[发明专利]一种基于三维激光扫描技术的滑坡灾害体积快速提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及滑坡灾害灾情分析技术领域，具体是一种基于三维激光扫描技术的滑坡灾害体积快速提取方法。

背景技术

滑坡是阻碍山区社会经济发展的主要自然灾害，体积是滑坡特征的一项重要参数，是确定滑坡规模和确定救援方案的主要依据。在当前的研究领域，常用推求滑坡堆积体体积的方法有三种。第一种是通过航拍或LIDAR(激光探测与测量)等方法获取相关地区滑坡前后的地形数据，分析对比滑坡前后地形数据从而获得滑坡堆积体体积，但滑坡具有突发性特征，较难获取灾前的地形数据，而且大面积滑坡后的地形测绘花费极其高昂，该方法通常只针对面积较小的滑坡灾害。第二种是通过建立典型滑坡堆积体投影面积和体积之间的统计规律模型来推求滑坡堆积体体积，但该方法缺乏数学机理，还需进一步发展。第三种为利用滑坡堆积体的长、宽和埋深进行体积估算，是最简易的方法，这种方法能快速估算滑坡堆积体体积，但是这种估算方法得到的结果精度较低，误差大，通常用于初步估算，并且这种方法需要对滑坡堆积体进行实地观测。

另外，由于受灾区的地质条件，高陡的边坡、破碎的岩体和阻塞的交通，滑坡堆积体的破坏随时可能发生，从而使得野外调查工作因人员难以企及而无法正常开展，也可能危及调查人员的人身安全，在这种情形下，传统的调查测量工作方法难以实施。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是将三维激光扫描技术引入特定滑坡灾害事件滑动的岩土体体积测量中，通过采集滑坡周围的密集点云拟合滑坡前的滑坡所在坡面的地形形态，再将其与滑坡前后的地形体积对比，求得特定滑坡事件中滑动岩土体体积，提高滑坡调查的工作效率，改进滑坡体积测量的精度，为滑坡应急处置和灾害治理提供基础数据。

本发明的另一个目的是提供远程的滑坡测量方法，避免因交通阻碍等原因无法测量，并且通过远程测量方法，降低测量作业人员遭受灾害的危险性。

为实现以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种基于三维激光扫描技术的滑坡灾害体积快速提取方法，包括以下步骤：

步骤1、采集滑坡后的地表数据

通过三维激光扫描仪对滑坡现场进行扫描，采集滑坡后的地表三维点云数据，每个点云都记录了该点的经度、纬度和高程信息；

步骤2、构建滑坡后的滑坡所在坡面数字高程模型

对采集的点云数据进行剔除植被和抽稀处理后,导入到SURFER或其他点云处理软件中，自动拟合成滑坡后的地表数字高程模型；

步骤3、模拟滑坡前的滑坡所在坡面地表数字高程模型

根据滑坡后的地表数字高程模型，提取滑坡后缘和滑坡前缘数据，绘制滑坡边界线，并在滑坡边界线上密集采集高程点，然后根据滑坡周围地形数据的曲率，再结合整个山体的地形起伏情况，按照地形曲率对滑坡前的地形表面进行拟合，模拟出滑坡前的滑坡所在坡面的地表数字高程模型；

步骤4、计算滑坡体积

根据滑坡后的地表数字高程模型和滑坡前的地表数字高程模型，通过SURFER软件计算出滑坡体积。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1、充分考虑滑坡灾害多发生在高山峡谷中，山体雄厚，边坡陡峻，使得地质调查工作因人员难以企及而无法正常开展的特点，提供一种基于三维激光扫描技术的滑坡灾害体积快速提取方法，选用三维激光扫描技术，通过三维密集点云构建滑坡面三维模型，一方面能提高滑坡体积测量的精度和工作效率，另一方面可提高测量的安全性。

2、基于三维激光扫描技术的滑坡灾害体积快速提取方法，可以在山区缺少基础资料，又不能到达的情况下，利用三维激光扫描仪获取的基础地形数据，及微地貌变化过程模拟数据，快速识别滑坡体积参数，为山区防灾减灾工作提供科学依据，在防灾决策领域具有广阔的应用前景。

3、将现有技术中普遍针对滑坡堆积体的体积计算转换成针对滑坡发生后形成的凹陷的体积计算，可有效降低由于滑坡堆积体面积、滑坡堆积体剖面几何形态的精度和尺寸差异带来的误差，提高了滑坡体积的计算精度。

附图说明

图1为本发明滑坡体积计算方法的流程图；

图2为本发明滑坡后的地表数字高程模型；

图3为本发明滑坡前的地表数字高程模型。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

实施例

请参照图1所示，本发明的基于三维激光扫描技术的滑坡灾害体积快速提取方法，适用于滑坡事件发生后，堆积物已经发生滑动，滑坡现场为凹陷滑坡面的状态，其包括以下步骤：