動態(tài)沉陷區(qū)地面激光掃描數據處理關鍵問題研究.pdf

1、在礦山開采沉陷研究中,為及時了解井下開采對地表的影響程度以便有效地指導地面建、構筑物防護工作或井下生產,通常需要在地表受影響區(qū)域內布設觀測站進行長期監(jiān)測。地面三維激光掃描技術引入礦山開采沉陷研究以后,解決了傳統(tǒng)觀測站數據量不足、觀測周期長等問題,但其在該領域中的應用仍然存在許多亟待解決的科學問題。本文結合地面三維激光掃描數據信息量豐富的優(yōu)點,通過提出或改進各類算法,提出了相應的數據修正模型和多種沉陷信息的提取方法,實現了良好的處理效果。

2、本文主要獲得如下成果:
　　1)針對地面三維激光掃描技術和礦山開采沉陷監(jiān)測技術的國內外研究現狀,詳細剖析該技術在礦山開采沉陷監(jiān)測應用中亟待解決的科學問題,并提出相應的研究內容和技術路線。
　　2)提出在數據采集前后記錄儀器的傾斜狀態(tài)并取消儀器的自動補償功能的數據采集方案,并結合地面三維激光掃描原理,對傾斜角度與其測量角度誤差之間的幾何關系進行推導,得出儀器傾斜對測量角度的誤差影響,繼而根據三維點云數據中各點坐標與測量角度的數

3、學關系,將各測量角度誤差以改正數的形式加到測量角度上進行數據修正,從而消除儀器傾斜對點位坐標獲取的影響。
　　3)利用基于十進制的Morton碼對原始點云數據進行直接索引,將坐標與格網一一對應,并通過鏈表結構對索引后數據進行存儲,提高了數據處理的時空效率。繼而在網格內若干高程較低點的基礎上,采用Kriging插值算法對網格中心點進行插值。繼而分別針對DTM和沉陷盆地模型的精度進行了評定,從而檢驗該數據處理方法的可靠性。
　　

4、4)針對包含直立樹干、電線桿等圓柱體狀地物的點云數據,采用點云數據分層特征提取的方法將圓柱體的中心軸予以提取。針對包含房屋等棱角分明地物的點云數據,采用邊緣檢測算子+Hough變換對點云數據中包含的直線信息進行提取,得到直線間的交點作為特征點予以存儲,并用于后續(xù)的水平位移求取,通過與高精度全站儀測得的測站水平位移檢測算法的可靠性。
　　5)針對臺階狀裂縫,借助小波變換在信號突變檢測方面的優(yōu)勢,對點云數據中各掃描線上的高程突變進行檢