基于TLS技术的危岩体变形监测方法研究

摘要

地面激光扫描技术是一种新型数据获取技术,它能够快速、高精度并以非接触方式直接获取研究对象表面的空间三维数据,并且具有较高的采样率,改变了传统的单点变形观测方式,可以较为准确的表达地学对象的真实复杂的状况,在空间信息科学领域三维数据实时获取显得尤为重要。与传统测绘技术相比,三维激光扫描技术在信息提取方面的自动化程度更高,它不需要布设传统测量中观测点,就能够获取测区海量数据,为研究变形监测提供了更多详细数据。
　　三维激光扫描技术获取的大量离散地形点云数据,需要重建地表模型才能在变形监测这个领域中应用。本文首先阐述了地面三维激光扫描的工作原理,分析了数据获取中影响地面激光扫描精度的因素,并用实测数据给出了两块区域的误差量。阐述了两种点云配准方法:迭代最近点法(ICP)及基于最小二乘的三维表面配准(LS3D)方法。分别介绍了利用点云进行曲面拟合及点云内插生成数字表面模型方法在变形监测中的应用。最后采用Leica HDS8800系统,以重庆鸡冠岭危岩体为例,对其危岩体表面进行多期重复扫面,以第一期数据作为基准数据,其后的每期数据首先利用LS3D配准方法进行整体配准,并把第一期数据生成不规则三角网,计算点到面的距离为当前点的形变量;利用ICP算法配准,通过拟合三次曲面及内插数字表面模型来分析形变量,探索了该技术用于高倾斜危岩体三维建模和监测的可能性,为基于该技术的隐患特征突出的危岩体滑坡和崩塌监测提供思路。

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第一章 绪论

1.1研究目的和意义

1.2国内外研究现状

1.3本文研究内容

第二章 地面三维激光扫描技术

2.1 地面三维激光扫描的工作原理

2.2 影响地面三维激光扫描精度的因素分析

第三章 危岩体表面点云数据配准

3.1 危岩体表面点云数据配准概述

3.2 迭代最近点法（ICP）配准方法介绍

3.3 最小二乘三维曲面匹配(LS3D)配准方法介绍

3.4 配准方法的比较

第四章 基于TLS数据的危岩体表面模型构建

4.1 危岩体表面点云的曲面拟合

4.2 危岩体表面模型的构建

第五章 危岩体表面变形监测

5.1 测区概况

5.2 仪器设备及实验环境简介

5.3 数据的获取及预处理

5.4 Geomagic中计算变形量

5.5危岩体表面形变量计算

5.6 危岩体表面变形监测结果分析

结论

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢