法，包括以下步骤：
步骤1)崩滑范围确定：搜集崩滑区域已有地形图，确定崩滑灾害边界；
步骤2）标靶效能分类：将标靶按效能分为基准标靶和监测标靶，其中，所述基准标靶固定安置在崩滑体周边非变形区域内，为用于三维激光扫描仪扫描定向和三维激光扫描仪扫描测站之间数据拼接的定位和参考标志，所述监测标靶为安置在崩滑体上用于监测地表变形的标志；
步骤3）标靶布设：在三维激光扫描仪扫描测站周围按全圆均分角度布设基准标靶，且基准标靶不少于四个，监测标靶按剖面法布设，每条剖面上监测标靶布设不少于三个，根据崩滑体的主滑方向和滑动范围确定监测标靶的布设形状，根据崩滑作用力方向确定监测标靶布设位置和分布形式。
当崩滑体的主滑方向和滑动范围明确时，监测标靶布设成十字形或方格形，当滑动方向和滑动范围不明确时，监测标靶布设置成扇形。
所述崩滑体包括滑坡体和崩塌体。
当崩滑作用力方向为推移式滑坡、坠落式或倾倒式崩塌的，将监测标靶布设在崩滑体上部，当崩滑作用力方向为牵引式滑坡、滑塌式崩塌时，将监测标靶布设在崩滑体下部。
当崩滑作用力有两个以上方向时，所述监测标靶按剖面法布设的布设剖面至少包括横向剖面和纵向剖面，所述横向剖面和纵向剖面垂直，监测标靶由中部向上下方向对称布设。
当监测标靶按剖面法布设的纵向剖面与崩滑作用力方向一致时，监测标靶的分布形式由中部向两侧对称布设。
在滑坡体的鼓张裂隙带、拉张裂隙带、剪切裂隙带，以及崩塌体顶部的拉张裂隙带、最大拉张部位、两端延展部位加密布设监测标靶。
对于布置两个以上扫描测站的大区域崩滑体，每间隔300-500m布设一个基准标靶。
本发明的有益效果是：
本发明提供的这种三维激光扫描仪监测崩滑灾害的标靶布设方法，可周期性重复观测，采用三维激光扫描技术将单点与海量点云结合实现多元化，互为补充。基准标靶的合理布设可保证扫描监测基准的统一和精度的可靠；获得的监测标靶单点成果与点云数据结合使得评判崩滑灾害形变趋势互为补充，确保监测成果的连续性，起到有效监测的作用。
下面将做进一步详细说明。
具体实施方式
实施例1：
本实施例提供了一种三维激光扫描仪监测崩滑灾害的标靶布设方法，包括以下步骤：
步骤1)崩滑范围确定：搜集崩滑区域已有地形图，确定崩滑灾害边界；
步骤2）标靶效能分类：将标靶按效能分为基准标靶和监测标靶，其中，所述基准标靶固定安置在崩滑体周边非变形区域内，为用于三维激光扫描仪扫描定向和三维激光扫描仪扫描测站之间数据拼接的定位和参考标志，所述监测标靶为安置在崩滑体上用于监测地表变形的标志；
步骤3）标靶布设：在三维激光扫描仪扫描测站周围按全圆均分角度布设基准标靶，且基准标靶不少于四个，监测标靶按剖面法布设，每条剖面上监测标靶布设不少于三个，根据崩滑体的主滑方向和滑动范围确定监测标靶的布设形状，根据崩滑作用力方向确定监测标靶布设位置和分布形式。
标靶应布设在视野开阔、易于寻找、视线良好处，且固定安置，并采取安全防护措施；标靶应设在扫描测站扫描识别距离内，不宜布设过远，距离过远容易产生激光反射强度衰减或无法到达标靶，使反射信号变弱识别较差或无法识别。
三维激光扫描仪扫描测站（以下简称扫描测站）是用于架设地面三维激光扫描仪的监测墩。扫描测站依据地貌地形类型、扫描距离、角度等环境条件合理确定，设置在崩塌体可能失稳的影响区***，并应布置在视野开阔、安全的高处，布设数量应满足水平扫描角度和垂直扫描角度的范围要求。利用点云数据进行匹配拼接时，数据获取要保证相邻扫描测站扫描的目标体重叠度应不低于30％，困难地区重叠度应不低于10％；重叠部位宜选择光滑、规则的、裸露条件较好的部位；不宜设置过多站点进行数据拼接。崩滑体表面形态复杂、通视条件困难或扫描路线有拐角时，应增加扫描测站。对于“三角状孤立型”地貌地形类型，应不少于4个扫描测站；对于“凸型”地貌地形类型，应不少于2个扫描测站；对于“凹凸相间型”地貌地形类型，应不少于3个扫描测站。
本发明采用三维激光扫描技术将单点与海量点云结合实现多元化，互为补充。根据扫描仪点云处理和监测特点，将标靶按效能分类，即基准标靶和监测标靶，监测标靶主要能反映崩滑体的主要变形方位、变形量、变形速率、变形发展趋势；基准标靶设在崩滑范围***稳固的非变形安全区域，包围整个崩滑区域，严禁布设成一条断面状，不宜偏向扫描测站的一侧，宜分布在测站四周标靶应布设在视野开阔、易于寻找、视线良好处，且固定安置，并采取安全防护措施。
实施例2：
在实施例1的基础上，本实施例提供了一种三维激光扫描仪监测崩滑灾害的标靶布设方法，所述崩滑体的主滑方向和滑动范围明确的，监测标靶布设成十字形或方格形，滑动方向和滑动范围不明确时，监测标靶布设置成扇形。其中，所述崩滑体包括滑坡体和崩塌体。
当崩滑作用力方向为推移式滑坡、坠落式或倾倒式崩塌的，将监测标靶布设在崩滑体上部，当崩滑作用力方向为牵引式滑坡、滑塌式崩塌时，将监测标靶布设在崩滑体下部。
当崩滑作用力有两个以上方向时，所述监测标靶按剖面法布设的布设剖面至少包括横向剖面和纵向剖面，所述横向剖面和纵向剖面垂直，监测标靶由中部向上下方向对称布设。
当监测标靶按剖面法布设的纵向剖面与崩滑作用力方向一致时，监测标靶的分布形式由中部向两侧对称布设。
在滑坡体的鼓张裂隙带、拉张裂隙带、剪切裂隙带，以及崩塌体顶部的拉张裂隙带、最大拉张部位、两端延展部位加密布设监测标靶。
对于布置两个以上扫描测站的大区域崩滑体，每间隔300-500m布设一个基准标靶。
本发明通过基准标靶的有效布设实现崩滑灾害监测精度可靠；通过监测标靶单点布设，形成与海量点云数据的互为补充，达到准确全面反映崩滑灾害形变变化量及形变趋势的目的。
本实施例没有详细叙述的方法属本行业的公知常识或常用手段，这里不一一叙述。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种三维激光扫描仪监测崩滑灾害的标靶布设方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)崩滑范围确定：搜集崩滑区域已有地形图，确定崩滑灾害边界；
步骤2）标靶效能分类：将标靶按效能分为基准标靶和监测标靶，其中，所述基准标靶固定安置在崩滑体周边非变形区域内，为用于三维激光扫描仪扫描定向和三维激光扫描仪扫描测站之间数据拼接的定位和参考标志，所述监测标靶为安置在崩滑体上用于监测地表变形的标志；
步骤3）标靶布设：在三维激光扫描仪扫描测站周围按全圆均分角度布设基准标靶，且基准标靶不少于四个，监测标靶按剖面法布设，每条剖面上监测标靶布设不少于三个，根据崩滑体的主滑方向和滑动范围确定监测标靶的布设形状，根据崩滑作用力方向确定监测标靶布设位置和分布形式。
2.根据权利要求1所述的一种三维激光扫描仪监测崩滑灾害的标靶布设方法，其特征在于：当崩滑体的主滑方向和滑动范围明确时，监测标靶布设成十字形或方格形，当滑动方向和滑动范围不明确时，监测标靶布设置成扇形。
3.根据权利要求1或2所述的一种三维激光扫描仪监测崩滑灾害的标靶布设方法，其特征在于：所述崩滑体包括滑坡体和崩塌体。
4.根据权利要求3所述的一种三维激光扫描仪监测崩滑灾害的标靶布设方法，其特征在于：当崩滑作用力方向为推移式滑坡、坠落式或倾倒式崩塌的，将监测标靶布设在崩滑体上部，当崩滑作用力方向为牵引式滑坡、滑塌式崩塌时，将监测标靶布设在崩滑体下部。
5.根据权利要求1所述的一种三维激光扫描仪监测崩滑灾害的标靶布设方法，其特征在于：当崩滑作用力有两个以上方向时，所述监测标靶按剖面法布设的布设剖面至少包括横向剖面和纵向剖面，所述横向剖面和纵向剖面垂直，监测标靶由中部向上下方向对称布设。
6.根据权利要求5所述的一种三维激光扫描仪监测崩滑灾害的标靶布设方法，其特征在于：当监测标靶按剖面法布设的纵向剖面与崩滑作用力方向一致时，监测标靶的分布形式由中部向两侧对称布设。
7.根据权利要求3所述的一种三维激光扫描仪监测崩滑灾害的标靶布设方法，其特征在于：在滑坡体的鼓张裂隙带、拉张裂隙带、剪切裂隙带，以及崩塌体顶部的拉张裂隙带、最大拉张部位、两端延展部位加密布设监测标靶。
8.根据权利要求1所述的一种三维激光扫描仪监测崩滑灾害的标靶布设方法，其特征在于：对于布置两个以上扫描测站的大区域崩滑体，每间隔300-500m布设一个基准标靶。
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