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机载激光雷达在地灾监测中如何应用

  • 分类:新闻资讯
  • 作者:海达数云
  • 发布时间:2021-11-22 15:39
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【概要描述】传统的地灾监测手段存在技术落后、恶劣条件下监测难、监测人员安全受威胁等问题。利用机载激光系统开展地质灾害调查,可以穿透植被间隙直达地表,真实刻画地貌特征,更有利于对林区、山区等植被茂密的区域开展滑坡、崩塌、泥石流等地灾调查和风险评估研究。

机载激光雷达在地灾监测中如何应用

【概要描述】传统的地灾监测手段存在技术落后、恶劣条件下监测难、监测人员安全受威胁等问题。利用机载激光系统开展地质灾害调查,可以穿透植被间隙直达地表,真实刻画地貌特征,更有利于对林区、山区等植被茂密的区域开展滑坡、崩塌、泥石流等地灾调查和风险评估研究。

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一、应用背景

  我国作为山地面积占全国陆地面积2/3的多山国家,且绝大部分山区植被茂密,地形、地质情况复杂,极易发生滚石、塌方、滑坡、泥石流等地质灾害,是世界上地质灾害最严重、受威胁人口最多的国家之一。

  地质灾害防治直接关系人民群众生命财产安全,如何尽可能搞清楚“隐患点在哪里”、“什么时候可能发生”等核心问题,提高地质灾害防治能力,成为亟待破解的难题。

二、技术对比

  目前地质灾害调查的主要技术手段包括:传统测量、航空摄影测量和机载激光测量技术。

  然而,传统的地灾监测手段存在技术落后、恶劣条件下监测难、监测人员安全受威胁等问题。光学遥感技术、无人机低空航拍等技术,因其不能获取到植被底下真实地表信息,且数据的几何精度受天气因素、传感器类型的影响,在地质灾害隐患的早期识别方面也存在一定的局限性。

  机载激光测量技术作为一种新兴的测量方式,拥有独特的“多回波”技术,可以穿透植被间隙直达地表,真实刻画地貌特征,通过点云数据去噪、滤波,剔除植被点云层数据后,快速构建高精度地形貌,在无地面控制点情况下数据的相对精度可达厘米级,更有利于对林区、山区等植被茂密的区域开展滑坡、崩塌、泥石流等地灾调查和风险评估研究。

  机载激光雷达技术与传统测图技术对比·注1

三、技术路线

  利用机载激光系统开展地质灾害调查的主要技术路线如下:

  1、机载激光雷达数据采集

  利用机载激光系统对目标地物进行激光数据采集(可配置高清正射相机),数据成果主要包括测区的原始激光点云数据、高分辨率影像、POS数据和地面基站GNSS数据等。

  海达数云智喙PM-1500机载激光测量系统对地质灾害易发区进行勘察

    2、数据预处理

  利用点云数据预处理软件,对激光点云数据进行融合解算,生成三维点云数据;再通过软件去噪、分类功能进行二次处理,可将植被等非地表数据去除,从而获取真实地面模型(DEM)。

  过滤前点云

 过滤后地表点云数据

  3、数据精细化处理

  地质灾害应用中,激光点云数据的处理和传统测绘生产DEM相比,还有细微差别。传统测绘生产DEM时,一些小斜坡、大型石块、小陡坎等微小地貌信息会做滤波处理,但在地灾调查中,这些信息常被认为是非常重要的成灾前兆特征,这类信息的精度可直接决定地灾评价的准确程度,因此在地灾分析时,这些微小地貌信息应予以保留。

 

  经精细化处理后的断层·注2

  4、影像及三维数据制作

  将经过预处理和精细化处理的点云数据生成数字高程模型,建立测区的地表三维地形,再现测区场景DOM,可综合开展滑坡、泥石流、崩塌等潜在地质灾害隐患识别工作。

  海达数云机载激光测量系统生成的DEM成果

四、总结

  机载激光雷达不仅可以对人工无法到达或危险性较大的区域进行测量,更能穿透茂密植被,真实反应出陡坡、凹陷、裂缝等地质灾害隐患,更好的赋能应急决策,推动科技防灾减灾,相信未来该技术将逐步在地质灾害等领域得到越来越广泛的应用。

(注1:表格数据引用自《机载激光雷达技术在地质灾害调查中的应用———以四川九寨沟7.0级地震为例》.Earthquake Research In China)

(注2:图片引用自《裸露的地球:激光雷达是如何呈现地质情况和自然灾害的》.Journal of Geodesy and Geoinformation Science)

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