Rock Slope Stability Analysis Utilizing Ground-Based LIDAR and Digital Image Processing

摘要

This paper describes the use of ground-based LIDAR for rock mass characterization. Ground-based LIDAR (also referred to as laser scanning) consists of a compact instrument that rapidly sends out laser pulses and calculates the three dimensional position of reflected objects. A typical scan takes 10 to 15 minutes and results in a three-dimensional point cloud containing 1 to 1.5 million points. Laser-scanners have a range of up to 800 m and an accuracy of ±3-10 mm. Along with the laser measurements, high-resolution digital images are also taken which can be geo-regis-tered with the point cloud. Software now exists for automatically processing the point cloud and associated digital images to extract rock discontinuity information. This information includes discontinuity orientation, roughness, size and spacing. The use of LIDAR along with automated point cloud processing address several important problems with traditional field discontinuity characterization, including problems with safety, remote access, cost, time, and accuracy.%Dieser Artikel beschreibt den Einsatz von oberßächenba-siertem LIDAR für die Charakterisierung von Gesteinsmassen. Oberflächenbasierter LIDAR (auch Laserscanning genannt) besteht aus einer kompakten Einheit, die einen Laserpuls aussendet und aufgrund der Reßektionen ein dreidimensionales Bild errechnet. Ein typisches Bild wird in 10 bis 15 Minuten erstellt und besteht aus einer dreidimensionalen Punktewolke mit 1 bis 1,5 Millionen Punkten. Laserscanner haben eine Reichweite von bis zu 800 m bei einer Genauigkeit von ± 3 bis 10 mm. Zusammen mit der Lasermessung wird ein hochauflösendes Digitalbild erstellt, das mit den Daten des Laserscans gekoppelt wird. Die Laserdaten und das Digitalbild werden mit einer speziellen Software automatisch analysiert, sodass Felsdiskontinuitäten ermittelt werden können. So können die Orientierung, die Rauigkeit, die Größe und die Abstände der Diskontinuitäten bestimmt werden. Die Verwendung von LIDAR, zusammen mit der automatischen Datenverarbeitung, bietet eine Lösung für eine Reihe von Problemen, die bei einer traditionellen Charakterisierung von Diskontinuitäten im Feld auftreten, zum Beispiel Sicherheitsaspekte, Zugang, Kosten, Zeit und Genauigkeit.