地面三维激光扫描技术在地形形变监测中的应用研究

摘要

三维激光扫描技术是近几年来发展起来的一种新的激光测量技术,它是一种先进的全自动、非接触式、高精度的立体式扫描技术,也称作“实景复制技术”。利用三维激光扫描仪可以直接得到地形表面高密度、高精度的空间数据采样点即点云数据,然后对采集到的点云数据三维坐标进行处理就可以获取高精度高分辨率的数字地形模型,该技术已经成功应用于对地形变形的监测中。通过对同一区域不同时期地形的曲面重建,可以直观的了解到地表的变形情况,并提取变形数据,彻底改变了传统的以“点测量”进行地形变形监测的方式。论文通过对三维激光扫描技术的介绍,并结合对具体的地形数据的处理和监测成果的分析,探索三维激光扫描技术在地形变形监测领域的应用理论和方法。
　　在本文中首先介绍了三维激光扫描技术的现状、基本的理论和应用领域,其次叙述了Leica Scanstation 2三维激光扫描仪的硬件组成以及数据的野外采集方法和流程,探讨了三维激光扫描仪获取点云数据的预处理方法。通过对点云数据进行拼接、去噪、过滤等过程获得高精度的点云数据,然后将点云数据导入Matlab中运用BP神经网络的方法进行曲面重建,通过对同一片区域不同时段所得到数据进行曲面拟合并控制精度,观测形变区域,计算出任意点的变形量,从而对变形区域的形变趋势做出有效的监测和预报。

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第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

第二章 地形变形监测方法综述

2.1 全站仪测量技术的变形监测方法

2.2精密近景摄影测量变形监测方法

2.3 GPS技术变形监测方法

2.4 合成孔径雷达干涉测量（InSAR）技术的变形监测方法

2.5 三维激光扫描技术的变形监测方法

3.1 三维激光扫描系统的工作原理

3.2 地面三维激光扫描仪的分类

3.3 三维激光扫描技术的特点

3.4 三维激光扫描技术的应用领域

3.5 Leica stationscan2三维激光扫描系统

第四章 点云数据处理

4.1 点云数据拼接

4.2 点云数据滤波

4.3 点云数据精简

4.4 点云数据分割

4.5 曲面模型的建立

第五章 地面三维激光扫描技术在地形形变监测中的应用

5.1 控制点布设

5.2 数据的采集

5.4 实验数据处理过程

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢