地面三维激光扫描技术监测黄土滑坡稳定性的研究

发布时间：2017-08-07 06:58

  本文关键词：地面三维激光扫描技术监测黄土滑坡稳定性的研究

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【摘要】：黄土地区地质条件脆弱加之人类活动影响,导致滑坡灾害的频发对国家和当地群众造成了灾难性损失,因此对黄土滑坡进行有效的稳定性监测成为防治工作的重中之重。经过对三维激光扫描技术采集的滑坡体数据进行一系列的处理得到可靠和完整的变形信息,从而能够更好地做出稳定性评估和预报。本研究在仿真试验和室内滑坡模型试验基础上研究数据采集、点云处理、模型重建和点云位移量计算等方法,并对泾河南岸庙店村黄土滑坡进行扫描,最后结合该地区的地质条件,采用极限平衡法对滑坡后缘高陡边坡进行稳定性评价。(1)本文分析了地面三维激光扫描技术成果的误差来源以及传播规律,提出了一套可行的外业采集误差控制方法。(2)利用Matlab对点云压缩、去噪、配准等过程进行了编程实现,而且改进后的ICP迭代算法比传统ICP算法在点云配准效率上有显著提高。(3)在滑块监测试验中,叠加后的各期点云数据能够再现滑体下滑的轨迹,其中通过拟合法得到的球体半径均值与实际值相差0.083mm,间距内符合精度为0.25mm。(4)通过对滑坡模型滑动前后两期点云数据的建模分析获得了该模型滑动前后的3D偏差色谱图及2D断面图,计算了滑动前后对应点的位移量及体积变化量,其中对应点位移量大于点云比较计算结果。最后本文提出一种拟合线状点云的方法来确定点云的变化量和倾斜夹角。(5)利用实测的点云数据得到庙店村黄土滑坡的三维模型和特征信息,并利用瑞典圆弧法对不同情况下滑坡后缘边坡稳定性进行分析计算,结果表明在饱和状态或考虑地震情况下后缘边坡处于不稳定状态。
【关键词】：黄土滑坡 地面三维激光扫描技术 数据处理 位移量计算 稳定性分析
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P642.22
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 研究背景和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-16
• 1.2.1 地表位移监测方法研究现状11-14
• 1.2.2 地面三维激光扫描技术监测滑坡应用现状14-16
• 1.3 研究内容与研究思路16-18
• 第二章 地面三维激光扫描技术及成果误差分析18-35
• 2.1 地面三维激光扫描技术18-22
• 2.1.1 地面三维激光扫描技术原理18-21
• 2.1.2 地面三维激光扫描仪分类21-22
• 2.2 与地面三维激光扫描仪自身有关的误差影响22-29
• 2.2.1 粗差23-24
• 2.2.2 地面激光扫描仪自身误差来源24-26
• 2.2.3 与目标物体有关的误差影响26-28
• 2.2.4 外界条件影响28-29
• 2.3 数据处理产生的误差影响29-34
• 2.3.1 点云配准29-30
• 2.3.2 基于特征配准法30-33
• 2.3.3 基于KDtree改进的ICP算法的配准法33
• 2.3.4 地面三维激光扫描仪后视定向法33-34
• 2.4 控制方法34-35
• 第三章 监测滑坡模拟试验的研究35-54
• 3.1 数字仿真试验35-39
• 3.1.1 标靶生成和平移35-36
• 3.1.2 位移计算方法36-39
• 3.2 室内物理模型试验39-54
• 3.2.1 试验材料准备39
• 3.2.2 监测滑块体试验39-43
• 3.2.3 模拟滑坡形变试验43-44
• 3.2.4 点云数据处理44-49
• 3.2.5 滑坡模型监测结果49-54
• 第四章 庙店村黄土滑坡监测和稳定性分析54-70
• 4.1 研究区概况54-56
• 4.1.1 研究区位置54
• 4.1.2 气象水文54-55
• 4.1.3 地形地貌特征55
• 4.1.4 地层岩性55
• 4.1.5 水文地质55-56
• 4.1.6 人类工程活动56
• 4.2 研究区三维激光数据采集56-59
• 4.2.1 试验中使用的仪器56-57
• 4.2.2 数据采集流程57-59
• 4.3 点云数据处理59-65
• 4.3.1 数据配准59-60
• 4.3.2 点云去噪及抽稀60-61
• 4.3.3 三维模型重建61-63
• 4.3.4 滑坡特征信息提取63-65
• 4.4 庙店村滑坡的边坡稳定性分析65-70
• 4.4.1 滑坡的规模及形态特征65-66
• 4.4.2 边坡稳定性分析原理66-68
• 4.4.3 稳定性系数计算68-70
• 结论与展望70-72
• 结论70
• 展望70-72
• 参考文献72-76
• 致谢76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 高昭良;;基于多基线数字近景摄影测量的滑坡监测系统研究[J];城市勘测;2015年02期

2 彭建兵;林鸿州;王启耀;庄建琦;成玉祥;朱兴华;;黄土地质灾害研究中的关键问题与创新思路[J];工程地质学报;2014年04期

3 张雯;程亮;张群;李满春;;三维模型几何质量评价方法[J];测绘通报;2014年07期

4 王利;张勤;黄观文;涂锐;张双成;;GPS PPP技术用于滑坡监测的试验与结果分析[J];岩土力学;2014年07期

5 官云兰;程效军;詹新武;鲁铁定;;地面三维激光扫描仪系统误差标定[J];测绘学报;2014年07期

6 马俊伟;唐辉明;胡新丽;雍睿;夏浩;宋友建;;三维激光扫描技术在滑坡物理模型试验中的应用[J];岩土力学;2014年05期

7 赵文峰;王斌;关泽群;;多基线近景摄影测量在边坡位移监测中的应用研究[J];工程勘察;2014年05期

8 姚艳丽;蒋胜平;王红平;;基于地面三维激光扫描仪的滑坡整体变形监测方法[J];测绘地理信息;2014年01期

9 杨_捩，

本文编号：633268