[发明专利]基于三维激光扫描技术的崩岗侵蚀发育监测方法在审

专利信息
申请号: 202010832078.5 申请日: 2020-08-18
公开(公告)号: CN111879300A 公开(公告)日: 2020-11-03
发明(设计)人: 丁文峰;任洪玉;张冠华;杨晶 申请(专利权)人: 长江水利委员会长江科学院
主分类号: G01C15/00 分类号: G01C15/00;G01C5/00
代理公司: 北京正华智诚专利代理事务所(普通合伙) 11870 代理人: 李林合
地址: 430010 *** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 基于 三维 激光 扫描 技术 侵蚀 发育 监测 方法
【权利要求书】:

1.一种基于三维激光扫描技术的崩岗侵蚀发育监测方法,其特征在于,包括以下步骤:

S1、根据崩岗地形布设站点及标靶位置;

S2、在各个站点架设三维激光扫描仪,根据崩岗地形参数设定最优扫描距离和扫描精度参数,获取崩岗原始形态点云数据及标靶位置数据;

S3、利用标靶位置数据将各个站点获取的崩岗原始形态点云数据进行拼接合并,得到崩岗完整点云数据;

S4、对崩岗完整点云数据进行滤波去噪处理;

S5、根据步骤S4处理后的崩岗完整点云数据生成基于不规则三角网的数字高程模型;

S6、根据步骤S5生成的数字高程模型计算崩岗土壤侵蚀量。

2.根据权利要求1所述的基于三维激光扫描技术的崩岗侵蚀发育监测方法,其特征在于,所述步骤S1具体为:

根据崩岗地形布设获取完整地形要素的最少站点数量,并根据站点位置设置在两个站点共同的扫描范围内至少三个标靶。

3.根据权利要求1所述的基于三维激光扫描技术的崩岗侵蚀发育监测方法,其特征在于,所述步骤S2具体为:

选择一个站点架设三维激光扫描仪,根据崩岗地形参数设定最优扫描距离和扫描精度参数,对崩岗进行扫描,获取崩岗的原始形态点云数据及标靶位置数据;

选择下一个站点架设三维激光扫描仪,重复上述操作对崩岗进行扫描,获取该站点对应的崩岗原始形态点云数据及标靶位置数据,直至所有站点数据采集完毕。

4.根据权利要求3所述的基于三维激光扫描技术的崩岗侵蚀发育监测方法,其特征在于,所述根据崩岗地形参数设定最优扫描距离和扫描精度参数具体为:

通过测量崩岗口宽度、崩岗水平深度和崩岗垂直高度参数,按照预设的最优扫描距离和扫描精度与崩岗地形参数的对应关系,设定最优扫描距离和扫描精度参数。

5.根据权利要求4所述的基于三维激光扫描技术的崩岗侵蚀发育监测方法,其特征在于,所述预设的最优扫描距离和扫描精度与崩岗地形参数的对应关系具体为:

崩岗口宽度小于30米、崩岗水平深度小于20米、且崩岗垂直高度小于40米时,设定最优扫描距离为10毫米,最优扫描精度为20米;

崩岗口宽度为30至60米之间、崩岗水平深度为20至40米之间、且崩岗垂直高度为40至50米之间时,设定最优扫描距离为10毫米,最优扫描精度为25至40米;

崩岗口宽度大于60米、崩岗水平深度大于40米、且崩岗垂直高度大于50米时,设定最优扫描距离为20毫米,最优扫描精度大于40米。

6.根据权利要求1所述的基于三维激光扫描技术的崩岗侵蚀发育监测方法,其特征在于,所述步骤S2还包括:

判断获取崩岗原始形态点云数据中是否存在数据盲区;若存在,则重新选择站点位置架设三维激光扫描仪对崩岗进行扫描,获取盲区内的崩岗原始形态点云数据;若不存在,则不作处理。

7.根据权利要求1所述的基于三维激光扫描技术的崩岗侵蚀发育监测方法,其特征在于,所述步骤S3具体包括以下分步骤:

S31、判断相邻站点是否有至少三个相同标靶点;若是,则进行步骤S32;否则进行步骤S33;

S32、采用标靶拼接法将相邻站点获取的崩岗原始形态点云数据进行数据合并,生成合并后的点云数据;

S33、采用大地坐标拼接法,根据标靶点大地坐标将相邻站点获取的崩岗原始形态点云数据进行数据合并,生成合并后的点云数据;

S34、将合并后的点云数据、其它站点获取的崩岗原始形态点云数据及新生成的标靶点点云图进行拼接,得到崩岗完整点云数据,并将其中所有点云数据的相对坐标转换为大地坐标。

8.根据权利要求1所述的基于三维激光扫描技术的崩岗侵蚀发育监测方法,其特征在于,所述步骤S6具体为:

在数字高程模型中设置水平参考面,根据大地坐标系下崩岗数据点在Z轴方向上的位置变化计算崩岗与水平参考面之间的体积量;

分别计算不同时间段的数字高程模型中崩岗与水平参考面之间的体积量,将各个体积量相减得到崩岗土壤侵蚀量。

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