基于TLS的滑坡体数据预处理及地表特征变化探测

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yuexianglian
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在我国西南山区,滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害高发,灾害一旦发生,往往造成严重的经济损失和人员伤亡。对滑坡体进行变化探测在地质灾害领域是一项极其重要的工作,高效的滑坡体变化检测可以提前对灾害进行有效的预测,采取应对措施,可以预防和减轻滑坡事故带来的危害。地面三维激光扫描技术是最近十几年快速发展起来的测绘新技术,因其能够快速、非接触、高精度和高密度的获取目标对象的空间三维坐标,现已在滑坡变化检测领域得到广泛应用。本文以地处昆明市东川区大白泥河泥石流沟的一伴生滑坡体为试验对象,利用地面三维激光扫描技术对滑坡体进行两个时期点云数据采集,经过点云配准、滤波去噪数据预处理,内插生成面向滑坡体的DEM,利用Arc GIS平台基于DEM提取滑坡体山脊点、山谷点、山脊线、山谷线和剖面线等地表特征,最后对滑坡体进行基于点、线、面状特征的变化探测分析,形成了一整套的面向滑坡体的变化探测流程,达到了多方位、全面的变化探测目的。在论文研究中,最终得到以下研究结果:(1)开展了面向泥石流沟伴生滑坡体的点云滤波处理方法探究:以第一期滑坡体TLS点云数据为数据源,分别采用基于数学形态学滤波、基于坡度滤波、基于渐进加密不规则TIN滤波和基于CSF算法滤波四种滤波方法进行滤波处理,从定性和定量两方面进行精度评定,并对四种方法进行对比总结。结果表明:基于渐进加密不规则TIN滤波方法的滤波总误差为5.51%,在本文试验区的效果最好,能很好的适应复杂地形且能有效的滤除密集低矮植被;基于数学形态学方法的滤波总误差为7.61%,滤波过程较繁琐,实用性差;基于坡度的滤波总误差为14.61%,滤波效果最差,不适用于地形条件复杂的试验区域;CSF滤波的总误差为13.80%,该方法在相对平坦区域能够取得很好的滤波效果,但是针对既包含平坦和陡峭区域的泥石流沟伴生滑坡体并不适用。(2)以滤波后点云为数据源,分别采用反距离加权法、自然邻域法、克里金法和ANUDEM算法,内插生成面向滑坡体DEM的研究,通过检查点法得到DEM内插的高程精度指标(中误差、平均绝对误差和拟合优越度),利用Matlab绘制检查点点位误差分布图,对DEM内插精度进行对比分析。结果表明:克里金法插值生成DEM高程精度指标更优,更适用于高山地地貌、原始数据分布不均匀的点云数据类型。并基于此DEM运用Arc GIS平台进行坡向分析提取山脊点、山谷点、山脊线和山谷线等地表特征。(3)研究分析了地面三维激光扫描在泥石流沟伴生滑坡体进行变化探测的实际应用问题,利用扫描获取的两期点云数据,以第一期点云数据为基准,对滑坡体地表特征点、特征线以及“面”状特征在X、Y、Z方向上的变化探测综合分析,为滑坡体变化探测提供一种新思路。
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