地面三维激光扫描点云应用于滑坡监测中基准统一研究

每一期滑坡变形体获取的点云数据分别基于独立坐标系,造成多期数据形变分析时基准不统一,该文提出了基于永久三棱锥标靶和基于全站仪站点坐标后视定向两种数据采集与基准统一理论与方法,实现多期点云基准统一。以甘肃省癿藏镇3号滑坡为研究对象,采集2021年2月、2021年5月两期点云数据,基于永久三棱锥标靶配准精度为0.003 m,基于全站仪站点坐标后视定向配准精度为0.005 m。结果表明方法理论严密、外业操作简单实用,可高精度实现多期点云基准统一。该理论方法的成功应用对三维激光扫描技术在滑坡等灾害变形监测的深度应用和有效推广有重要借鉴意义。     

我国边疆城镇精细化管理技术研究∗

智慧城市的发展对城市安全提出了更高的要求，提升城市管理与应急反应水平是提高城市安全水平的重要保障。城市三维场景快速重建与精细化管理是智慧城市构建的重要支撑技术。针对我国边疆城镇地区社会稳定和公共安全管理的应用需求，提出了航天、航空、地面、室内外一体化的数据采集与处理方法，解决了基于高性能计算的大规模倾斜三维影像数据快速建模关键技术。以我国西部边疆典型城镇新疆库尔勒市为试验区，开发城市精细化管理系统，实现城市人口信息的精细化管理及突发事件应急响应预案的动态模拟等应用功能，验证了研究内容的合理性与实用性。     

基于AHP-Fuzzy和激光点云数据的公路边坡危险性评估研究

针对目前公路边坡危险性评估大多侧重于判断危险等级,很少深入研究其中具体危险点的问题,提出一种基于AHP-Fuzzy和激光点云数据的公路边坡危险性综合评估方法。该文先根据地质条件将公路边坡划分为若干路段,再采用AHP-Fuzzy评价法对各路段边坡进行整体评估,确定危险边坡;然后利用车载LiDAR系统获取各危险边坡两期激光点云数据,构建DEM模型,并使用色谱分析法对两期模型进行局部评估,找出具体的危险点;最后结合专家意见,定性判断危险路段可能发生的灾害类型,并提出相应的防治建议。以重庆市某公路为例,采用新方法进行评估实验。结果表明,研究区4、8、10号路段危险性较大,易发生滑坡、崩塌灾害,建议采取及时的防治措施。与传统方相比,该方法既能确定危险边坡,又能找出其中的具体危险点,为公路边坡防灾减灾研究开辟了一种新思路。     

基于激光点云的建筑灾损三维信息获取与分析——以“莫兰蒂”超强台风为例

利用三维激光扫描技术对"莫兰蒂"台风灾后的损毁建筑物内外部结构进行高精度的现场点云数据获取,开展该结构的正视图、侧视图及俯视图等二维信息的提取,以及损毁房屋面积的统计,最后进行三维建模分析并对轻钢围护结构提出改进措施;在此基础上对损毁严重的轻钢围护结构以及损毁的面积进行详细研究,实现了任意角度建筑物的表面损毁状况以及内部结构特征的定量量测,快速、真实地还原该建筑物的损毁情况场景,并对数据进行存档管理,实现了台风灾害信息的永久保留,为科研学者进行灾后的监测分析提供最原始的数据。该研究成果对提高钢结构建筑物的抗风质量、灾损评估以及防风减灾等具有重要借鉴意义。     

芦山地震公路地质灾害调查及评估

芦山7.0级地震诱发公路沿线大量地质灾害,通过调查掌握了350 km灾区公路沿线158处崩塌及滑坡灾害点数据,统计分析表明庐山地震区高陡边坡崩塌落石问题突出,陡坡硬岩段是地震崩塌灾害高发区。芦山地震地质灾害主要发生在白垩系-第三系巨厚层状砾岩,二叠系、泥盆系灰岩,以及澄江-晋宁期闪长岩、花岗岩边坡上。实测剖面统计表明边坡失稳区坡度在40°以上的占总数量的95.3%。根据震后崩塌对公路通行的危害程度,划分了严重、大、中、小四个危害等级,考虑崩塌灾害发生可能性、崩塌失稳形式及规模、坡高、坡面形态及坡度、公路位置及构造物形式,进行震后崩塌灾害危害评估。     

三维土工网防护边坡整体稳定性分析

针对三维土工网护坡技术的前期阶段不断出现的边坡整体失稳现象,基于三维土工网护坡技术的作用机理,采用强度系数折减法,利用ABAQUS建立土工网防护边坡的三维有限元模型,以坡肩特征点的位移突变情况作为边坡失稳判断的标准,分别计算和比较了不同降雨条件下土工网防护边坡和不含土工网边坡的安全系数,探究了边坡失稳时坡体内部塑性区的发展情况和位移分布规律,并利用室内边坡抬升破坏试验分析比较了两种边坡的破坏抬升角度和最终破坏情况,与数值模拟分析结果进行比较。结果表明:土工三维网在一定程度上可以提高边坡的整体稳定性,但作用影响较小;降雨强度的大小对边坡稳定性的影响较为明显;在土工网和铆钉共同作用下,土工网和其覆盖的土体共同作用,呈现较好的整体性。     

GPS在山区滑坡变形监测中的应用

山区滑坡的稳定性一直是倍受关注的一个重要安全问题。本文讨论了滑坡位移传统监测方法的缺陷和新型的基于GPS的自动监测技术所具有的独特优势,介绍了适用于山区公路滑坡位移监测的高精度的GPS技术。实践表明,采用GPS技术进行山区滑坡的稳定性监测,具有可操作性更强、精度更高、不受气候条件约束以及高度自动化等优点,能够为预测边坡可能出现失稳破坏的部位和变形破坏时间提供更可靠的监测资料,因而GPS监测技术值得在山区滑坡的变形监测领域中推广使用。     

基于3DDDA方法滚石平台防护作用研究∗

采用三维非连续变形分析(3D DDA)方法输出滚石动能和运动轨迹,其结果与现有室内实验和数值模拟方法进行比较,验证了 3D DDA 方法的准确性。通过分析滚石平台对不同坡高、不同坡角、不同折点位置的岩质边坡滚石动能、运动轨迹的影响,研究了滚石平台对滚石运动的影响规律。最后,以西藏高原朗村复杂坡形岩质边坡为工程背景,分析了坡底平台对滚石灾害的防护作用。结果表明:滚石平台可降低滚石动能,改变滚石运动轨迹,减小滚石对坡底防护结构或交通线路等结构物的冲击作用。同时,给出不同边坡特征下滚石运动及相应的平台设计宽度总体规律,为滚石平台设计提供依据。     

基于TRIGRS与Scoops3D耦合模型的潜在滑坡稳定性时空动态预测

中巴公路是全球气候变化最为敏感和复杂的地区之一,沿线滑坡灾害十分发育,快速准确地预测公路沿线滑坡时空分布情况对中巴经济走廊建设具有重大意义。本研究选取中巴公路沿线加格洛特-哈维连段作为研究区段,将TRIGRS模型中的降雨入渗模型与考虑斜坡体三维几何特征的Scoops3D斜坡稳定性分析模型进行耦合,动态识别研究区潜在滑坡分布,分析了潜在滑坡的时空分布及动态变化,并对比分析了一维TRIGRS模型与三维耦合模型的预测结果。结果表明：研究区潜在滑坡对降雨条件响应明显,降雨1 h潜在滑坡面积占比(18.44%)约为天然状态下(4.13%)的4.5倍;随时间延续潜在滑坡分布范围逐渐增大,主要分布在加格洛特-吉拉斯段与瑟津-达比尔段;一维TRIGRS模型存在过度预测问题,三维耦合模型显示了更符合实际的滑坡预测结果。相关研究成果可为中巴经济走廊防灾减灾提供理论支撑。     

轻小型无人机遥感在高山峡谷区山地灾害应急监测中的应用∗

高山峡谷区频发的山地灾害易堵塞河道形成堰塞湖,对下游城镇和重要基础设施影响极为严重。复杂的地形地貌环境中无法找到合适起降场地、航线规划不准、操作复杂等因素极大地限制了专业级无人机遥感系统在该区域的应用。针对高山峡谷区山地灾害发生后观测数据获取困难局面,探索将轻小型无人机应用于灾害应急监测。以藏东南深切峡谷地区102滑坡群2#滑坡、古乡沟泥石流为例,介绍了轻小型无人机遥感数据快速采集流程。基于航测影像数据对灾害现场进行三维模型快速重建,并将建模结果与三维激光点云模型对比,验证方法的可行性和准确性。结果表明:应急条件下基于轻小型无人机的山地灾害三维模型精度在分米级,平面方向精度高于高程方向,最大误差率低于9.7%。作为一种数据快速获取方法,可将其应用到山地灾害应急监测领域。