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矿山采空区测绘中的应用

三维激光扫描技术可以实现三维场景复制,而能在较短的时间内高速、精确地记录建筑物（或景象）的三维空间位置。以马坑铁矿三维激光扫描工程项目为实例,详述三维激光扫描技术在矿山地下采空区测量中的应用优势。     

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。     

“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。     

三维激光扫描装置设计与数据处理

三维激光扫描仪克服了传统的单点测量方式,可以方便地对实物进行复制建立立体模型。笔者简单介绍了三维激光扫描仪构造及其实现的原理,利用自行购买的激光雷达、相机和电控平台等部件搭建三维激光扫描平台,利用串口通讯实现对激光雷达、相机和电控平台等硬件控制,进一步完成三维激光扫描点云生成及图像获取,并对生成的点云进行了精度校正,最后基于特征点拼接多幅扫描图像并成功地实现了扫描点云和图像的匹配融合,其中点云精度和图像融合效果较好。     

基于三维激光扫描仪和全站仪技术的外立面测量方法

建筑物外立面测量工作的传统作业模式采用全站仪测量,作业效率低.随着科技的发展,地面三维激光扫描技术在建筑物外立面测量工作中广泛地应用,但是由于作业环境的限制,扫描仪作业难免会有作业死角.针对这一问题,提出了利用全站仪免棱镜测量技术定点补测的方法,形成了一套地面三维激光扫描仪结合全站仪快速高效地完成建筑物外立面绘制的作业...     

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。     

基于误差理论的产状测量精度评定

以边坡为研究对象,针对基于罗盘、免棱镜全站仪、激光测距仪、三维激光扫描仪和数字摄影测量工作站的5种产状测量方法,采用误差理论进行产状测量精度评定。研究表明,罗盘产状测量的倾向、倾角中误差分别为±4°和±3°,其精度评定既可以提高对罗盘产状测量精度的认识,也可为其他4种非接触类产状测量方法的精度评定提供验算数据。利用罗盘只能进行高陡边坡下部结构面的产状测量,测量范围有限且高耗低效;非接触类产状测量方法则可以解决人员难以到达的高陡边坡上部结构面的产状测量问题。其中,三维激光扫描和数字近景摄影测量方法可以获取边坡岩体大量随机结构面上的产状信息,为基于随机动力学的边坡稳定性评价提供重要的基础数据。     

基于无人机载LiDAR的采煤沉陷监测技术方法——以宁东煤矿基地马连台煤矿为例

探索采煤地表沉陷的高新监测技术方法是推动采煤沉陷监测的重要工作,无人机载LiDAR采煤塌陷监测技术是无人机与LiDAR构建的一种新型低空三维空间测量技术。以宁东煤炭基地马莲台煤矿采煤沉陷区为例,采用无人机机载LiDAR监测技术获取了2017年4月及8月2期三维点云数据,通过数据三维建模和沉降信息提取,得到了地面沉陷情况的三维立体图,监测出了3处地面沉降区,并利用实测水准点和已有GPS自动监测站数据,对该技术监测地面沉降的精度进行评估。研究结果表明,无人机机载LiDAR监测技术方法可满足采煤塌陷的立体监测需求,具有机动灵活、成本低、效率高、精度高等特点,未来可在类似地区推广应用。     

基于综合改进ICP算法的三维激光扫描技术在露天矿边坡测绘中的应用

以先后发生过两次大规模滑坡的中煤平朔公司东露天矿边坡为研究背景,利用三维激光扫描技术测绘速度快、测量精度高、数据量大的特点,对该露天矿边坡进行三维激光扫描,尤其是对发生过滑坡的两个重点区域进行精细扫描。基于综合改进ICP算法,将扫描得到的多站点云数据进行拼接处理,完成了长约2 km的露天矿边坡三维模型重建。研究结果表明,三维激光扫描结果符合工程实际特征,是一种快速建立矿山边坡数字模型的有效手段。      

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。      

三维激光扫描技术及其在岩土工程中的应用

地面三维激光扫描技术是一项较新的数据收集与分析技术,它可以快速扫描目标,获得高密度,高精度的目标空间坐标,配合后处理软件,进行各种测绘、分析、仿真工作。介绍了三维激光扫描技术的原理,对目前的主要激光扫描硬件进行了比较,最后介绍了三维激光扫描技术在岩土工程应用的主要两个方面：边坡变形监测与岩石裂隙面勘察。相比常规监测和地质调查技术,三维激光扫描技术具有高精度、速度快、节省人工的优势,具有较大的应用潜力。     

无人机摄影测量在矿山地质环境调查中的应用

为解决传统的人工野外矿山地质环境调查易受交通、地形影响,且劳动强度大、效率低、成本高等问题,将无人机摄影测量技术应用在矿山地质环境调查中。以长春市净月东升采石场为研究区,利用RTK（实时动态差分技术）获取地面控制点坐标,采用大疆精灵4无人机进行航空摄影,在Pix4Dmapper建立的研究区三维模型上经量测、解译等,提取研究区内矿坑面积、边坡方位、长度、高度、体积和表面积以及滑坡、崩塌堆积体和断层等矿山地质环境相关的几何信息,制作了研究区地形图、DOM（数字正射影像）和DSM（数字表面模型）,同时解译了边坡大量随机结构面迹线和产状信息。结果表明,基于无人机摄影测量技术的矿山地质环境调查可以快速获取矿山地质环境信息,获取的结构面倾向、倾角误差分别在5°和4°以内,可满足矿山地质环境调查精度要求。     

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。     

基于三维激光扫描的锦屏地下实验室岩体变形破坏特征关键信息提取技术研究

针对施工期的中国锦屏地下实验室二期工程,利用三维激光扫描技术对各个实验室进行持续观测,得到开挖面原始点云数据,并通过一系列数据处理获取实验室轮廓变形、岩体结构及岩体破坏定量化表征信息。实践表明,利用CYCLONE软件处理原始点云数据,能够准确地获取实验室开挖后轮廓随时间的变化,精度满足工程要求,经现场围岩变形破坏特征证实数据处理结果符合实际规律;利用CYCLONE及基于结构面单位法向量的产状算法亦可准确快速地获取结构面产状,测量结果与传统方法结果相符。此外,利用CYCLONE、Geomagic Studio、3DMAX处理原始数据亦为统计实验室围岩破坏程度提供了简便高效的方法,获取的破坏区深度及体积与其他手段测量值基本一致。与点式监测技术相比,基于三维激光扫描的深埋硬岩隧洞监测与数据处理具备同时获取全场变形且快速、安全、高效的优势,对于研究深埋硬岩隧洞岩体力学行为是一种十分有效的技术手段。     

基于无人机航测与三维激光扫描的工程地形测绘技术研究

传统的地形测绘过于依赖人力,测绘效果差,测绘准确度较低。研究工作基于无人机航测与三维激光扫描,设计了一种新的工程地形测绘技术,首先基于无人机航测与三维激光扫描采集了工程地形测绘数据,其次进行了数据预处理,分析测绘精度,进而实现工程地形测绘。实际工程检验结果表明,设计的工程地形测绘技术的测绘数值较准确、测绘精度高,有一定的应用前景,研究成果可以作为地形测量工作的借鉴。     

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。     

基于GIS技术的三维矿山遥感可视化方法研究

以RS和GIS作为数据获取与分析处理的技术手段,对spot-5数据进行了图像的合成、几何纠正、融合和正射校正处理后,以ArcGIS作为数据平台,利用数字高程模型（DEM）,生成不规则三角网,对地形进行三维模拟,叠加遥感影像,制作了矿山遥感的三维立体遥感影像图。实践证明,三维遥感可视化的应用,对揭示矿山的空间分布规律、野外路线选取、野外验证工作困难的区域以及指导矿山生产实践都具有非常重要的现实意义,同时可以叠加矿权等矢量数据信息,实现多源数据的空间分析,为矿山遥感多目标监测工作提供直观、准确的数据,节省时间、减少成本。     

三维激光扫描技术在双龙洞测量中的应用

介绍了三维激光扫描技术在金华双龙洞测量中的应用情况。这一研究不仅提高了洞穴测量的工作精度和工作效率,还为洞穴内部地貌与地质体形态三维可视化构建、虚拟洞穴内部地理场景构建、洞穴地理信息系统建设提供数据源,为洞穴数据库建设、洞穴景观旅游开发、洞穴环境与景观保护、洞穴考古等提供直观精密的基础数据。     

基于计算机辅助检测技术的滑坡模型试验坡面位移场测量

将计算机辅助检测技术(computer aided inspection, CAI)引入到滑坡物理模型试验坡面位移场测量中,采用高精度的三维激光扫描设备对滑坡物理模型试验中坡体表面的位移和变形进行全方位的监测,采用“3D比较”测量坡体表面位移场。提出采用计算机辅助检测技术测量滑坡模型试验中坡体表面位移场的技术路线,并通过抗滑桩加固滑坡模型进行了实例测试,获得满意的结果。结果表明,计算机辅助检测技术可以最大限度的采集坡体表面的三维数据,获取坡体信息丰富、全面的位移场结果,避免传统单点监测以点带面的局限性;应用计算机辅助检测技术直观展现传统监测方法难以观察到的坡体边界效应、土拱效应等试验现象;计算机辅助检测技术所测位移场规律性好,与定性及理论结果相符,与试验过程中各种现象符合很好,结果可信、可靠。