基于地面三维激光扫描技术的山体滑坡量获取方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于地面三维激光扫描技术的山体滑坡量获取方法及装置，其中，方法包括：获取目标区域的GPS数据和点云数据并转换至统一的参考坐标系统，所述点云数据是通过地面三维激光扫描仪获取的；在GPS数据中选取滑坡体外稳定特征点，以该滑坡体外稳定特征点为参考基准，对转换后同一时期的点云数据按照预设尺寸进行分块；提取分块后每个块的地面点云并估计每个块的地面代表点；提取分块后每个块的树木点云并估计每个块的树木中心位置点；根据每个块不同时期的地面代表点和树木中心位置点，获取每个块的全面山体滑坡量。本发明专利技术能够基于地面三维激光扫描技术的点云数据获得更为全面的山体滑坡量化数据，结果更全面科学。

【技术实现步骤摘要】
基于地面三维激光扫描技术的山体滑坡量获取方法及装置
本专利技术涉及测绘科学
，尤其涉及一种基于地面三维激光扫描技术的山体滑坡量获取方法及装置。
技术介绍
在测绘科学
中，对滑坡山体的监测和分析有助于更好理解掌握滑坡量和滑坡特征，更有助于对滑坡进行监控和预警。利用传统的测量手段，比如全站仪和全球定位系统GPS，只能获取有限个离散点坐标，缺少对整个滑坡体的全面估计数据；同时，如果关键滑坡点被遗漏，将误导滑坡体监测结果严重失真。地面三维激光扫描技术可获取高密度、高精度的3D点位坐标，便于架站，适合面积不大区域的精细测量。车载三维激光扫描技术点坐标精度有限，且在山体等区域，采集数据困难。机载三维激光扫描技术覆盖范围广，但是获取点云密度较稀，精度不高，往往不能满足滑坡体监测精度要求。因此，在山体等有植被覆盖、又对扫描精度要求较高的地区测量，地面三维激光扫描技术成为最为有力的技术手段之一。虽然地面三维激光扫描技术可以获取海量的高精度点位坐标，但是，由于其获取点云数据的离散性，点云与被测物体表面的一一对应关系不能确定，且不同时刻点云之间的一一对应关系也无法直接获得，这导致了从点云中无法直接获取山体滑坡量化数据。鉴于此，如何基于地面三维激光扫描技术获取山体滑坡量化数据成为目前需要解决的技术问题。
技术实现思路
为解决上述的技术问题，本专利技术提供一种基于地面三维激光扫描技术的山体滑坡量获取方法及装置，能够基于地面三维激光扫描技术的点云数据获得更为全面的山体滑坡量化数据。第一方面，本专利技术提供一种基于地面三维激光扫描技术的山体滑坡量获取方法，包括：获取目标区域的GPS数据和点云数据并转换至统一的参考坐标系统，所述点云数据是通过地面三维激光扫描仪获取的；在GPS数据中选取滑坡体外稳定特征点，以所述滑坡体外稳定特征点为参考基准，对转换后同一时期的点云数据按照预设尺寸进行分块；提取分块后每个块的地面点云并估计每个块的地面代表点；提取分块后每个块的树木点云并估计每个块的树木中心位置点；根据每个块不同时期的地面代表点和树木中心位置点，获取每个块的全面山体滑坡量。可选地，所述提取分块后每个块的地面点云并估计每个块的地面代表点，包括：将分块后的每个块分成多个小分块，提取每个小分块内的高程最低点，每个块内所有小分块的高程最低点组成每个块的地面点云；估计每个块的地面点云所在平面的代表点，将该代表点作为该块的地面代表点。可选地，所述估计每个块的地面点云所在平面的代表点，包括：利用奇异值分解算法，估计每个块的地面点云所在平面的法向量到该地面点云几何中心点的距离，进而计算得到该平面的代表点。可选地，在所述将分块后的每个块分成多个小分块，提取每个小分块内的高程最低点，每个块内所有小分块的高程最低点组成每个块的地面点云之后，在所述估计每个块的地面点云所在平面的代表点之前，所述方法还包括：若某个块内组成地面点云的高程最低点的数量大于预设阈值，则利用随机抽样一致性算法，对该块的地面点云进行噪点剔除；相应地，所述估计每个块的地面点云所在平面的代表点，将该代表点作为该块的地面代表点，包括：估计每个块噪点剔除后的地面点云所在平面的代表点，将该代表点作为该块的地面代表点。可选地，所述提取分块后每个块的树木点云并估计每个块的树木中心位置点，包括：将分块后的每个块分成多个小块，提取每个小块内高度大于预设高度的点，每个块内所有小块内高度大于预设高度的点组成该块的树木点云，所述预设高度为山体树木高度；统计每个小块内高度大于预设高度的点的数量；将每个块内高度大于预设高度的点的数量最多的小块作为树木大概位置，并取该小块内高度大于预设高度的点的平均值作为该块的树木中心位置点。可选地，所述根据每个块不同时期的地面代表点和树木中心位置点，获取每个块的全面山体滑坡量，包括：根据每个块不同时期的地面代表点的坐标偏移，获取每个块基于地面代表点的山体滑坡量；根据每个块不同时期的树木中心位置点的坐标偏移，获取每个块基于树木中心位置点的山体滑坡量；对比每个块基于地面代表点的山体滑坡量和基于树木中心位置点的山体滑坡量，获得每个块的全面山体滑坡量。第二方面，本专利技术提供一种基于地面三维激光扫描技术的山体滑坡量获取装置，包括：转换模块，用于获取目标区域的GPS数据和点云数据并转换至统一的参考坐标系统，所述点云数据是通过地面三维激光扫描仪获取的；分割模块，用于在GPS数据中选取滑坡体外稳定特征点，以所述滑坡体外稳定特征点为参考基准，对转换后同一时期的点云数据按照预设尺寸进行分块；第一提取模块，用于提取分块后每个块的地面点云并估计每个块的地面代表点；第二提取模块，用于提取分块后每个块的树木点云并估计每个块的树木中心位置点；获取模块，用于根据每个块不同时期的地面代表点和树木中心位置点，获取每个块的全面山体滑坡量。可选地，所述第一提取模块，包括：提取单元，用于将分块后的每个块分成多个小分块，提取每个小分块内的高程最低点，每个块内所有小分块的高程最低点组成每个块的地面点云；估计单元，用于估计每个块的地面点云所在平面的代表点，将该代表点作为该块的地面代表点。可选地，所述第二提取模块，具体用于将分块后的每个块分成多个小块，提取每个小块内高度大于预设高度的点，每个块内所有小块内高度大于预设高度的点组成该块的树木点云，所述预设高度为山体树木高度；统计每个小块内高度大于预设高度的点的数量；将每个块内高度大于预设高度的点的数量最多的小块作为树木大概位置，并取该小块内高度大于预设高度的点的平均值作为该块的树木中心位置点。可选地，所述获取模块，具体用于根据每个块不同时期的地面代表点的坐标偏移，获取每个块基于地面代表点的山体滑坡量；根据每个块不同时期的树木中心位置点的坐标偏移，获取每个块基于树木中心位置点的山体滑坡量；对比每个块基于地面代表点的山体滑坡量和基于树木中心位置点的山体滑坡量，获得每个块的全面山体滑坡量。由上述技术方案可知，本专利技术的基于地面三维激光扫描技术的山体滑坡量获取方法及装置，通过获取目标区域的GPS数据和点云数据并转换至统一的参考坐标系统，所述点云数据是通过地面三维激光扫描仪获取的，在GPS数据中选取滑坡体外稳定特征点，以所述滑坡体外稳定特征点为参考基准，对转换后同一时期的点云数据按照预设尺寸进行分块，提取分块后每个块的地面点云并估计每个块的地面代表点，提取分块后每个块的树木点云并估计每个块的树木中心位置点，根据每个块不同时期的地面代表点和树木中心位置点，获取每个块的全面山体滑坡量，由此，能够基于地面三维激光扫描技术的点云数据获得更为全面的山体滑坡量化数据，结果更全面科学。附图说明图1为本专利技术一实施例提供的一种基于地面三维激光扫描技术的山体滑坡量获取方法的流程示意图；图2为本专利技术一实施例提供的一种基于地面三维激光扫描技术的山体滑坡量获取装置的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他的实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1示出了本专利技术一实施例提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于地面三维激光扫描技术的山体滑坡量获取方法，其特征在于，包括：获取目标区域的GPS数据和点云数据并转换至统一的参考坐标系统，所述点云数据是通过地面三维激光扫描仪获取的；在GPS数据中选取滑坡体外稳定特征点，以所述滑坡体外稳定特征点为参考基准，对转换后同一时期的点云数据按照预设尺寸进行分块；提取分块后每个块的地面点云并估计每个块的地面代表点；提取分块后每个块的树木点云并估计每个块的树木中心位置点；根据每个块不同时期的地面代表点和树木中心位置点，获取每个块的全面山体滑坡量。

【技术特征摘要】
1.一种基于地面三维激光扫描技术的山体滑坡量获取方法，其特征在于，包括：获取目标区域的GPS数据和点云数据并转换至统一的参考坐标系统，所述点云数据是通过地面三维激光扫描仪获取的；在GPS数据中选取滑坡体外稳定特征点，以所述滑坡体外稳定特征点为参考基准，对转换后同一时期的点云数据按照预设尺寸进行分块；提取分块后每个块的地面点云并估计每个块的地面代表点；提取分块后每个块的树木点云并估计每个块的树木中心位置点；根据每个块不同时期的地面代表点和树木中心位置点，获取每个块的全面山体滑坡量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提取分块后每个块的地面点云并估计每个块的地面代表点，包括：将分块后的每个块分成多个小分块，提取每个小分块内的高程最低点，每个块内所有小分块的高程最低点组成每个块的地面点云；估计每个块的地面点云所在平面的代表点，将该代表点作为该块的地面代表点。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述估计每个块的地面点云所在平面的代表点，包括：利用奇异值分解算法，估计每个块的地面点云所在平面的法向量到该地面点云几何中心点的距离，进而计算得到该平面的代表点。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述将分块后的每个块分成多个小分块，提取每个小分块内的高程最低点，每个块内所有小分块的高程最低点组成每个块的地面点云之后，在所述估计每个块的地面点云所在平面的代表点之前，所述方法还包括：若某个块内组成地面点云的高程最低点的数量大于预设阈值，则利用随机抽样一致性算法，对该块的地面点云进行噪点剔除；相应地，所述估计每个块的地面点云所在平面的代表点，将该代表点作为该块的地面代表点，包括：估计每个块噪点剔除后的地面点云所在平面的代表点，将该代表点作为该块的地面代表点。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提取分块后每个块的树木点云并估计每个块的树木中心位置点，包括：将分块后的每个块分成多个小块，提取每个小块内高度大于预设高度的点，每个块内所有小块内高度大于预设高度的点组成该块的树木点云，所述预设高度为山体树木高度；统计每个小块内高度大于预设高度的点的数量；将每个块内高度大于预设高度的点的数量最多的小块作为树木大概位置，并取该小块内高度大于预设高度的点的平均值作为该块的树木中心位置点。6.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王金，王国权，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11