基于地面三维脉冲激光扫描技术的变形监测若干问题研究

在传统大地测量中,变形监测为控制网中稀疏监测点观测所驱动。近年来,随着地面激光扫描(terrestrial laser scanning,TLS)技术的迅速发展,该技术显示出应用于变形监测的巨大潜力,尤其是在危险和人员难以到达的灾害监测领域。由于TLS扫描测点的不可重复性,传统基于离散点的监测模式不再适用。为此,亟须研究与TLS技术相适应的变形监测新模式与变形提取新方法。     

一种顾及矿区地形特征的开采沉陷三维可视化实现方法

针对已有开采沉陷三维可视化方法中不能考虑矿区三维地形特征的不足,本文通过计算机语言编制开采沉陷预计程序对矿区地表点进行三维坐标变形预计计算与坐标融合计算,并基于数据传输的方式与ArcGIS进行结合,实现了顾及矿区三维地形特征的开采沉陷三维可视化。利用该方法生成的三维表面,克服了已有开采沉陷三维可视化方法中不能表现矿区地表塌陷后移动和变形状况的不足,而且能充分利用ArcGIS强大的空间分析与空间数据查询功能,实现了GIS在开采沉陷领域中的良好应用。     

利用TLS技术与伪单点监测模式进行滑坡变形测量

针对传统离散点监测模式不适用于TLS变形监测,以及现有基于TLS技术变形监测的一维性与仅适用于特定几何对象分析等不足,本文提出了一种基于TLS技术的伪单点变形监测模式,并基于该监测模式提出了一种以表面匹配技术为核心的变形计算新方法。通过构建广义高斯-马尔可夫模型匹配搜索估计伪单点对象的全三维变形参数,利用TLS多期点云的高密度性,实现了高精度提取全三维变形信息,尤其适用于滑坡等灾害监测领域。试验表明在扫描距离约240 m时,该方法可达到1 cm级的变形提取精度,对推动变形监测从点测绘向形测绘的转变具有一定的价值。     

基于最小二乘三维表面匹配算法的滑坡变形测量

针对已有利用地面三维激光扫描(TLS)技术实施变形测量的局限性,如变形提取的一维性及对小变形的不敏感性。提出了一个基于重复扫描数据实施滑坡变形监测的新方法,该方法主要包括3个步骤：原始TLS数据的获取、TLS数据的总体配准以及基于子区域的变形计算。其核心是给出的一种三维表面匹配新算法（最小二乘2维图像匹配的泛化）。该方法可充分利用TLS数据的高冗余性,实现高精度的全三维变形测量,得到监测对象的位移量和旋转量,同时,在应用上具有高度的灵活性。通过模拟试验验证了该方法的性能。此外,利用该方法分析了一个滑坡变形监测实例,进一步证实了模拟试验的结果。该方法适用于变形监测,尤其是人员难以到达的面灾害监测领域。对促进变形监测从点测绘向形测绘的转变具有一定的实际意义。     

基于多因素的软土地铁隧道运营期沉降成因研究

根据相关力学理论,在对软土地铁隧道沉降影响因素分析的基础上,推导出各影响因素与软土地铁隧道沉降之间基本的数学关系,并在此基础上应用主成分分析法,从时间和空间两个方面对各影响因素的影响程度进行了定性和量化分析。分析结果较为准确地反映了软土地铁隧道沉降影响因素影响过程,具有较高的理论和实际应用价值。     

重标极差分析法在地铁变形监测中的应用

为了科学、准确、及时地对地铁隧道结构进行监测分析,该文将重标极差分析法引入到地铁的变形监测中,并以南京地铁为例,对长时期垂直位移时序进行了R/S分析,研究地铁沉降监测点的变化趋势,并将R/S分析的预测结果与实际监测数据进行了对比,预测结果与实测数据具有一致性。结果表明:描述和刻画复杂非线性时序的R/S分析方法,能有效地对地铁变形时间序列数据进行预测分析。地铁变形时间序列数据的Hurst指数,不仅在时间上反映不同变形的趋势性及其强度,而且在空间上反映地铁不同部位的变形趋势特征。R/S分析方法适合变形监测项目的预报分析,在变形监测中具有一定的应用前景。