一种获取滑坡高精度三维变形信息的方法技术

本发明专利技术公开了一种获取滑坡高精度三维变形信息的方法，根据待测滑坡体的设计施工图以及三维激光扫描得到的点云数据信息，得到待测滑坡体的三维立体模型；对滑坡体进行单元划分，将其划分为设定边长的多个立方体单元；建立滑坡独立坐标系，并获取每个立方体单元在滑坡独立坐标系中的三维信息，并对相邻立方体单元之间的距离进行约束；根据观测得到的部分立方体单元的三维变形量，建立各立方体单元之间三维位置关系的平差方程组；对平差方程组进行求解，并依据待测滑坡体整体的求解结果，获取待测滑坡体的高精度三维变形信息。该方法将几何构型复杂的滑坡变形整体求解问题转变为有限个简单模型单元的求解问题，适用性强，能有效简化运算。效简化运算。效简化运算。

【技术实现步骤摘要】
一种获取滑坡高精度三维变形信息的方法


[0001]本专利技术涉及滑坡变形监测
，尤其涉及一种获取滑坡高精度三维变形信息的方法。

技术介绍

[0002]大型工程的高精度变形监测工作，不仅可以确定建筑物的安全情况，对可能存在的安全问题进行及时发现排查以防事故的发生，而且对建筑物使用期限、安全运营能力评估等都具有重要意义。水库滑坡是我国主要的地质灾害类型，对于滑坡开展实时监测预警对于国家的经济建设和发展具有重要意义。滑坡大多都是地质构造复杂且岩土特性不均匀的情况，在长时间各种力及自然因素的作用下，滑坡的滑坡体会出现变形及位移状况，如果出现异常情况，但却不能提前掌握了解，采取措施，一旦发生危险，后果不堪设想。
[0003]传统的滑坡监测方法有水准仪、GNSS观测站、裂缝计等。精密水准测量是获取高精度沉降监测成果的最有效方法,但很多滑坡区域坡度陡、高差大,实际可实施的项目很少,测量也很困难；卫星定位GNSS监测可为滑坡监测提供连续、实时、高效的观测定位,但一般观测精度只能获取离散点的地表位移数据,且垂直获取离散点的地表位移数据位移精度较差；地面摄影与激光扫描及InSAR在滑坡监测项目中实际应用不多,还处于探索研究阶段，获取的变形成果精度较低；深部位移监测能比地面位移监测获得更深层次反映滑坡变形动态的资料,是滑坡动态监测的重要手段之一，但测斜管的埋设工艺、数据采集及处理方法等如不当，取得的成果精度低、时效性不高。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种获取滑坡高精度三维变形信息的方法，该方法将几何构型复杂的滑坡变形整体求解问题转变为有限个简单模型单元的求解问题，适用性强，能有效简化运算。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0006]一种获取滑坡高精度三维变形信息的方法，所述方法包括：
[0007]步骤1、根据待测滑坡体的设计施工图以及三维激光扫描得到的点云数据信息，得到待测滑坡体的三维立体模型；
[0008]步骤2、基于所得到的待测滑坡体的三维立体模型，对滑坡体进行单元划分，将其划分为设定边长的多个立方体单元；
[0009]步骤3、基于所得到的待测滑坡体的三维立体模型建立滑坡独立坐标系，并获取步骤2所划分出的每个立方体单元在所述滑坡独立坐标系中的三维信息，并对相邻立方体单元之间的距离进行约束；
[0010]步骤4、根据多源传感数据观测得到的部分立方体单元的三维位移量，建立各立方体单元之间位置关系的平差方程组；
[0011]步骤5、联合立方体单元位置信息的虚拟观测方程、相邻立方体单元之间的位置约
束关系以及实测得到的部分单元体变形后的三维位置三种信息，对所述平差方程组进行求解，并依据待测滑坡体整体的求解结果，获取所述待测滑坡体的高精度三维变形信息。
[0012]由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，上述方法将几何构型复杂的滑坡变形整体求解问题转变为有限个简单模型单元的求解问题，适用性强，能有效简化运算，对滑坡三维位移模型的建立及其高精度三维变形数据的获取有重大的实用意义。
附图说明
[0013]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0014]图1为本专利技术实施例提供的获取滑坡高精度三维变形信息的方法流程示意图；
[0015]图2为本专利技术实施例所建立的待测滑坡体的一种三维立体模型示意图；
[0016]图3为本专利技术实施例所述对滑坡体进行单元划分的网格示意图；
[0017]图4为本专利技术实施例所述基于三维立体模型建立滑坡独立坐标系的示意图。
具体实施方式
[0018]下面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、完整地描述，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实施例，都属于本专利技术的保护范围。
[0019]下面将结合附图对本专利技术实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本专利技术实施例提供的获取滑坡高精度三维变形信息的方法流程示意图，所述方法包括：
[0020]步骤1、根据待测滑坡体的设计施工图以及三维激光扫描得到的点云数据信息，得到待测滑坡体的三维立体模型；
[0021]在该步骤中，具体是根据水平方向及深部纵向结构来选择三维立体模型，如图2所示为本专利技术实施例所建立的待测滑坡体的一种三维立体模型示意图，该过程具体为：
[0022]首先根据待测滑坡体的设计施工图以及三维激光扫描技术，得到待测对象的实测三维空间数据；
[0023]将所得到的三维空间数据分布成连续的空间点，得到三维数据集合；
[0024]再通过点与点之间的空间关系，得到三维数据集合空间的封闭面，由此建立待测滑坡体的三维立体模型。
[0025]步骤2、基于所得到的待测滑坡体的三维立体模型，对滑坡体进行单元划分，将其划分为设定边长的多个立方体单元；
[0026]在该步骤中，对滑坡体进行单元划分应根据研究重点和实际条件限制选择最恰当的立方体单元，考虑实际的情况比如滑坡体大小、计算条件等来选择最恰当的网格划分，当网格划分尺寸太大时将会忽略掉部分关键的要素；而当网格划分尺寸过于细时，模型的数值计算过程将过于繁琐，耗时加长。
[0027]同时也要根据模型实际的几何结构来选择恰当的单元体类型，保证每个单元体具
有较好的几何形状，以便于后续的计算，如图3所示为本专利技术实施例所述对滑坡体进行单元划分的网格示意图，在本专利技术实施例中，所划分的多个立方体单元的边长设定为0.1m，本领域技术人员也可根据实际情况选择其他尺寸进行划分。
[0028]步骤3、基于所得到的待测滑坡体的三维立体模型建立滑坡独立坐标系，并获取步骤2所划分出的每个立方体单元在所述滑坡独立坐标系中的三维信息，并对相邻立方体单元之间的距离进行约束；
[0029]在该步骤中，如图4所示为本专利技术实施例所述基于三维立体模型建立滑坡独立坐标系的示意图，参考图4，具体根据待测滑坡体的设计施工图及所建立的三维立体模型，确定每个立方体单元中心点在所建立的滑坡独立坐标系中的三维空间位置信息(x
i
，y
i
，z
i
)，并给每个立方体单元唯一的编号，假设待测滑坡体共划分出n个边长为0.1m的立方体单元，则每个立方体单元的三维信息如下：
[0030][0031]则可得到每个立方体单元的虚拟观测方程为：
[0032][0033]其中，P0为每个立方体单元三维坐标信息的权重，这里设置为0.0001，相邻立方体单元i，j中心之间的距离始终保持为0.1m，且相邻立方体中心点连接线方向为x轴方向，y轴方向或者z轴方向，则相邻立方体单元之间的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种获取滑坡高精度三维变形信息的方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1、根据待测滑坡体的设计施工图以及三维激光扫描得到的点云数据信息，得到待测滑坡体的三维立体模型；步骤2、基于所得到的待测滑坡体的三维立体模型，对滑坡体进行单元划分，将其划分为设定边长的多个立方体单元；步骤3、基于所得到的待测滑坡体的三维立体模型建立滑坡独立坐标系，并获取步骤2所划分出的每个立方体单元在所述滑坡独立坐标系中的三维信息，并对相邻立方体单元之间的距离进行约束；步骤4、根据多源传感数据观测得到的部分立方体单元的三维位移量，建立各立方体单元之间位置关系的平差方程组；步骤5、联合立方体单元位置信息的虚拟观测方程、相邻立方体单元之间的位置约束关系以及实测得到的部分单元体变形后的三维位置三种信息，对所述平差方程组进行求解，并依据待测滑坡体整体的求解结果，获取所述待测滑坡体的高精度三维变形信息。2.根据权利要求1所述获取滑坡高精度三维变形信息的方法，其特征在于，所述步骤1的过程具体为：首先根据待测滑坡体的设计施工图以及三维激光扫描技术，得到待测对象的实测三维空间数据；将所得到的三维空间数据分布成连续的空间点，得到三维数据集合；再通过点与点之间的空间关系，得到三维数据集合空间的封闭面，由此建立待测滑坡体的三维立体模型。3.根据权利要求1所述获取滑坡高精度三维变形信息的方法，其特征在于，在步骤2中，所划分的多个立方体单元的边长设定为0.1m。4.根据权利要求1所述获取滑坡高精度三维变形信息的方法，其特征在于，在步骤3中，具体根据待测滑坡体的设计施工图及所建立的三维立体模型，确定每个立方体单元中心点在所建立的滑坡独立坐标系中的三维空间位置信息(x
i
，y
i
，z
i
)，并给每个立方体单元唯一的编号，假设待测滑坡体共划分出n个边长为0.1m的立方体单元，则每个立方体单元的三维信息如下：则可得到每个立方体单元的虚拟观测方程为：其中，P0为每个立方体单元三维坐标信息的权重，这里设置为0.0001，相邻立方体单元
i，j中心之间的距离始终保持为0.1m，且相邻立方体中心点连接线方向为x轴方向，y轴方向或者z轴方向，则相邻立方体单元之间的距离约束关系为：其中，δ0表示该约束的权重，这里设置为0.01，根据立方体大小进行调整；则相邻立方体单元之...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晨辉，赵贻玖，程玉华，曹修定，郭伟，孟庆佳，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：