地面三维激光扫描技术（TLS）在滑坡监测与评价中的应用研究

Either sedimentary rock landslide or loess landslide will restrict the sustainable development of the local economy and has already been one of severe natural disasters which threaten the life and property of people. It's important to find an effective technology to monitor landslide. Also, it is very important to acquire monitoring information with different kinds of technology sufficiently, comprehensively and scientifically. To slove the existing issues in the latest terrestrial laser scanning（TLS）technique used in the landslide monitoring, this project presents a new theory and technology to monitor landslide and a stability assessment of three dimensional slope based on TLS. Theoretically, the key study will focus on theoretical and technical issues in landslide monitoring and DEM reconstruction of landslide surface based on TLS technology. A new methodology will be proposed based on TLS point cloud data to describe "point, line, surface and block" and hyperspace characteristics of the landslide surface's state. Technically, focus on the establishment of landslide monitoring methods and application demonstration system based on TLS technology. Found and construct three-dimensional slope stability evaluation method based on hyperspace characteristics in GIS platform. Based on onsite investigate, it will be constructed the technological process of three dimensional side slope stability valuation and three dimensional landslide monitoring which is theoretically advanced, technically accessible and methodically scientific. The research achievements will provide a new idea to landslide monitoring using the latest TLS technology and have an important value in the application promotion.

不论是沉积岩滑坡还是黄土滑坡，其巨大的危害已严重制约地区经济的可持续发展，成为危害居民生命和财产最严重的自然灾害之一，研究有效的滑坡灾害监测技术是灾害防治的重要内容，而充分、全面、科学地利用各类技术获取的监测信息具有重要意义。针对TLS技术用于滑坡监测中的瓶颈和存在的问题，本项目申请研究基于TLS技术的滑坡监测新理论和新方法，在理论上：重点研究基于TLS技术的滑坡体形变监测和滑坡面DEM重建中的重要理论和技术问题；研究基于TLS数据提取描述滑坡面状态的"点、线、面及块体"等多空间状态特征的理论和方法；在技术上：重点研究建立基于TLS技术的滑坡监测方法和应用示范体系；创立和构建GIS平台上的基于多空间特征的三维边坡稳定性评价方法。结合实地调查，构建理论有创新、技术可行、方法科学的三维边坡稳定性评价和滑坡监测技术流程。研究成果将为基于新技术的三维滑坡监测提供新的思路，并具有重要的应用推广价值。

不论是沉积岩滑坡还是黄土滑坡，其巨大的危害已严重制约地区经济的可持续发展，成为危害居民生命和财产最严重的自然灾害之一，研究有效的滑坡灾害监测技术是灾害防治的重要内容，而充分、全面、科学地利用各类技术获取的监测信息同样具有重要意义。.项目研究内容主要包括理论研究和技术研究。理论研究方面，项目重点研究了三维激光雷达点云数据处理所涉及到的点云滤波、配准、表达等；滑坡体表面特征信息提取，以及基于特征的滑坡面稳定性分析和监测方法；技术研究方面主要侧重于滑坡监测技术方法和流程等。研究了不同的三维激光扫描系统误差校正方法，包括3参数、5参数、6参数检校方法等，并研究了软件化的可行性，申报了发明专利；配准方法研究方面，研究了改进的ICP配准方法、实现了基于PFH（Point Feature Histograms）和FPFH（Fast Point Feature Histograms）的配准方法、以及体积约束法配准方法等。在滑坡体表面特征提取及用于滑坡稳定性评价和监测方面，研究了基于影像分析方法和离散点云数据特征信息提取的方法，研究了点状、线状和面状目标表达和稳定性分析的可行性和方法。在技术研究和推广方面，研究了滑坡监测的流程，并用于地面三维激光扫描技术滑坡监测的技术流程和标准的制定。.在三维激光雷达点云数据处理和滑坡体稳定性分析方面，由于危岩体形变方向呈三个方向无规律变化的特点，针对危岩体目标这一特殊性，传统的多期点云数据配准和形变分析采用常规方法极为困难，因此，研究中提出了改正系统误差的配准方法；滑坡体稳定性分析和滑坡监测方面，则提出了基于表面断裂线和特征的变化分析思路，取得了有益的成果。通过理论研究以及基于项目经验开发了危岩体滑坡监测软件初期平台。