[发明专利]一种基于BDS的山体滑坡三维重建的几何方法

说明书

本发明公开了一种基于BDS的山体滑坡三维重建的几何方法，先基于北斗卫星导航系统（BDS），在远离滑坡体的安全区域内选择稳定的无强干扰的位置建立基准点，在山体滑坡监测区域沿滑坡方向选择纵断面建立n个变形监测点，采集监测点数据，通过BDS接收机获取滑坡数据；再对滑坡数据进行预处理，对所得n个监测点引入W曲面对滑坡山体进行参数化，得到重建滑坡体的网格曲面模型S(u,v)；最后针对监测点的物理特性加入约束条件，根据约束条件建立Lagrange方程，构成滑坡山体三维可视化模型，实现山体滑坡三维重建。采用本发明方法具有数据易于存储、复杂度小、计算过程高效、对复杂的山体模型恢复迅速，对滑坡山体模型可进行的局部修正等优点。

技术领域

本发明属于计算机辅助几何设计领域，具体是一种基于BDS的山体滑坡三维重建的几何方法。

背景技术

山体滑坡是一种常见的地质灾害，它是指斜坡上的岩石、土体，受地下水、降雨、地震及人类工业与日常活动等内外因素影响，在重力作用下，沿着贯通的剪切破坏面，发生整体或者分散地顺坡向下滑动的一种自然现象。因滑坡而导致的特大灾害事故频发，给人类的生命财产安全带来巨大的隐患。加强对滑坡的防治等相关研究具有重大的意义，对滑坡稳定性评价的研究关系到众多工程的选址以及周边居民的生命财产安全；滑坡的预测预报能够为人员和财产的安全转移赢得宝贵的时间；滑坡的防治能够有效减轻部分滑坡的规模，甚至防止滑坡灾害的发生。

目前，山体滑坡灾害管理和滑坡防护设计等三维信息以图表或报告文本的形式体现出来，这些信息太抽象，不能给人一种直观而现实的印象。随着计算机技术的发展，为计算机图形学技术和虚拟现实技术提供了必要的软硬件条件。借助于三维可视化技术，滑坡领域出现了新的研究方向，即滑坡的三维可视化仿真。相对传统的研究方法，三维可视化技术将信息更直观地展示出来，将复杂的数据公式和海量的数据通过三维可视化演示展示出来，可以直观的对该滑坡山体做出快速的评估，从而为政府进行灾情决策提供可视化、动态化的技术支持。同时，利用三维可视化技术可以跨越空间和时间的限制，绝大部分工作人员可以通过仿真平台演示某山体滑坡事故的演化过程以及所造成的后果，而不必要进入灾区实地考察。

发明内容

本发明的目的是提供了一种基于BDS的山体滑坡三维重建的几何方法，采用几何方法结合山体滑坡定位基站数据插值生成滑坡山体模型，使用样条曲线来构造，通过对特征点的受力条件加以约束，可以对网格曲面进行受力分析，使滑坡模型既体现了滑坡整体位移变化，又体现滑坡细节变化。并且构建的模型具有计算复杂度低、计算过程高效，所需时间短等特点。

本发明一种基于BDS的山体滑坡三维重建的几何方法，包括如下步骤：

S1.基于北斗卫星导航系统(BDS)，在远离滑坡体的安全区域内选择稳定的无强干扰的位置建立基准点，在山体滑坡监测区域沿滑坡方向选择纵断面建立s个变形监测点，采集监测点数据，通过BDS接收机获取滑坡数据；

S2.对滑坡数据进行预处理，对所得s个监测点引入W曲面对滑坡山体进行参数化，得到重建滑坡体的网格曲面模型；

S3.针对监测点的物理特性加入约束条件，根据约束条件建立Lagrange方程，构成滑坡山体三维可视化模型，实现山体滑坡三维重建。

S1所述获取滑坡数据，具体是获取s个BDS监测点固定时间的离散数据。

建立滑坡基准点要综合考虑以下因素：考虑基准点稳定性，基准点应布设在离滑坡区一定距离的稳定部位，最好是基岩露头上；从消除相关性误差的角度出发，基准点应尽量不要远离监测点，以免影响监测精度。尽量避免点位附近存在强干扰源和遮挡物，确保获取的山体滑坡数据具有可靠性。

S2所述对滑坡数据进行预处理，具体是将S1获取的离散数据作为网格曲面的n个特征点。