三维激光扫描测量技术在滑坡监测中的应用.pdfVIP

2015 年 6 月 地理空间信息 Jun.,2015 第 13 卷第 3 期 GEOSPATIAL INFORMATION Vol.13,No.3 doi:10.3969/j.issn.1672-4623.2015.03.048 三维激光扫描测量技术在滑坡监测中的应用 1 2 3 4 王炎城 ，钟焕良 ，石雪冬 ，黄德全 （1. 广东省水文地质大队，广东 广州 510510 ；2. 广东省国土资源测绘院，广东 广州 510500 ； 3. 广东水利水电职业技术学院，广东 广州 510635 ；4. 中山大学，广东 广州 510275） 摘  要：介绍了三维激光扫描测量的原理并对其理论测量误差进行了分析。采用三维激光扫描技术对广东省五华县崩岗一滑坡 进行了 6 次观测，分析结果表明，三维激光扫描技术与传统的滑坡监测相比具有速度快、精度高、能实时三维动态显示滑坡变 化及滑坡量等优点，在实时动态监测中具有广泛的应用前景。 关键词：三维激光扫描测量 ；滑坡监测 ；误差 中图分类号：P258 文献标志码：B 文章编号：1672-4623（2015）03-0138-04 1  三维激光扫描测量原理 Z 三维激光扫描测量处理过程包括 ：数据采集、数据 P(Xp YpZp) 预处理、几何模型重建和模型可视化，它将传统测量 方法对单点测量扩展到对目标进行面测量，并且扩展 到相对更加复杂的环境中，能将各种复杂、大型、实 S 体的三维数据迅速采集到计算机中，快速构建目标实 Y 体的各种几何数据。三维激光测量技术的这一特点， β 使得高速海量数据成为可能。 X 三维激光扫描仪发射器发出一个激光脉冲信号， α 经目标物体表面漫反射后，沿几乎相同的路径反向传 回到接收器。可以计算激光点 P 与扫描仪的距 离 S ，同 图1  扫描坐标系 步测量每个激光脉 冲横 向扫描 角度观测值 α和纵向扫 描 角度观测值 β。三维激光扫描测量可以为仪器 自定义 2  三维激光扫描测量误差分析 坐标 系，也可以通过标靶点 A 、B 的坐标 匹配到 P 点。 2.1  距离及角度误差 X 轴在横向扫描 面内，Y 轴在横向扫描 面内与 X 轴垂直， 根据式（1），激光点 P 的坐标 由 3 个 变量 构成， Z 轴与横 向扫描 面垂直。获得 P 的坐标（图 1），得到 根据测量误差传播 定律 ，三维激光扫描 测量的直接误 目标实体的采样点集合，称之为“点云”。通过面状的“点 [1-4] 差也是 由这 3 个变量 （距 离 S 、水平扫描 角度 α和竖直 云”坐标，即可实时反映物体面状的形态及其变化 。