三維掃描結(jié)合無人機技術邊坡檢測

      我國每年由于巖土體失穩(wěn)而引發(fā)的大小滑坡數(shù)百萬次，由此造成的經(jīng)濟損失高達100-200億元，因暴雨、地震等引發(fā)的各類滑坡災害至上世紀90年代累計死亡超過10萬人。邊坡巖土體往往呈現(xiàn)出非均質(zhì)性與各向異性特性，在開挖、堆載、降雨、河流沖刷、庫水位升降與地震等外部荷載作用下很容易進入局部或瞬態(tài)大變形乃至失穩(wěn)滑動。

      對于邊坡工程特別是大型復雜邊坡，進行工程地質(zhì)調(diào)查、測繪、勘探、試驗和穩(wěn)定性檢測，預測邊坡失穩(wěn)的可能性和滑坡的危險性，并提出相應的防災減災措施，對于確保國民經(jīng)濟發(fā)展與保障人民群眾生命財產(chǎn)安全具有重大意義。

三維掃描儀數(shù)據(jù)采集

 

 

      邊坡監(jiān)測數(shù)據(jù)獲取過程中需要大量的測繪點采集,少則幾萬個,多則幾百萬及以上，因此結(jié)構(gòu)面信息的快速高效、全面準確的采集方法便成為評價邊坡結(jié)構(gòu)的關鍵，三維激光掃描技術的出現(xiàn)為解決邊坡數(shù)據(jù)采集和分析提供了新方法和新手段,可以彌補傳統(tǒng)測繪方法采樣點少，難以反映變形的全部特征的缺點，它不但能夠?qū)崿F(xiàn)坡體快速數(shù)字化，還可以得到坡體表面三維信息，實現(xiàn)真正意義上的實景復制。

 

 

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無人機現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集

 

 

      在高陡邊坡的地質(zhì)調(diào)查中,測量巖體結(jié)構(gòu)面的工作經(jīng)常受到復雜地形的限制無法正常開展,急需一種全方位的精確測量技術。結(jié)合近年來低空低速小型無人機技術的快速發(fā)展,使用搭載單鏡頭的小型無人機,對目標物進行三維重建,通過現(xiàn)場試驗和數(shù)據(jù)后處理,總結(jié)出了一套無人機攝影測量技術在高陡邊坡地質(zhì)調(diào)查中的應用方法,并得到了初步的研究結(jié)論:輕小型的單鏡頭多旋翼無人機能夠采集到有效的地形數(shù)據(jù),在三維點云中處理,可以提取出準確的結(jié)構(gòu)面參數(shù),進一步將這些結(jié)構(gòu)面繪制在赤平極射投影圖中,能實現(xiàn)高陡邊坡的數(shù)字化巖體產(chǎn)狀測量。

 

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數(shù)據(jù)處理

 

 

      將三維掃描生成的三維點云數(shù)據(jù)與無人機生成的三維點云數(shù)據(jù)，導入軟件中，通過選取公共點的方式將兩組數(shù)據(jù)進行拼接，然后評查，最終得出完整的三維點云數(shù)據(jù)。

 

     將獲取的兩期點云數(shù)據(jù)分別進行拼接，得到兩次測量的山坡完整點云。將兩次測量得到的點云數(shù)據(jù)分別導入3DReshaper軟件中，利用最佳N點匹配的命令將其統(tǒng)一到同一本地坐標系

 

 

 

      進行最佳匹配后兩期點云數(shù)據(jù)仍沒有完全配準到一起，存在較大誤差，此時可以利用最佳擬合配準的命令，3DReshaper軟件會根據(jù)點云或模型的幾何信息進行最佳擬合匹配，該操作處理后的兩點云可完美匹配到一起。匹配后點云細節(jié)如圖所示：

 

      依托3DReshaper強大的測量模塊，可對比分析出兩期數(shù)據(jù)的變化，并以彩色圖譜的形式表示，生成標簽或報告，山坡變化如圖所示：

 

山坡變化量色譜顯示

為對山坡變形量進行分析，可在任意點處單擊生成該處偏差的標簽。

 

地面三維模型

通過3D點云數(shù)據(jù)，自動生成地面三維模型

 

等高線地形圖

 

  

土方測算

 

坡度分析

DEM分析

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