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应用案例

新疆伊犁新源泥石流滑坡扫描
发布日期:2016年06月30日 15:16   发布者:北京富斯德科技   浏览次数:2313


一、  项目背景

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灾害现场图

新疆伊犁哈萨克自治州新源县阿热勒托别镇的阿热勒托别铁矿731日凌晨由于强降雨引发山体垮塌进而形成泥石流泥土混合山石沿山谷冲泄而下破坏力极强造成了严重的人员伤亡及财产损失。经现场初步测算滑坡体长约2公里宽约50平均深度6100万立方米土石。灾害发生区域山体连绵起伏较大土质松软且多为草地植被覆盖稀少外加多年铁矿开采不当导致该地区地理位置大幅人为改动生态严重破坏一旦遇上强雨天气必将造成水土大量流失从而导致灾害发生

二、项目目的

利用三维激光雷达扫描仪获取滑坡灾害现场的绝对坐标值点云数据通过点云后处理软件制作逼真的三维滑坡模拟实验模型数据进而对灾害现场范围内还未发生滑坡的山体进行多次滑坡模拟实验通过实验预测发生山体滑坡时滑坡体的冲刷长度、宽度、平均深度以及滑坡的土方量、滑坡面积大概为多少。这样一旦发生滑坡可第一时间提供第一手资料便于及时开展救援抢修工作。

三、项目参与人员

  北京富斯德科技有限公司:李成龙

  新疆伊犁哈萨克自治州救灾应急办政府

四、数据采集设备

本次扫描采用了世界领先的RIEGL三维激光雷达扫描仪VZ-1000

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RIEGL  VZ-1000 激光雷达扫描仪

VZ-1000拥有RIEGL独一无二的全波形回波技术waveform digitization和实时全波形数字处理和分析技术on—line waveform analysis, 每秒可发射高达300,000点的纤细激光束提供高达0.0005°的角分辨率。这种高精度高速激光测距及可同时探测到多重乃至无穷多重目标的细节信息技术优势是传统单次回波反映单一物体技术所无法比拟的。除此之外基于 RIEGL 独特的多棱镜快速旋转扫描技术它能够产生完全线性、均匀分布、单一方向、完全平行的扫描激光点云线。详细参数如

超高测距精度可达5mm

超长测距高达1400

无需标靶拼接

自动多个站点同时调整

超高速数据采集全景360°扫描仅需8

广阔的扫描视场角水平360°*垂直100°

独特的多回波功能能够识别多重目标

标配高清数码相机可获取高分辨率彩色纹理

集成倾角传感器和激光铅垂对中

机身内置32G大容量存贮

内置GPS天线、WIFE天线可远程操控

两台天宝GPS—RTK测量仪

  五、数据预处理软件

数据后处理采用了RIEGL特有的Riscan pro点云处理软件Riscan proRIEGL三维激光雷达扫描仪VZ系列标配软件。该软件不但可以用于控制扫描仪的扫描操作同时还可以提供包括全球坐标系拼接在内的全自动和半自动四种拼接方式。特有的一键快速剔除植被功能可以简单快速的得到整洁的地表数据缩短内业处理时间提高工作效率。Riscan pro还可导出多种点云数据格式供给第三方软件进行二次开发利用。将扫描仪、Riscan pro软件以及数码相机结合能够实现

精确识别目标的细节

自动生成高分辨率的贴图纹理网格

定时定位、距离、面积和体积的测量

实体核查智能视图和特征点线面的提取保存

自动生成三维正射影像、数字高程图和等高线曲线图

  六、外业数据采集

首先踏勘测区结合实际选择合理的控制点 选点需注意第一选点时确保两点之间尽可能通视有一定的公共区域第二选择地理位置较高视野广阔的点这样获取的数据也就越多本次重点测量范围内所选8个控制点如下图红色字样为所选控制点控制点可结合扫描进度适当调整

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数据获取。架设三脚架对中整平扫描仪量取并记录仪器高打开内置GPS实时定位连接笔记本电脑操控扫描此次滑坡共扫描8平均每站扫描用时为5分钟左右扫描视场角为全景360°*100°扫描扫描半径为超长距离1400m点云分辨率最远1495m处任为60cm且排列整齐,足够满足任何地形测量要求。

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  待每站扫描结束后利用GPS—RTK实测获取每一个控制点的绝对坐标值。


七、内业数据处理

本次泥石流滑坡扫描项目共计扫描8获取有效点云总数为26724988,由于站点之间距离较远,需要步行跋涉,扫描及换站共用时4个小时共扫描4.2个有效平方公里面积数。

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  实现全球坐标系拼接。通过Riscan pro点云后处理软件同步实现8站点云数据的全球坐标系转换拼接快速简便且精度可靠。

  利用软件特有的多站点调整功能,实现站与站之间的精细配准,拼接精度为4mm

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一键快速剔除植被。独特的多回波功能,使得激光可以更多地穿透植被,获取更多的地面点数据,RiScan Pro对多回波数据可以 实现一键过滤植被的功能,使得内业处理更加简单高效。如下图所示:

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                                                                   多回波数据显示

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绿色的为植被,白色的为地表点

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                                                             剔除植被后的地面数据

贴图纹理网格照片与网格结合生成逼真的现场 3D 模型图

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假彩色高程网格显示通过颜色的递变来表现高程的变化

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    ⑤一键快速生成规则的等高线

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方便快捷的滑坡体表面积、体积计算

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                                                                  表面积计算

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                                                                    体积计算

八、成果展示

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九、内外业时间比 

外业采集时间201342010点于伊犁州新源县城出发行车1小时到达滑坡灾害现场。外业控制选点1小时30分钟外业数据采集共计用时4小时因为灾区道路条件制约车辆无法到达指定位置全程均为操作人员携带设备步行到达。内业数据处理2013423日至25日上午数据处理成果输出。内业数据处理用时两天半。

综合比较采用Riegl VZ-1000静态三维激光扫描仪测量山体滑坡从外业数据采集到内业数据处理及成果输出都比传统测绘方法优越。

优点一数据采集时间短

传统的测绘方法需要投入大量的人力资源用于滑坡地形测绘半个多月的外业数据采集过程制约了救灾工程的进度从而延长了下一步救灾计划的实施很可能会再次发生灾害造成更大的经济损失及人员伤亡。激光扫描仪的应用有效的节省了大量的人力、物力、财力 的投入大大缩短了外业工作时间节省了项目经费的支出而且高 精度的测绘能给灾害应急提供更加准确的数据成果。

优点二内业数据处理快

强大的后处理软件能快速完成数据拼接、植被剔除、等高线生成、DEM成图等。在紧迫的救灾时间内为救灾工程队提供高精度的数据成果制定出一系列救灾应急方案。时间就是生命一个好的方案策划是建立在一份完整的成果之上。