三维激光扫描技术在施工地质编录中的应用

三维激光扫描技术在地质编录中的应用,改变了传统的“皮尺＋罗盘”的地质编录模式,使地质编录同时具有高效率、高精度和高效益的独特优势。论文对三维激光扫描技术做了简要的介绍,应用该技术与工程实践相结合,论述了三维激光扫描技术在地质编录过程中对扫描信息的解译过程与方法,对编录区域做出了岩体质量评价,证明了三维激光扫描技术的在地质编录中的实用性和有效性,充分展示了该项技术在地质应用中的光明前景。     

三维激光扫描技术在矿山开采沉降中的应用研究

三维激光扫描技术具有高分辨率、高采样率以及非接触式测量优势,它突破了传统的单点测量模式,非常适用于获取矿山的复杂表面和高危区域的空间三维信息。文章阐述了三维扫描仪的种类、技术原理和在矿山开采沉陷中的应用,同时介绍了三维扫描点云数据的后期处理过程及应用。在工作实例中,通过三维激光扫描仪与精密全站仪所测结果进行了对比分析,结果表明:两种技术方法获取的信息数据基本相符,可以满足生产需要,进一步论证了运用三维激光扫描技术对矿山沉陷区进行监测的可靠性和可行性。     

三维激光扫描技术获取高精度DTM的应用研究

三维激光扫描技术又被称为实景复制技术,是测绘领域继GPS技术之后的又一次技术革命,它突破了传统的单点测量方法,具有高效率、高精度的独特优势。三维激光扫描技术能够提供扫描物体表面的三维点云数据,因此可以用于获取高精度高分辨率的数字地形模型。本文将以一工程边坡为例讨论利用三维激光扫描技术快速获取数字地形模型的方法,着重论述三维点云数据的获取、拼接、坐标校正、去噪及数字高程模型的生成方法,由此得出在一定空间范围内利用三维激光扫描技术快速获取高精度高分辨率的数字地形模型具有可行性。     

基于三维激光扫描的滑坡变形监测与数据处理

地面三维激光扫描技术可以高精度、高密度、高速度地测量物体表面三维空间坐标,从而详细描述表面细部状况。它已经在静态形状测量中获得了成功的应用。目前,滑坡地表变形分析主要是采用GPS或全站仪测量的少量特征点来进行,缺乏整体变形资料。但滑坡变形体的诸多细节变化对正确的变形分析有着重要的作用,将该技术引入到滑坡变形监测与分析中,可充分利用滑坡体上的大量点自然地物作为监测点,来完整监测和分析其变形。作为一项新的研究内容,文章对此进行了相应的理论分析与实际测量,获得了初步满意的结果。     

三维激光扫描技术在滑坡物理模型试验中的应用

大型滑坡物理模型试验中常采用高精度的特征点监测,缺少整体变形资料;而三维激光扫描技术可以高精度、快速、完整地扫描实物,获得海量的点云数据,构建实物的数字化模型,从而详细描述表面细部状况。将三维激光扫描技术引入到滑坡物理模型试验坡体表面整体变形监测中,通过数字仿真试验对点云数据4种变形测量方式进行了对比和评价,推导了点云数据单个扫描点的空间位置精度的评价模型,对点云密度进行了理论分析。通过滑坡物理模型试验实例,采用点云比较、重心法、点云叠加方法测量模型的整体变形和单个监测点的位移,对滑坡不同演化阶段变形特征进行了综合分析。研究表明:空间位置精度的评价模型、点云密度模型为三维激光扫描变形监测的测量成果评定,测量方案的优化设计提供了必要的理论基础。点云叠加、点云比较为面测量,可以获得整个模型坡面的变形和位移情况,测量模型的变形趋势和变形量级,重心法、拟合法则属于点测量,可以获得单个监测点准确的位移量。基于三维激光扫描技术坡面监测是结合点测量和面测量的优势,在保证高精度特征点监测同时,获得模型坡面的整体变形和位移。     

第七届全国岩土工程实录交流会特邀报告——岩土工程测试综述

在总结第七届《全国岩土工程实录集》岩土工程测试、检测与监测专题论文主要成果特点的基础上,对近年来常规岩土工程原位测试技术和监测技术的应用实践和研究成果进行了分析,并介绍了包括原位触探、滑动测微、光纤监测技术、三维激光扫描等技术在内的一些测试技术的最新进展和应用。     

“空天地”一体化技术在采空区形变监测中的应用CSCD

河北滦平县张百湾镇周台子村由于多年矿山开采遗留下大量的采空区,部分采空区未做任何处理存在塌陷隐患,严重制约当地的经济发展和社会稳定。对该地区采空区形变调查和实地监测十分有必要。文中综合应用合成孔径雷达干涉测量技术、无人机摄影测量技术、三维激光扫描技术对采空区的空间分布进行划分确定和形变监测。首先应用小基线集技术对采空区进行地表形变解算。然后应用无人机数据构建研究区的三维模型,并通过多期无人机航飞数据,计算2次航飞间地表变化,佐证InSAR技术的结果。最后应用三维激光扫描技术,对部分重点区域进行三维激光扫描,建立采空区精细化模型。研究结果表明,三种技术的联合监测结果表现出高度的一致性,其中InSAR技术探测出研究区最大形变速率-25 mm/a,结合2期无人机正射模型DEM与三维激光扫描数据差分结果确定出采空区17处的高风险区域,部分区域对居民区和道路有影响。基于“空天地”一体化技术具有较高的可靠性,可应用于矿区采空区形变调查和地面沉降监测。     

三维激光扫描技术在地质灾害调查中的应用

三维激光扫描技术是近年兴起的一种测量技术,本文通过利用天宝TX8三维激光扫描仪在一个典型的地质灾害监测项目中前后两次观测应用实例,阐述了三维激光扫描技术的工作流程,并简述了与常规全站仪测量的优点及注意事项,在生产实践中具有较高的借鉴意义。     

三维激光扫描技术在地质灾害体测绘生产中的应用

三维激光扫描技术是近几年发展起来的一种新兴测绘技术,该技术已广泛应用于工程建设与物体三维测量等测绘及相关领域,具有高效率、高精度的独特优势。本文在介绍三维激光扫描仪的应用、研究现状及工作原理的基础上,以2013年7月13日四川雅安市天全县南部某地暴发特大规模泥石流灾害为工程实例,通过地面三维激光扫描仪实地测量,获取此次泥石流滑坡高精度三维地理信息数据,为以后的灾后重建与防御工作提供第一手资料。在野外调查的基础上,分析了此次泥石流灾害的特征,并从其形成条件入手,探讨了此次灾害的成因和未来发展趋势。研究表明,松散物质的极大丰富和堵溃是导致此次特大泥石流的主要原因;此地在短期内泥石流仍会频发,但规模要比此次泥石流小。     

基于三维激光扫描仪的滑坡表面变形监测方法——以金坪子滑坡为例

近年来,三维激光扫描仪越来越多地被应用于滑坡变形监测领域以降低或减少滑坡灾害带来的风险。本文以云南省乌东德地区金坪子滑坡为例,运用三维激光扫描仪监测技术对处在库区的金坪子滑坡表面变形进行了监测与研究。传统的监测数据显示,该滑坡正以每年约30cm的高速度向前推动,运动的结果可能危及周边居民的人身财产安全以及乌东德水电站的运营。研究中激光扫描数据集由高精度和高密度的三维点云组成,分别从6个站点、3次采集得到,时间跨度25个月(从2009年5月~2011年7月)。滑坡表面变形通过按时间序列排列扫描数据集的比较得出。通过采用三种方法,DEM(数字高程模型)比较,断面比较与固定点比较,分析已经过前处理的点云数据集,从而分析得到监测结果。此外,滑坡的变形量也计算得到。研究介绍了激光三维点云处理的流程,探讨了将三维激光扫描监测技术应用于大型、有部分植被覆盖的滑坡监测的可能性,并将监测结果分析与GIS平台结合起来,结果帮助我们大概地、基本地对滑坡稳定性做出评价。三维激光扫描监测滑坡变形的应用为我们在存在高风险的大型滑坡变形监测提供了另一种直观和高效的方式。     

Application of Three-Dimensional Laser Scanning and Surveying in Geological Investigation of High Rock Slope

The appearance of 3D laser scanning technology is one of the most important technology revolutions in surveying and mapping field. It can be widely used in many interrelated fields, such as engineering constructions and 3D measurements, owing to its prominent characteristics of the high efficiency and high precision. At present its application is still in the initial state, and it is quite rarely used in China, especially in geotechnical engineering and geological engineering fields. Starting with a general introduction of 3D laser scanning technology, this article studies how to apply the technology to high rock slope investigations. By way of a case study, principles and methods of quick slope documentation and occurrence measurement of discontinuities are discussed and analyzed. Analysis results show that the application of 3D laser scanning technology to geotechnical and geological engineering has a great prospect and value.     

煤矿巷道三维激光扫描关键技术及工程实践

智能化、无人化开采是煤炭行业发展的必然趋势,精准地质信息探测是当前智慧煤矿建设中的重点研发方向之一,其中巷道信息的精准探测和巷道三维模型的快速获取是地质透明化的重要数据来源。对比分析传统巷道建模方法及其优缺点,提出利用三维激光扫描重建技术构建高精度透明工作面巷道模型的技术思路。在分析煤矿井下工况环境长距离三维激光扫描面临的技术难题的基础上,研究三维激光扫描原理和空间点坐标计算方法,并提出透明工作面巷道三维激光扫描重建技术流程,其关键技术包括:三维激光扫描系统动态标定和坐标转换方法;点云预处理技术中基于统计滤波法的大尺度噪声滤波方法和基于移动最小二乘的小尺度噪声滤波算法;点云关键点提取与特征描述技术中SIFT特征检测算法和FPFH特征描述算法;点云配准技术中基于FPFH特征描述算法的粗配准技术和基于迭代最近点算法的精配准技术。以准格尔煤田唐家会煤矿某工作面为研究对象,利用自主研发的移动式三维激光扫描系统从三维激光扫描施工流程、巷道点云数据采集、边界轮廓线提取、巷道与工作面联合建模等方面进行实践应用。结果表明,提出的基于三维激光扫描技术的工作面巷道三维重建思路在技术上是可行的,能为复杂巷道的快速三维扫描、重建提供一条可行的技术路径。      

Outlook for use of laser scanning in paleoseismological studies in Siberia

A large-scale survey to select a path for the East Siberia-Pacific Ocean (ESPO) pipeline has shown the urgency and high demand for detailed paleoseismological investigations using a new technology based on laser scanning. The laser scanning results allowed us not only to identify and thoroughly map numerous fault-line scarps, but also to estimate their morphometric parameters (height, steepness) and distinguish scarps that were formed as a result of single or multifold seismogenic displacements. The high efficiency of the laser scanning results makes it necessary to involve this tool in paleoseismological investigations.     

多孔介质微观孔隙结构三维成像技术

详细介绍目前国际上最先进的多孔介质微观结构三维成像技术,包括系列切片技术、聚焦离子束技术(FIB)、激光共聚焦扫描显微镜、Micro-CT技术,分析了各自的优越性及局限性,探讨了Micro-CT技术的应用现状及其在地质学领域的应用前景.分析结果表明,Micro-CT及今后的Nano-CT技术是一种无损伤的3D成像技术,不但可获得足够分辨率的多孔介质微观孔隙结构3D图像,而且还可以现场实时检测孔隙中流体的渗流状态,在多孔介质孔隙结构及渗流机理研究中具有重要的应用价值.该技术必定成为今后的主流技术,不仅将在石油工程、水文工程等领域发挥重要的作用,而且还将广泛应用于岩石学、矿物学、古生物学、材料学、资源科学及环境科学等领域.该技术的研究和应用在我国还处在起步阶段,应加大设备引进和研究力度.     

机载LiDAR与地面三维激光扫描在贵州水城独家寨崩塌地质灾害风险调查中的应用

在贵州岩溶山区开展地质灾害风险调查时,由于局部存在高差较大的复杂山体,传统的地面调查手段往往具有局限性。为有效地识别及测量潜在的高位隐蔽性地质灾害隐患,采用无人机载LiDAR和地面三维激光扫描的方法,通过“俯视”数据与“正视”数据相融合,可完整、精确地获取崩塌危岩带的高精度点云及三维模型等数据。以贵州省水城区鸡场镇独家寨崩塌为例,通过野外数据采集-原始点云处理-不同数据融合-整体着色修复等步骤,最后得到研究区高精度三维模型数据,在此基础上对岩体结构和裂隙进行提取,解译出层面和两组节理裂隙产状,进而有效识别危岩体的空间分布,并基于网格划分方法计算出危岩带的规模约6.6×104 m3。结果表明无人机载LiDAR与地面三维激光扫描相融合的方法可优势互补,具有可操作性强、精度高、识别准等特点,可有效地获取解译并识别危岩体的分布及规模,为后续稳定性分析及风险评价提供基础。     

基于地面激光扫描的喀斯特洞穴制图研究

近年来,地面激光扫描在喀斯特洞穴领域的应用与研究日益广泛,其高精度测量与多样化的成果表达方式相较于传统手段优势明显。它不仅可以全方位记录洞穴要素并进行虚拟化展示,还可以构建洞道和沉积景观模型,最为关键的是毫米级的误差精度对于喀斯特洞穴空间形态计量研究有着革命性的突破,那么该如何通过海量点云精确绘制洞穴图并对洞穴要素进行制图表达成为首要解决的问题。本文以贵州潜龙洞为例,通过对三维激光点云进行处理,辅以第三方软件绘制潜龙洞平面图、剖面图和横断面图,并对洞穴要素图像化自动提取与制图表达进行探讨,对于提高洞穴制图精度、规范洞穴制图标准、科学构建洞穴地理空间数据库以及指导洞穴合理规划与开发等方面将有着重要意义。      

三维激光扫描测量在汶川地震后都汶公路快速抢通中的应用

都（江堰）汶（川）公路是一条高等级山区公路,同时是连接都江堰与汶川县城的主要干道,溯岷江而北上,全长108km。强烈的汶川地震导致了公路两侧大量崩塌、滑坡等地质灾害发生,严重阻断了交通生命线,由于公路沿线河谷狭窄、山高坡陡、表部岩石破碎,又适逢雨季来临,崩塌、滑坡、泥石流等次生地质灾害为震后抢险救灾及地质调查工作带来极大挑战。本文通过三维激光扫描测量技术在都汶公路快速抢通中的应用,讨论其在抢险救灾快速反应中与传统地质调查方法相结合的适用性与可行性,从中不难看出该项技术具有精度高、速度快、真实反映原型并能快速提取相关信息,其势必成为传统地质调查方法的有益补充。