[發明專利]一種基于三維激光掃描技術的滑坡災害體積快速提取方法

在審

• 申請號: 201711071696.7
• 申請日: 2017-11-03
• 公開（公告）號: CN107860375A
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 宮清華;黃光慶;袁少雄;熊海仙
• 申請（專利權）人: 廣州地理研究所
• 主分類號: G01C15/00
• 分類號: G01C15/00;G01C5/00;G01C1/02
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司44001
• 代理人: 周友元,劉明星

技術領域

本發明涉及滑坡災害災情分析技術領域，具體是一種基于三維激光掃描技術的滑坡災害體積快速提取方法。

背景技術

滑坡是阻礙山區社會經濟發展的主要自然災害，體積是滑坡特征的一項重要參數，是確定滑坡規模和確定救援方案的主要依據。在當前的研究領域，常用推求滑坡堆積體體積的方法有三種。第一種是通過航拍或LIDAR(激光探測與測量)等方法獲取相關地區滑坡前后的地形數據，分析對比滑坡前后地形數據從而獲得滑坡堆積體體積，但滑坡具有突發性特征，較難獲取災前的地形數據，而且大面積滑坡后的地形測繪花費極其高昂，該方法通常只針對面積較小的滑坡災害。第二種是通過建立典型滑坡堆積體投影面積和體積之間的統計規律模型來推求滑坡堆積體體積，但該方法缺乏數學機理，還需進一步發展。第三種為利用滑坡堆積體的長、寬和埋深進行體積估算，是最簡易的方法，這種方法能快速估算滑坡堆積體體積，但是這種估算方法得到的結果精度較低，誤差大，通常用于初步估算，并且這種方法需要對滑坡堆積體進行實地觀測。

另外，由于受災區的地質條件，高陡的邊坡、破碎的巖體和阻塞的交通，滑坡堆積體的破壞隨時可能發生，從而使得野外調查工作因人員難以企及而無法正常開展，也可能危及調查人員的人身安全，在這種情形下，傳統的調查測量工作方法難以實施。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的是將三維激光掃描技術引入特定滑坡災害事件滑動的巖土體體積測量中，通過采集滑坡周圍的密集點云擬合滑坡前的滑坡所在坡面的地形形態，再將其與滑坡前后的地形體積對比，求得特定滑坡事件中滑動巖土體體積，提高滑坡調查的工作效率，改進滑坡體積測量的精度，為滑坡應急處置和災害治理提供基礎數據。

本發明的另一個目的是提供遠程的滑坡測量方法，避免因交通阻礙等原因無法測量，并且通過遠程測量方法，降低測量作業人員遭受災害的危險性。

為實現以上目的，本發明采取的技術方案是：

一種基于三維激光掃描技術的滑坡災害體積快速提取方法，包括以下步驟：

步驟1、采集滑坡后的地表數據

通過三維激光掃描儀對滑坡現場進行掃描，采集滑坡后的地表三維點云數據，每個點云都記錄了該點的經度、緯度和高程信息；

步驟2、構建滑坡后的滑坡所在坡面數字高程模型

對采集的點云數據進行剔除植被和抽稀處理后,導入到SURFER或其他點云處理軟件中，自動擬合成滑坡后的地表數字高程模型；

步驟3、模擬滑坡前的滑坡所在坡面地表數字高程模型

根據滑坡后的地表數字高程模型，提取滑坡后緣和滑坡前緣數據，繪制滑坡邊界線，并在滑坡邊界線上密集采集高程點，然后根據滑坡周圍地形數據的曲率，再結合整個山體的地形起伏情況，按照地形曲率對滑坡前的地形表面進行擬合，模擬出滑坡前的滑坡所在坡面的地表數字高程模型；

步驟4、計算滑坡體積

根據滑坡后的地表數字高程模型和滑坡前的地表數字高程模型，通過SURFER軟件計算出滑坡體積。

本發明與現有技術相比，具有如下優點：

1、充分考慮滑坡災害多發生在高山峽谷中，山體雄厚，邊坡陡峻，使得地質調查工作因人員難以企及而無法正常開展的特點，提供一種基于三維激光掃描技術的滑坡災害體積快速提取方法，選用三維激光掃描技術，通過三維密集點云構建滑坡面三維模型，一方面能提高滑坡體積測量的精度和工作效率，另一方面可提高測量的安全性。

2、基于三維激光掃描技術的滑坡災害體積快速提取方法，可以在山區缺少基礎資料，又不能到達的情況下，利用三維激光掃描儀獲取的基礎地形數據，及微地貌變化過程模擬數據，快速識別滑坡體積參數，為山區防災減災工作提供科學依據，在防災決策領域具有廣闊的應用前景。

3、將現有技術中普遍針對滑坡堆積體的體積計算轉換成針對滑坡發生后形成的凹陷的體積計算，可有效降低由于滑坡堆積體面積、滑坡堆積體剖面幾何形態的精度和尺寸差異帶來的誤差，提高了滑坡體積的計算精度。

附圖說明

圖1為本發明滑坡體積計算方法的流程圖；

圖2為本發明滑坡后的地表數字高程模型；

圖3為本發明滑坡前的地表數字高程模型。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明的內容做進一步詳細說明。

實施例

請參照圖1所示，本發明的基于三維激光掃描技術的滑坡災害體積快速提取方法，適用于滑坡事件發生后，堆積物已經發生滑動，滑坡現場為凹陷滑坡面的狀態，其包括以下步驟：