基于三维激光扫描技术对水土保持状况的监测方法技术

本发明专利技术涉及地质监测技术，其公开了一种基于三维激光扫描技术对水土保持状况的监测方法，实现高效、准确监测水土保持状况。其包括以下步骤：a.采用三维激光扫描仪作为数据采集工具，对待监测目标进行数据采集，获取三维激光扫描点云数据图；b.对获取的三维激光扫描点云数据进行预处理；c.基于预处理后的三维激光扫描点云数据建立待监测目标的三维数据模型；d.通过对三维数据模型的分析计算获得监测数据。本发明专利技术适用于对水土保持状况的高效、准确监测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及地质监测技术，具体的说，是涉及一种基于三维激光扫描技术对水土保持状况的监测方法，通过对监测目标的三维数据采集及模型重构，获取定量监测数据，用来评价监测目标的水土流失状况和水土保持措施实施情况。
技术介绍
水土保持监测是指对水土流失发生、发展、危害及水土保持效益进行长期的调查、观测和分析工作。通过水土保持监测，摸清水土流失类型、强度与分布特征、危害及其影响情况、发生发展规律、动态变化趋势，对水土流失综合治理和生态环境建设宏观决策以及科学、合理、系统地布设水土保持各项措施具有重要意义。 开发建设项目水土保持监测是近几年在我国逐渐新兴开展起来的项目，这项工作处于起步发展阶段。近几年，相关研究者和水土保持监测工作人员从开发建设项目人为水土流失机制与特点、建设项目水土流失监测实践等方面，对建设项目人为水土流失的监测技术与方法进行了研究与实践，取得了一定的进展，但尚未形成规范化的技术体系。现行的《水土保持监测技术规程》中提出的小区观测、控制站观测、简易坡面量测法、调查监测法、遥感监测法等几种监测方法比较落后，工作效率低，已不能满足快速监测的需要，更不能适应水土保持监测自动化的发展趋势。 三维激光扫描技术是一种全自动高精度立体扫描技术。它可直接从实物中进行快速的逆向三维数据采集及模型重构，从而完整地、高精度地重建扫描实物及快速获得原始测绘数据。具有采样速率快、精度和分辨率高、无接触测量等优势。由此，我们相信三维激光扫描技术在水土保持监测中拥有较好的应用前景，不仅可以为建设项目水土保持措施效果、水土流失动态状况展示等提供直观准确的信息，而且可根据建立的模型计算获取扰动面积、植被覆盖面积变化、弃渣场、料场的土石方变化等信息从而为环境影响评价、水土保持设计、景观生态设计等提供较为详实的资料。 因此，本专利技术有必要提出一种基于三维激光扫描技术对水土保持状况的监测方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提出一种基于三维激光扫描技术对水土保持状况的监测方法，实现高效、准确监测水土保持状况。 本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是： 基于三维激光扫描技术对水土保持状况的监测方法，其包括以下步骤： a.采用三维激光扫描仪作为数据采集工具，对待监测目标进行数据采集，获取三维激光扫描点云数据图； b.对获取的三维激光扫描点云数据进行预处理； c.基于预处理后的三维激光扫描点云数据建立待监测目标的三维数据模型； d.通过对三维数据模型的分析计算获得监测数据。 具体的，步骤a中，将待监测目标划分为多个区域，采用与划分区域相应个数的三维激光扫描仪在不同位置、不同角度对待监测目标进行数据采集。 具体的，步骤b中，所述对获取的三维激光扫描点云数据进行预处理，包括： 利用PolyWorks软件对各个三维激光扫描仪获取的三维激光扫描点云数据图进行自动拼接，同时利用全站仪引入绝对坐标并对数据进行坐标转换，通过比现场照片，去除待监测目标区域外的点和现场植被、扬尘反射这些噪点，获取待监测目标完整的三维数据，最后导出建模软件需要的格式文件。 具体的，步骤c中，采用逆向三维建模软件建立待监测目标的三维数据模型，所述逆向三维建模软件为Polyworks或Surfer或ArcGIS。 具体的，步骤d中，所述通过对三维数据模型的分析计算获得监测数据，包括： 通过对不同时期同一监测目标的三维模型的分析比对或对同一时期不同监测目标三维模型的分析比对，以计算监测目标的状态变化情况。 本专利技术的有益效果是：三维激光扫描仪具有采样速率快、精度和分辨率高、无接触测量等优势，利用其作为数据采集工具在水土保持监测中具有明显的优势，在线性工程的动态监测及调查过程中，能够提高监测效率、节约成本，在点型工程以及弃渣场等重点监测部位能够提供较为准确的监测数据及调查成果；通过模型计算得出的监测数据，在精度方面较常规监测方法已经取得了较大的提高；总体来说，三维激光扫描技术的应运可以填补水土保持监测工作中对定量监测内容无常规监测方法和手段的技术空白，并大幅度提高了外业监测工作的自动化程度。 附图说明 图1为本专利技术中的监测方法流程图。 具体实施方式 本专利技术旨在提出一种基于三维激光扫描技术对水土保持状况的监测方法，实现高效、准确监测水土保持状况。 如图1所示，本专利技术中的基于三维激光扫描技术对水土保持状况的监测方法包括以下实现步骤： a.采用三维激光扫描仪作为数据采集工具，对待监测目标进行数据采集，获取三维激光扫描点云数据图； b.对获取的三维激光扫描点云数据进行预处理； c.基于预处理后的三维激光扫描点云数据建立待监测目标的三维数据模型； d.通过对三维数据模型的分析计算获得监测数据。 下面以一个具体的实例对本专利技术的方案作更进一步的描述： 以对某个坡体监测为例，由于坡体范围过大，为了提高监测的完整性和精度，需要将该坡体划分为三个区域，并采用三个地面三维激光扫描仪对应这三个区域分别进行监测，通过调试监测角度，保证此三个扫描仪能够监测的范围能够完全覆盖坡体； 对于三维激光扫描仪可以选择加拿大Optech公司的ILRIS 36D地面激光扫描仪，该设备可以自动、连续、快速的采集数据，扫描距离为3m至1500m，数据采样率为2000点/秒，模型化后精度可达3mm。 三个扫描仪分别对各自的监测区域进行扫描采点，得到3幅点云数据图，利用PolyWorks软件进行各幅数据的拼接，同时对比现场照片，人工去除目标边坡区域外的点和现场植被、扬尘反射等噪点，获取坡体的完整的三维数据，最后导出建模软件需要的格式文件。 在进行上述三维点云数据处理后，可以选择Polyworks、Surfer、ArcGIS等不同软件建立模型，对比各软件生成模型的优缺点，选择适宜的建模软件进行三维建模； 最后，通过对不同时期同一监测目标的三维模型的分析比对或对同一时期不同监测目标三维模型的分析比对，以计算监测目标的状态变化情况，如：获取扰动面积、植被覆盖面积变化等信息。本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于三维激光扫描技术对水土保持状况的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：a.采用三维激光扫描仪作为数据采集工具，对待监测目标进行数据采集，获取三维激光扫描点云数据图；b.对获取的三维激光扫描点云数据进行预处理；c.基于预处理后的三维激光扫描点云数据建立待监测目标的三维数据模型；d.通过对三维数据模型的分析计算获得监测数据。

【技术特征摘要】
1.基于三维激光扫描技术对水土保持状况的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.采用三维激光扫描仪作为数据采集工具，对待监测目标进行数据采集，获取三维激光
扫描点云数据图；
b.对获取的三维激光扫描点云数据进行预处理；
c.基于预处理后的三维激光扫描点云数据建立待监测目标的三维数据模型；
d.通过对三维数据模型的分析计算获得监测数据。
2.如权利要求1所述的基于三维激光扫描技术对水土保持状况的监测方法，其特征在于，
步骤a中，将待监测目标划分为多个区域，采用与划分区域相应个数的三维激光扫描仪在不
同位置、不同角度对待监测目标进行数据采集。
3.如权利要求2所述的基于三维激光扫描技术对水土保持状况的监测方法，其特征在于，
步骤b中，所述对获取的三维激光扫描点云数据进行预处理，包括：
利用PolyWorks软件对各个三...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹晓敏，孙大东，魏凡，秦甦，戴松晨，
申请(专利权)人：中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51