[发明专利]一种基于三维激光扫描的危岩体旋转位移监测方法

说明书

本发明提供一种基于三维激光扫描的危岩体旋转位移监测方法，用三维激光扫描获取危岩体的三维表面几何的点云信息，并从中提取出危岩体所包含的点云，B₁；间隔一定时间，再次扫描获取危岩体的表面几何点云信息，并从中提取出危岩体所包含的点云，B₂；采用ICP法将第一次扫描获取的危岩体点云B1匹配到第二次扫描获取的危岩体点云B2，求解出匹配过程的最优旋转‑平移矩阵M_RT；对旋转平移矩阵进行分解，求出危岩体的旋转矢量求出旋转矢量与Z轴的夹角就是危岩体的旋转位移。本发明可以测出危岩体的旋转位移；适用于大范围危岩体的野外监测。

技术领域

本发明属于边坡变形监测技术领域，具体涉及一种基于三维激光扫描的危岩体旋转位移监测方法。

背景技术

危岩体的变形监测是落石预警与防治的重点。通常对危岩体的监测，都是采用全站仪或其他光电测距的方式测量危岩体上某一点在不同时刻的三维坐标值，再通过坐标差值，求出危岩体的空间位移。这种测量方法只能测出其空间平移位移，然而除了空间平移位移，空间的旋转位移也是危岩体变形破坏的主要运动方式。

现有的采用全站仪测量危岩体上某一点在不同时刻的三维坐标值，再通过坐标差值，求出危岩体的空间位移。这种方法存在以下缺点：

1、这种测量方法只能测出其空间平移位移，无法获取旋转位移。

2、这种方法能完全反映危岩体的变形状态，因为危岩体在变形过程中除了平移位移，还有旋转位移。

还有，采用合成孔径雷达(GB-InSAR)测量危岩体的位移，通过雷达天线发射并接收反射回来的电磁波，根据回波信号的相位变化实现危岩体的形变测量。该方法存在以下缺点：

1、该技术获取的位移是视线方向的位移，也是一种平移位移，无法获取危岩体的旋转位移；

2、该技术跟现场地质条件有很大关系，如果危岩体周围草木比较茂盛，很可能不反射雷达波，则很有可能导致这种方法失效。

发明内容

提出一种基于三维激光扫描的危岩体旋转位移监测方法，弥补了现有测量技术不能测出危岩体旋转位移的缺陷。

一种基于三维激光扫描的危岩体旋转位移监测方法，包括以下步骤：

步骤1：用三维激光扫描获取危岩体的三维表面几何的点云信息，并从中提取出危岩体所包含的点云，B₁；

步骤2：间隔一定时间，再次扫描获取危岩体的表面几何点云信息，并从中提取出危岩体所包含的点云，B₂；

步骤3：采用ICP法将第一次扫描获取的危岩体点云B1匹配到第二次扫描获取的危岩体点云B2，根据ICP法的式(1)过程可求解出匹配过程的最优旋转-平移矩阵M_RT，如式(2)所示；

步骤4：旋转-平移矩阵包含了危岩体从B1状态变形到B2状态的旋转和平移信息，通过式(3)对旋转平移矩阵进行分解，即可求出危岩体的旋转矢量

步骤5：求出旋转矢量与Z轴的夹角就是危岩体的旋转位移：

本发明提供的一种基于三维激光扫描的危岩体旋转位移监测方法，具有的有益效果：

1、可以测出危岩体的旋转位移；

2、适用于大范围危岩体的野外监测。

附图说明

图1为本发明的危岩体旋转位移矢量图；

图2为本发明的危岩体旋转位移示意图；