三维激光扫描技术在开发建设项目水土保持监测中应用初探

运用Optech ILRIS 36D地面三维激光扫描仪对某水电工程取料场开挖边坡进行三维扫描,获取料场同一边坡不同时期的三维点云数据.在Polyworks软件下,对获取的不同时期三维点云数据进行处理,建立模型,并在此基础上通过模型计算,在料场开采扰动面积、实施水土保持工程措施面积、料场开采量及其动态变化等方面获得较为准确的监测结果.     

三维激光扫描技术在淤地坝安全监测中的应用

[目的]监测黄土高原丘陵地区淤地坝在运行中的缓慢和微小变化,及时发现淤地坝的病险隐患,为科学监测、评价陇中黄土丘陵沟壑区乃至西北黄土高原地区淤地坝安全运行提供依据。[方法]通过Nove MS 50全站扫描仪对南湾骨干坝和别杜川骨干坝坝体沉降、水平移位及坝体表面侵蚀进行定期激光扫描,利用等间隔的点云记录坝体和库岸不规则形态。[结果]两期监测对比可以看出,南湾骨干坝接近路面的部分有约1cm的变化,左侧库岸有明显的变化,变化量约为0.8cm,日后极有可能会发生小规模坍塌。别杜川骨干坝整个堤坝在半年的时间内右侧部分约有1~2cm的下降变化,监测结果和管理部门常规监测变形结果一致。[结论]将三维激光扫描技术应用于淤地坝变形监测,可以及时、准确、全面、直观获取淤地坝坝体和库岸表面数据,使得变形监测工作更加全面、便捷、可信。     

激光扫描和摄影测量在坡面侵蚀演变过程的适用性

为研究激光扫描和摄影测量技术在监测坡面侵蚀演变过程中的精度及适用性,该研究利用近景摄影测量技术和三维激光扫描技术对长历时条件下坡面侵蚀演变过程进行监测,获取不同时段的坡面微地形数据,基于坡面高精度数字高程模型（Digital Elevation Model,DEM）对坡面侵蚀演变过程进行分析,探究2种非接触式测量方法在坡面侵蚀监测中的适用性和精确度。结果表明：1）按主导侵蚀方式的不同,坡面侵蚀过程可分为片蚀阶段、细沟发育阶段和细沟成熟阶段;2）2种非接触式测量方法均能够精确地对坡面侵蚀产沙过程进行监测,最大相对误差为−16.82 %,2种方法在坡面侵蚀量测量方面有很好的适用性。3）近景摄影测量技术在坡面侵蚀产沙监测、细沟深度测量和坡面微地形模拟方面要优于三维激光扫描技术。该研究可土壤坡面侵蚀监测方法的选择提供参考。     

利用三维激光扫描技术动态监测沟蚀发育过程的方法研究

在介绍三维激光扫描技术基本原理的基础上,详述了应用三维激光扫描技术实现沟蚀发育过程动态监测的方法和流程,包括扫描测量前期准备、扫描测量、点云预处理、坐标转换、TIN及等高线的生成、侵蚀量的估算等。以沟蚀发育过程的模拟降雨试验为案例,介绍了应用三维激光扫描技术进行沟蚀发育过程动态监测的方法,包括实地数据采集、点云分析处理和建模等,并分析了本案例基于三维激光扫描技术估算侵蚀量的精度,其平均精度达到96.85%。建议在野外应用三维激光扫描技术动态监测沟蚀过程时结合GPS进行辅助测量。     

地理信息系统在侵蚀产沙模型与水土保持监测中的应用

将侵蚀产沙模型和地理信息系统集成起来,将地理信息系统应用于水土保持监测中,充分利用GIS在数据管理、空间分析及可视化方面的功能,是今后侵蚀产沙模型与水土保持监测的发展方向。总结了地理信息系统在侵蚀产沙中的应用,阐述了地理信息系统与侵蚀产沙模型集成的发展历史,并对其3种结合方式进行了评述。同时,也就地理信息系统在水土保持监测中的应用进行了总结。     

激光雷达在水土保持监测中的应用

针对开发建设项目的水土保持监测,提出了一种新的渣场测量方案,即结合激光雷达技术和差分GPS技术,优势互补。该方案运用于实际,取得了很好的效果,实践证明它是一种更加科学高效的技术和方法,可应用于目前开发建设项目水土保持监测。（1）它在测量精度上比传统方法测量结果要精细许多,更真实、可信;（2）可详细反映渣场形态,轻松实现三维建模;（3）真正实现了非接触式测量,大大减少了外业工作量,降低了外业危险;（4）可对开挖边坡、崩岗、山体滑坡等许多形式的水土流失进行测量,使传统水土保持走上“精耕细作”之路。     

GPS在水土保持监测中的应用

介绍了利用不同品牌ＧＰＳ野外实测不同地貌部位地块面积、周长，与人工测量比较，其测试精度都在９０％以上，随着３Ｓ技术的发展，水土保持动态监测工作也逐步由利用３Ｓ技术代替传统的工作方法。     

基于三维激光扫描的坡沟系统侵蚀产沙过程研究

为了探究野外自然坡沟系统土壤侵蚀过程,研究于黄土丘陵沟壑区典型流域辛店沟内自然坡面开展5场放水冲刷试验,利用地面三维激光扫描技术(Terrestrial laser scanning, TLS)获取高精度地形信息,并采用DEM of difference(DoD)地形变化监测方法计算产沙量,利用实测产沙量评估TLS的监测精度,并探讨了坡沟系统侵蚀/沉积的变化特征。结果表明：(1)累积场次中,DoD不确定性(即level of detection, LoD)平均值(范围)为16.5 mm(16.2～16.8 mm)。单场次中,LoD值平均值为16.4 mm(16.2～16.6 mm);(2)累积场次中,梁峁坡、沟谷坡、坡沟系统TLS扫描所得产沙量相对误差的平均值(范围)为52.63%(26.06%～106.98%),56.68%(30.26%～75.49%)和56.28%(33.37%～73.28%),与实测数据显著相关(R²>0.9,p<0.05)。单场次TLS扫描相对误差波动范围更大且平均值高于累积场次,其值分别为83.70%(4.08%～190.4...     

山西晋中市南长岭水土保持监测站监测内容及方法

本文分析了南长岭水土保持监测站建设的必要性,拟进行径流监测、泥沙监测、水质取样监测、降雨观测、植被覆盖度观测、土壤水分观测、气象观测,监测成果可为准确掌握晋中市水土流失情况、水土流失治理效益提供数据支撑,为晋中市保护生态环境和水土资源提供科学的规划和决策依据。     

基于三维激光扫描技术的粮食储量监测系统的设计与试验

为实现仓储粮储量在线实时监测,该研究开发了一种基于三维激光扫描技术的粮食储量在线监测系统。采用自主研制的倒置式粮仓专用型三维激光扫描仪对储粮进行扫描,通过上位机通讯、采集点云数据并控制扫描仪的工作过程,应用粮食体积计算软件实时计算储粮体积和数量,从而解决了仓储粮储量快速高精度监测的问题。使用该系统在中储粮某直属库进行系统验证试验,结果表明,测量得到的粮食体积满足最大误差不超过1%的技术指标,且经过多次试验检验,系统具有较好的稳定性、测量精度高、操作简便等优点,能够满足仓储粮储量监测的要求。该研究为实现仓储粮储量的快速实时在线监测提供了有效的方法。     

激光扫描技术在坡耕地土壤侵蚀监测中的应用

为了研究激光扫描技术应用于土壤侵蚀监测的可靠性,利用3D激光地貌分析仪对黑龙江省水土保持科技示范园内坡耕地径流小区土壤侵蚀进行监测.采用恒定降雨强度(20、40、60、80、100和120 mm/h)对径流小区进行连续6次等历时(30 min)人工降雨,每场降雨前后使用3D激光地貌分析仪对小区内不同位置的坡面形态进行扫描,并与集流桶收集土壤侵蚀量进行对比分析.结果表明:3D激光扫描分析法与集流桶测量法得到的土壤侵蚀量之间具有良好的线性相关关系,3D激光地貌分析仪用于径流小区内土壤侵蚀测定具有较高的精度与可靠性.     

基于三维激光扫描技术的花岗岩风化土体侵蚀表面特征研究

选择湖北通城花岗岩发育较典型、质地差异较大的粘壤土和砂质土为研究对象,设计室内试验小区,进行3场人工模拟降雨,利用三维激光扫描技术对土壤表面侵蚀形态的微观变化及过程进行高精度、实时监测,从形态学上探讨了土壤侵蚀过程及分布特征。结果表明:(1)三维激光扫描仪及其配套的软件能准确地测量降雨前后2个坡面的土表微域DEM。结合ArcGIS软件对DEM进一步分析,计算了降雨后土壤侵蚀体积与土壤流失量,且3场人工降雨试验测得的试验误差均低于5%。经过精度验证表明,三维激光扫描仪可应用于坡面产流产沙研究,且测算精度较高;(2)将DEM导入到ArcGIS中进行分析处理,获取了坡面侵蚀后的微地形坡度变化,分析得出高级别的坡度主要分布在坡底,说明坡底以上土体表面遭受侵蚀的面积较少,在坡底部易形成冲沟;一次降雨后粘壤土和砂质土的1,2级的栅格比例分别减少了19.26%和12.39%,说明砂质土在降雨时土壤的侵蚀速度更快。后2场降雨中侵蚀速度趋于稳定;(3)获取了坡面侵蚀后的微地形粗糙度变化,分析得出在第1场降雨中土壤含水率较小时,粘壤土粗糙度的增幅为14.29%,砂质土则为11.32%,粘壤土的增幅高于砂质土;在第2,3场降雨中土壤含水率达到饱和时,砂质土粗糙度的降幅分别为3.39%,4.24%,粘壤土则分别为3.33%,4.17%,砂质土粗糙度的下降速度较大,侵蚀速度大于粘壤土。试验定量研究了土壤侵蚀形态的微观变化,可以为花岗岩区域土壤侵蚀监测提供技术支撑。     

无人机技术在点型水土保持监测中的应用

水土保持监测工作中的重点是对监测对象的扰动范围、土石方量、水土保持措施的动态监测,本研究以某公司煤矿项目为例,通过无人机低空遥感技术获取DOM、DSM数据并建立三维模型,通过ArcGIS等软件对地表扰动、土石方量、水土保持措施的监测工作。无人机监测结果与施工单位实际计量结果对比表明,土石方监测差异为5.8%,面积扰动监测差异为1.6%,实践证明无人机低空遥感技术是一项可以应用在水土保持监测领域的新型高效技术。     

ANSYS在水土保持滑坡监测中的应用

根据新建铁路精伊霍线博尔博松河处土质边坡的实际情况,运用ANSYS软件[1]对该处滑坡体的变形及内部应力进行分析,根据该软件的计算,通过常规监测,发现该滑坡体的水平位移和竖向位移随着时间的推移在不断扩大,同时下滑体下部15~20 m的区域更加明显。由于该处滑坡体结构比较松散,同时考虑工程的重要性,采用阻滑和加固方式可能还是存在潜在的危险,因而建议清除滑坡体。     

无人机遥感技术在水土保持监测中的应用

水土保持监测是调整水土流失的基础措施,也是国家生态文明建设决定和考核的重要依据.由于卫星遥感影像大多数应用于大范围监测工作,影像质量受到云层、雾霾等自然因素的影响,导致影像分辨率未能达到实际要求,严重阻碍水土保持监测实施.从总结和分析监测数据、获取水土保持生态建设基本监测信息、获取处理原始航拍信息及监测水土流失等方面介...     

GPS相对测量技术在水土保持中的应用

介绍了相对定位方法,软硬件及仪器设备,结合在陕北安塞县大南沟的袖主测量结果分析,详细讨论了ＧＰＳ定位技术在黄土丘陵沟壑区小流域水土流失监测的独特优越性,并对实测中ＧＰＳ在定时一时所暴露出的问题的及其原因进行了初步探讨。测量结果分析表明;ＧＰ相对定位测量坡面定位精度可达毫米级。但在沟谷内等地形狭窄的地方,信号较弱,卫星失锁现象严重,ＧＰＳ定位精度较差,其应用受到限制。     

地球信息技术在水土保持生态环境监测中的应用

以“3S”技术为核心的地球信息技术是水土保持监测发展的主要技术基础。利用RS、GPS技术可以为GIS系统提供动态的空间信息 ,建立和更新水土保持管理数据库 ,为水土保持监测工作奠定基础。GIS系统具备的空间查询和分析、演示、制图功能为水土流失状况分析、变化态势分析、水土保持项目效益评估等提供有力的支持。地球信息技术于水土保持监测中主要应用在水土流失普查、变更调查、水土流失动态分析和预测预报等工作 ,水土保持监测将朝着科学化、网络化、智能化的方向发展     

3S技术在水土保持动态监测中的应用

近年来,随着社会和经济的发展,毁林开荒的现象比较普遍,林地面积锐减,植被大面积破坏,从而造成我国的水土流失现象日益严重,因此,对全国水土流失进行适时动态监测已势在必行。3S技术是集遥感、全球定位系统与地理信息系统于一体的高新技术手段,它可以快速、准确地获得地面各种信息。分别介绍了RS、GPS和GIS三种技术在水土保持动态监测中的应用,并对3S技术在水土保持动态监测方面的应用前景进行了展望。     

浅谈无人机技术在水土保持遥感监测中的应用

无人机遥感监测具有自动化、低成本、高效率、覆盖范围广等优点。以无人机技术在水库工程弃渣场的水土保持监测中应用为例,介绍该项技术的应用方式、作业流程,从定性和定量两方面分析取得的成果,为生产建设项目水土保持监测、验收提供数据支持。     

遥感在黄河流域水土保持监测中的应用

以黄河流域水土保持遥感调查为例,说明以不同分辨率的遥感影像为主要信息源、结合地理信息系统所开展的遥感监测,是一种快速、有效的水土保持监测方法。在地理信息系统软件支持下,遥感可在水土保持动态监测的模拟、水土保持地理信息系统的建立和土壤侵蚀模型的探索等方面发挥重要作用。