地面三维激光扫描仪在建(构)筑物测量分析中的应用综述

地面三维激光扫描仪（Terrestrial Laser Scanning,TLS）作为新兴的一门技术,逐渐被应用到测量等各个领域,是获取地物目标LiDAR(Light Detection and Ranging)高精度数据的主要途径。TLS能够探测到建（构）筑物更多细节方面的信息,主要包括建筑物结构的变形和损伤（包括建筑物墙体的剪切开裂、墙面脱落及承重构件的损伤）,同时可以获得诸如墙体倾斜、裂缝空间分布、体积和位置变化计算等更多的测量数据。TLS高精度数据的获取为提取变形较小、肉眼无法识别的破坏特征提供了技术帮助。本研究回顾总结了TLS在建筑物变形监测、三维建模、数据分析方法和建筑物震害损失分析方面的研究。在文献回顾和深入讨论后,提出了TLS在建筑物震害分析中未来的研究方向。     

考虑视觉传达效果的震后区域三维图像虚拟重建

传统二维震害图像方法对震后区域进行研究时,由于其拍摄角度具有局限性,震后区域图像的视觉效果不理想。提出基于三维激光扫描技术的震后区域三维虚拟重建方法,采用三维激光扫描仪测量震后区域,获取该区域的点云数据,采用Cyclone软件合并点云数据后,得到震后区域拼接后的整体点云图,将该图点云数据进行去体外孤点、去噪声点以及点云取样等处理后实施封装,在封装的点云数据上采用Sketch模型实施贴图操作,实现视觉传达效果理想的震后区域三维图形的虚拟重建。实验证明,所提方法对震后区域的三维图像虚拟重建结果精度高、视觉效果好。     

震后倒塌建筑物的处理:遇难人员搜寻与废墟清理

汶川地震及近几年国内外发生的一些破坏性地震灾害中,在应急期的幸存者搜救行动之后,倒塌建筑物的处理问题已经逐渐凸显出来,其中重点是对遇难人员的搜寻和对废墟的清理。本文通过对2010年海地地震和2011年新西兰地震救援的实际经验的总结,分析了如何科学、有序地开展废墟的清理和遇难人员的搜寻工作,包括对新西兰地震震害情况的概述、主要建筑物破坏情况的描述和搜救的基本过程。对重型机械的使用、人工破拆处理和遗体鉴别这3个关键环节进行了重点阐述,并对存在的问题进行了讨论。     

地震后机载LiDAR点云的地物区分方法研究

利用机载激光雷达扫描（Light Detection and Ranging,LiDAR）技术所得点云进行震后倒塌建筑物提取时,树木与倒塌建筑物的点云特征十分相似,较难区分。为了快速准确获取震后房屋建筑物的受损情况,本文提出使用回波次数比特征指标,结合前人所提出的点云回波强度、归一化强度、最邻近点高差、法向量夹角、X向坡角和Y向坡角等特征的均值和标准差,利用K-最近邻分类法实现单体地物区分的方法。对2010年海地7.0地震震后机载LiDAR数据进行了地面点去除,分别选取了未倒塌建筑物、倒塌建筑物和树木各50个训练样本和各20个测试样本,计算了各因子的分布及其均值和标准差,在分析的基础上最终选取了可分性较强的8个分类特征,利用K-最近邻分类法对测试样本进行了分类,结果显示分类正确率可达85%以上。研究表明选取多个有效的LiDAR点云分类特征可以较好地区分震后未倒塌建筑物、倒塌建筑物和树木,提高震后建筑物震害程度判定的准确性,为应急救援及时提供较为准确的灾情信息支持。     

城市建筑物震害三维模拟在GIS中的应用

地震的突发性和破坏性对人民的生命和财产造成巨大的损失,在财产和人口高度集中的城市地区更为严重,地震灾害损失分析作为防震减灾的重要环节具有现实意义.GIS因具有数学应用模型和空间分析功能已经被广泛应用在地震灾害损失分析工作中,但大都是基于二维的GIS,在表达建筑物的震前和震后信息方面存在不足.     

关于手持GPS测定活断层位置中求解坐标系统转换参数的问题

测定活断层的坐标、绘制活断层空间位置分布图,是城市活断层探测的一个重要目的。手持GPS可以方便、快捷的测定目标点的WGS-84坐标,测量精度也满足1∶1万地形图的要求。本文介绍如何求解系统转换参数,将WGS-84坐标转换为我国目前使用的是1954年北京坐标系或1980年国家大地坐标系。进而可以利用GIS技术建立活断层信息管理数据库系统。     

单幅高空间分辨率卫星图像提取建筑物三维信息的方法研究

随着防震减灾事业的发展,对基础地理信息的要求日渐提高,利用卫星遥感影像快速补充与更新已有数据成为获取地理信息的主要方法。文中论述了太阳空间位置、卫星空间位置与建筑物空间位置对平面影像上阴影形状的约束,探讨了垂直于建筑物主方向的阴影平均宽度的统计算法和提取建筑物边界的点生长算法,给出了计算建筑物高度的数学公式,并研究出1种基于单幅高空间分辨率遥感图像数据的建筑物边界及高度快速自动生成技术。以上海市宝山区为试验区,得到了该区建筑物位置、面积和高度信息,经实地验证其试验结果可满足相应种类的灾情评估基础信息的要求     

坐标转换方法在成像模糊水道油气勘探中的应用

随着国内石油公司在海外石油勘探步伐的加快,海外钻井数量日益增长,所面临的坐标转换问题突出。本文以探索研究适用于在海外油气勘探钻井设计过程的实用方法为目标,阐述坐标转换在储层横向变化快的地区进行钻探的重要意义,深入研究坐标系统的组成与特点,提出利用已有的地震解释软件、自编软件等两种快捷简便且准确的坐标转换方式,所得结果经过已知数据对比验证,误差在0．3m范围内。将上述两种转换方法应用在西非深水区X研究区的边界成像模糊浊积水道储层的井位设计中,经钻井证实,井点位置准确,钻探结果符合预期。     

三维地震属性技术在湖区的应用效果

微山湖湖区表层地震地质条件十分复杂,芦苇丛生,三维地震勘探野外数据采集采用自行研制的钻井平台加套管护壁的成孔工艺,沼泽检波器加上加长尾椎,提高了检波器的耦合效果,获取了高信噪比的三维地震数据。资料解释应用了三维可视化、相干数据体、地震属性技术进行三维构造精细化解释,明显提高了地震解释识别地下小地质构造及地震异常体的能力,它完善和发展了三维高分辨率地震勘探技术,扩大了地震勘探的应用范围,为解决煤矿开采阶段所遇到的构造、煤层等地质问题提供了一种综合应用的解释方法,在湖区的勘探开发中,取得了明显的地震地质效果。     

城市建筑物震害三维模拟在GIS中的应用

将地理信息系统(GIS)技术用于震害预测在国内外都有较为广泛和成熟的研究。大多数的研究都是基于二维GIS技术的应用,以图表的形式显示震害预测结果,不能够直观地显示建筑物空间特征。本文以砖混结构建筑为例,总结了不同震害等级的震害特征,将提取的震害特征和建筑物纹理合成,利用Google SketchUp三维建模和ArcGIS Engine开发实现震害三维显示。本文给出了利用三维模拟技术在震害预测研究中的一种方法和思路,旨在为震后应急救援、虚拟救援训练和地震科普教学等方面提供帮助。     

基于剪应力时程极值的损伤值等效转换及其在土石坝多点输入地震反应中的应用

等效地把动剪应力转化为损伤值有两种方法，一是根据其峰值，二是根据其极值。后一种方法克服了前一种方法的不足，它根据极值序列是否穿零将其分组，把组内的最大值以及组内应力对两极值之差分别转换为损伤值。以人工合成的、进行了速度归零化处理的40个外部节点的水平和竖向地震加速度时程作为输入，考察大坝的损伤值反应，结果表明，第一种方法算出的损伤值会依赖于两个条件：延时分析时间段的长短和计算采用的时间步长的大小，而基于极值的损伤值计算不依赖于这两个条件，说明了第二种方法的优越性。第一种方法比第二种方法算出的大坝的破坏区域大，第一种方法较为保守。     

基于遥感影像的建筑物空间分布方法在地震灾害损失预评估中的应用

房屋建筑数据是地震重点危险区预评估工作的基础,需基于获取到的房屋建筑信息开展人员伤亡、经济损失、救援物资需求等预评估工作。历年地震重点危险区预评估工作能够通过现场调查得到的房屋建筑信息占比极小,仅能进行抽样调查。因此,为批量完成危险区内全部房屋建筑损失估算,需基于遥感影像获取房屋建筑矢量数据,并建立数据库。为实现全国地震重点危险区预评估工作中大批量建筑物矢量化数据的快速获取,本文采用基于遥感影像的建筑物空间分布数据批量获取方法,得到地震重点危险区内建筑物空间矢量数据,结合现场抽样调查得到的建筑物属性信息,建立地震重点危险区建筑物空间分布数据库,进而为地震重点危险区灾害损失预评估工作提供数据基础。本文采用的方法可广泛应用于地震重点危险区房屋建筑信息获取工作中,可提高工作效率,降低工作成本,提升预评估工作的科学性和准确性。     

红外热成像技术在震后房屋损坏快速鉴定中的应用研究.

本文引入了目前地震现场房屋快速安全性鉴定工作的辅助手段——红外热像无损检测技术,借用图像处理手段、数学统计方法等,探讨了震后房屋破坏红外图像的表现效果,分析了红外图像与各影响因素的关系.文中以汶川地震现场建筑物的典型震害为代表,重点分析了框架结构、砖混结构、简单结构房屋的红外图像表现.本文所涉及的建筑材料主要有水泥砂浆、钢筋混凝土、红砖、黏土、楠木、石棉瓦、水泥板等:表面装饰层材质有红漆、白色抹灰、黄色涂料、白色壁纸、红色瓷砖、白色瓷砖等.材料的物理性质不同,其表现出的红外图像特征差别较大.统计相关分析结果显示:图像的表现效果在下午时段优于中午时段和上午时段;晴天拍摄图像的表现效果最佳,雨天次之,阴天最差.同时,要考虑红外热像无损检测技术检测漏水破坏的优势,充分利用雨天对建筑物破坏的影响;光照射情况与红外图像表现效果的关系为:直面照射条件优于倾斜照射和不能照射;破坏程度相关分析统计结果显示,构件的“基本完好、轻微破坏、中等破坏”这3个破坏等级,随着破坏程度的递进,图像的表现效果增强;而构件的“中等破坏、严重破坏、毁坏”这3个破坏等级,随着破坏程度的递进,图像的表现效果无显著变化;对结构类型数据统计结果显示,底框架结构图像的表现效果优于砖混结构、框架结构和简单结构;装饰层材质分类相关统计分析结果显示,图像表现效果与材质性质、颜色、表面粗糙状况等因素有关.     

大地坐标计算在地震宽角反射/折射探测中的应用研究

本文对大地坐标在主动源人工地震宽角反射/折射探测剖面各个环节中的应用分别给予了阐释.大地坐标贯穿于整个主动源人工地震剖面勘探工作中,从野外地震剖面设计、地震勘探资料成果计算、资料解释都需要大地坐标参入定位、换算、成果输出等.用Visual Basic6.0编写了大地坐标转换与直角坐标相互转换、桩号计算、炮检距计算等多方面功能的应用程序.该程序在地震宽角反射/折射剖面设计及资料解释各个环节中得到了广泛的应用,在人工地震地壳结构探测与研究过程中起到了重要作用.     

ActiveX技术在三维地震资料可视化中的应用

文章在介绍了三维地震资料可视化原理的基础上,利用SGI的OpenInventor实现了：(1)三维地震数据体的切片(主测线、联络测线、水平方向)显示;(2)数据体切片的移动、缩放、旋转;(3)视觉效果可以选择,可以调节数据体的透明度、颜色;(4)地震“电影”的功能.结合ActiveX技术,将以上功能实现封装为ActiveX控件,嵌入到PowerPoint中,实现了地质汇报中三维地震资料的动态显示与控制.     

地震目录三维展示在天津地震数据服务系统中的应用

地震目录是地震系统提供的重要公共服务内容之一,以震源深度为主要展示要素的地震目录三维图像,作为一种新型公共服务产品,可把地震发生的位置形象直观地展示给公众。文章详细阐述了天津地震数据服务系统中震源深度三维图和分布图的设计方法及展示效果,对其所产生的积极作用和意义进行说明,并提出未来的设计方向。     

叠前三维共反射面叠加在实际地震资料处理中的应用

针对复杂地表地质条件下地震资料覆盖次数不均、部分数据缺失而导致的地震资料品质下降、陡倾角地区成像质量变差等问题,文中采用了叠前三维共反射面叠加技术.共反射面叠加是一种与宏观速度无关且考虑了反射点曲率的地震成像方法.它利用共反射点道集一个邻域内(菲涅尔带)道之间的相关性,并将相干区域内道集的能量相加来增强地震反射信号和绕射波能量,并借助于相邻CMP道集数据形成CRS超道集,使得面元内的覆盖次数更加均匀;同时利用超道集的高覆盖次数来压制噪声,最终得到高信噪比道集数据.实际地震资料处理表明,该方法可大幅度地提高地震资料信噪比和分辨率,增强地震同相轴的连续性,此外还可为叠前偏移成像处理、AVO属性分析、叠前地震反演等提供高质量的输入数据.     

煤田三维地震勘探的应用及效果分析

现代技术的发展使三维地震勘探方法更完善、手段更充分、应用更广泛、效果更显著.无论是构造复杂区还是地表复杂区,三维地震勘探都取得了其它勘探手段无法得到的效果,多参数、多方法的应用使解释分辨力进一步提高,成果更可靠,同时也为煤田勘探和煤炭生产企业取得了巨大的经济效益.     

三维激光扫描技术在震害调查中的应用

三维激光扫描技术是近年发展起来的一门新技术。作为获取空间数据的有效手段,该技术以其快速、精确、无接触测量等优势在众多领域发挥着越来越重要的作用。本文简要介绍了三维激光扫描仪的基本原理及工作流程,并以芦山7.0级地震为例回顾了该仪器在震害调查中的应用情况和现场工作特点,对破坏后实景建筑物点云数据的收集、拼接、分析处理及三维虚拟重现进行了实践和研究,最后分析并探讨了该仪器在地震应急及科学考察中的应用前景。     

基于迭代PCA的GPS时间序列震后形变估计方法和应用

GPS时间序列的震后形变分析对于研究区域震后形变机制和岩石圈流变学特性以及维持国际动态地球参考框架具有重要意义.本文在现有参数估计方法的基础上,提出兼顾震后形变衰减特征空间相关性和整体建模的"迭代PCA参数估计方法",并利用模拟数据证实了新方法可以获取更稳健可靠的震后形变、同震形变和震间速度参数.最后,以37个新西兰GPS连续站坐标时间序列为例,利用迭代PCA方法提取了2016年11月13日Kaikoura地震共性的震后形变时间演化过程和各站点的震后形变,并定量分析了震后形变对地表速度的影响.结果表明各站的震后形变在时间域上以衰减常数τ为4天的对数模型持续松弛;空间域上南岛北东部和北岛最南部震后形变较大,其中,最大震后形变点为cmbl站,截至2017年6月10日NEU方向累计的震后形变分别达到107 mm,135 mm和187 mm,地表速度分别达到133.58 mm·a-1,112.05 mm·a-1和175.58 mm·a-1,仍高于稳定的震间速度.