[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

说明书

本发明公开了一种基于三维激光扫描技术的崩岗侵蚀发育监测方法，其包括根据崩岗地形布设站点及标靶位置，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，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，对崩岗完整点云数据进行滤波去噪处理，根据去噪处理后的崩岗点云数据生成基于不规则三角网的数字高程模型，根据数字高程模型计算崩岗土壤侵蚀量。本发明大大提高了崩岗监测的准确性、便利性和高效性，从而能够及时掌握崩岗水土流失动态变化，为科学评估崩岗区生态环境治理效益提供技术支撑。

技术领域

本发明涉及崩岗侵蚀发育监测技术领域，具体涉及一种基于三维激光扫描技术的崩岗侵蚀发育监测方法。

背景技术

崩岗是南方红壤区特有的一种严重侵蚀类型，是花岗岩浅丘岗地长期遭受自然与人为破坏而导致岗地崩塌结果。崩岗作为一种侵蚀现象，往往形成崩壁陡峭的“烂山地貌”，使整个崩岗区土地生产力遭到彻底破坏，变成种草草不生，种树树不长的“白沙岗”。

进入20世纪80年代以来，崩岗状况不但没好转，反而有蔓延之势，严重危害当地人们的生产和生活。在中国水土流失与生态安全综合科学考察中，专家们认为崩岗侵蚀已成为南方崩岗区生态安全、粮食安全、防洪安全和人居安全的主要威胁。如何才能有效整治崩岗，减轻由其引发的各种生态环境问题成为当前生态环境整治工作中亟待解决的重要问题之一。由于崩岗的特殊性，崩岗面积小到几十平方米，大到数十公顷。崩壁高度多为1-8m，最高可达15m以上。崩壁倾角较大，受崩壁高度、土层和原岩体裂隙面倾角的影响。在崩积体上有细沟、浅沟发生。崩岗的这些特点给监测工作造成一定的困难。而快速、准确监测崩岗活动区崩岗发育形态、发展速度、崩岗整治前后侵蚀速率变化过程，对摸清崩岗整治措施效果，阐明崩岗整治措施有效性具有重要的科学意义和现实意义。然而就目前对崩岗监测的技术手段而言，常见的崩岗监测方法中，(1)径流小区法很难获得较大区域尺度上的侵蚀、沉积信息。难于反应崩岗发生的复杂侵蚀状况、对于以崩岗等重力侵蚀为主的侵蚀过程很难获得侵蚀过程数据。(2)侵蚀针等传统监测技术。这些技术将侵蚀针固定在崩岗沟壁周围，定期观测沟头或沟壁距侵蚀针的距离，以此计算沟头或沟壁的侵蚀速度，受人为因素、客观条件等限制，很难保证长时间采用和空间所有代表性的资料和数据的完整性采集，数据结果不连续。(3)高精度差分GPS。因基站GPS仪发来的位置信号接收不到导致数据误差(特别是一些形态复杂的大型崩岗，流动站接收机在某些观测点上常常因接收不到基准站GPS仪发来的位置信号而导致误差产生)。综上，现有技术不仅效率低，且精度不高，也在一定程度上限制了崩岗治理实践的快速发展。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种基于三维激光扫描技术的高精度、快速、简便的崩岗侵蚀发育监测方法。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于三维激光扫描技术的崩岗侵蚀发育监测方法，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。

优选地，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。