滑坡变形的三维可视化研究
三维滑坡可视化演绎系统及破坏演变规律跟踪
第25卷 增1岩石力学与工程学报 V ol.25 Supp.12006年2月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Feb.，2006收稿日期：2005–11–08；修回日期：2005–12–06基金项目：国家科技攻关计划“西部开发科技行动”重大项目(2004BA901A02)作者简介：肖盛燮(1937–)，男，1963毕业于重庆交通学院公路与城市道路专业，现任教授、博士生导师，主要从事防灾减灾工程及防护工程方面的教学与研究工作。
E-mail ：xiaoshengxie@三维滑坡可视化演绎系统及破坏演变规律跟踪肖盛燮1，钟佑明1，郑 义1，2，何兆益1，王 玲2(1. 重庆交通大学 防灾减灾工程研究所，重庆 400074；2. 军事交通学院，天津 300161)摘要：分析滑坡可视化演绎系统的研究内容与意义，介绍一种基于VC 和OpenGL 的三维滑坡可视化演绎系统的功能与设计，包括复合地形图的生成与绘制和人机交互的分类与实现等。
采用跟踪球算法完成了灵活的人机交互功能。
根据滑坡演变规律将滑坡破坏过程划分为5个阶段。
针对滑坡发展的不同阶段实施监测，分析滑坡变形特征和影响因素，研究滑坡破坏机制。
以秭归鸡鸣寺滑坡为例，根据边坡变形的宏观现象和边坡位移蠕变曲线，结合滑坡跟踪监测预报的方法是可行的，且预报结果准确。
关键词：工程地质；三维滑坡；可视化演绎系统；跟踪球算法；宏观监测预报；破坏演变规律 中图分类号：P 642 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2006)增1–2618–11VISUAL DEDUCTIVE SYSTEM OF 3D LANDSLIDE AND DAMAGEEVOLUTION TRACKINGXIAO Shengxie 1，ZHONG Youming 1，ZHENG Yi 1，2，HE Zhaoyi 1，WANG Ling 2(1. Research Institute of Disaster Prevention and Mitigation Engineering ，Chongqing Jiaotong University ，Chongqing 400074，China ；2. Military Traffic Institute ，Tianjing 300161，China )Abstract ：The contents and meaning of researching visual landslide deductive system are analyzed ；and the function and design of a visual deductive system of 3D landslide developed by VC and OpenGL are introduced ，which refer to constructing and drawing complex topographic maps ，classification and implement of interactive function ，etc.. Flexible interactive function is achieved by track-ball algorithm. According to landslide evolution law ，the damage process of landslide is divided into five phases. Each phase of landslide is inspected respectively. The characteristic and affect factors of landslide deformation are analyzed ；and landslide deformation mechanism is studied. A landslide example of Zigui Jiming Temple shows that the forecasting method by macroscopical phenomena of slope deformation and creep curve of slope displacement with landslide track inspect is practical ，and the forecasting result is reasonable. Key words ：engineering geology ；3D landslide ；visual deductive system ；track ball algorithm ；forecasting method by macroscopical phenomena ；landslide evolution law1 引 言山体滑坡、泥石流、岩石崩塌等是自然界中常见的地质灾害，具有分布广、发生频繁和危害性大等特点，这些地质灾害给国民经济和人民生命财产都造成重大损失。
边坡变形三维实体预测方法的研究
边坡变形三维实体预测方法的研究边坡变形是造成山体滑坡、崩塌等地质灾害的主要原因之一。
为了准确预测边坡的变形情况，提前采取有效的防灾措施，许多学者和工程师开始研究边坡变形的三维实体预测方法。
边坡变形的三维实体预测方法主要包括以下几个方面。
首先，需要对边坡进行详细的地质勘探和调查，获取边坡的地质、地质力学参数等相关数据。
其次，通过数学模型和计算方法来分析边坡的受力、变形机理等。
最后，结合实际监测数据，进行模型的验证和修正，得出准确的边坡变形预测结果。
在地质勘探和调查方面，可以采用钻孔、测斜仪、地震勘探等方法，获取边坡的地质结构、土层厚度、岩性、裂隙状况等信息。
这些信息对于后续的数学模型建立和计算分析至关重要。
在数学模型建立方面，可以采用有限元法、边界元法等方法，建立边坡的力学模型。
通过建立合适的边界条件和应力荷载，可以模拟边坡在不同工况下的受力情况。
同时，还需要考虑边坡的非线性特性、土体的本构模型等因素，以提高模型的准确性。
在模型验证和修正方面，可以利用现场监测数据，对模型进行验证。
通过对比实测数据和模型计算结果，可以评估模型的准确性，并进行修正。
同时，还可以利用敏感性分析和参数优化等方法，提高模型的精度和可靠性。
边坡变形三维实体预测方法的研究对于减灾防灾具有重要意义。
通过准确预测边坡变形情况，可以及时采取有效的防灾措施，保护人民的生命财产安全。
然而，需要注意的是，边坡变形预测是一个复杂的问题，涉及多个学科的知识和技术。
因此，需要进一步加强多学科的合作和交流，提高边坡变形预测方法的研究水平。
同时，还需要加强对地质环境的监测和研究，提高边坡变形预测的可靠性和准确性。
总之，边坡变形三维实体预测方法的研究是一个具有挑战性和实用价值的课题。
通过不断的理论研究和实践探索，相信在不久的将来能够开发出更加准确、可靠的边坡变形预测方法，为减灾防灾工作提供更好的技术支持。
金沙江流域时序InSAR滑坡三维形变研究
金沙江流域时序InSAR滑坡三维形变研究邢丽1，沈珍2（1.江西理工大学，土木与测绘工程学院，江西赣州341000；2.武汉工程大学邮电与信息工程学院，建筑工程学院，湖北武汉430073）摘要：金沙江流域两岸地势陡峭，呈现高山峡谷地貌，是滑坡灾害高发区域，在该区域开展滑坡形变监测研究具有重要意义。
文章利用MSBAS-3D技术对研究区域内的典型滑坡体色拉滑坡三维形变的时空特征进行研究。
结果表明，色拉滑坡分区特征显著，呈由前至后的牵引式滑动，东西向形变速率最大为147mm/a，南北向形变速率最大为-116mm/a，垂直向形变速率最大为-86mm/a，并在雨季存在形变加速现象，可能具有失稳风险。
研究结果可以为金沙江流域滑坡三维形变监测提供参考。
关键词：时序InSAR；MSBAS；三维形变；金沙江流域；色拉滑坡中图分类号：P237文献标识码：A文章编号：2096-9759（2023）07-0029-03Three-dimensional deformation of landslide in Jinsha river basin by time series InSARXING Li1,SHEN Zheng2(1.Jiangxi University of Science and Technology,Ganzhou341000,China;2.The College of Post and Telecommunication of Wuhan Institute of Technology,Wuhan430072,China) Abstract:The Jinsha River basin is a high landslide hazard area with steep terrain and high mountain and canyon landform.It is of great significance to carry out landslide deformation monitoring and research in this area.In this paper,MSBAS-3D technology is used to study the spatio-temporal characteristics of three-dimensional deformation of the typical landslide in the study area.The results show that the Zoning characteristics of the Sela landslide are obvious,and the sliding is traction from front to back.The maximum deforma-tion rate in east-west direction is147mm/a,the maximum deformation rate in south-north direction is-116mm/a,and the maximum deformation rate in vertical direction is-86mm/a.The deformation acceleration phenomenon exists in rainy season,which may have the risk of instability.The results can provide reference for3D deformation monitoring of landslide in Jinsha River basin. Keyword:time series InSAR;MSBAS;3D deformation;Jinsha River Basin;Sela landslide0引言在我国中西部地区山地、丘陵分布广泛，地形起伏剧烈，滑坡灾害频发。
基于三维激光扫描的滑坡变形监测与数据处理研究
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ３ ｄ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｓ ｃ ａ ｎ ｎ ｉ ｎ ｇ ； Ｔ ｈ ｅ ｌ ａ ｎ ｄ ｓ ｌ ｉ ｄ ｅ ｄ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｇ ； Ｔ ｈ ｅ ｄ ａ ｔ ａ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ
［箜 …
基于三维激光扫描的滑坡 变形监测与数据处理研究
张 琛’ ，董 晨 洋
（ １ 河北 省 第三 测绘 院 ， 河北 石家庄 ０ ５ ０ ０ ０ ０； ２ 光 合பைடு நூலகம் 旅 控股 股 份有 限公 司 ， 北京 １ ０ ０ ０ ８ ９）
摘 要 ： 三 维激 光扫 描技 术 属 于一 种 比较 新 型 的测 量技 术 ， 是 测 量技 术的 一 次重 大创 新 。 在 工程 边坡 ￣ ｋ ： ｒ － 过 程 中， 利用 新兴 的地 面三 维激 光 扫 描技 术 可 以对 相 关数 据 进 行 采 集 与分 析 ， 并提 供 良好 的技 术 支持 ， 从 而将 传统 测 绘 方 法 中的 不 足 得 到 有效 的 弥补 。 基 于此 ， 文 章就 基 于 三 维激 光扫 描 的滑 坡 变形 监 测 与数 据 处理 进行 分析 。 关键 词 ： 三 维 激光 扫描 ； 滑坡 变形监 测 ； 数据 处 理 中图 分 类号 ： Ｕ４ １ ６ 文献 标 识码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ０ ０ ２ — ５ ０ ６ ５ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ８ — ０ ０ ８ ５ — ０ ２
Ｂａ ｓｅ ｄ ｏｎ ３ ｄ ｌ ａ ｓｅ ｒ ｓ ｃ ａｎｎ ｉ ｎｇ ｏ ｆ ｌ ａｎ ｄｓ ｌ ｉ ｄｅ ｄｅ ｆ ｏｒ ｍａ ｔ ｉ ｏｎ ｍ ｏｎｉ ｔ ｏｒ ｉ ｎｇ ａｎ ｄ ｄａ ｔ ａ ｐｒ ｏｃ ｅ ｓ ｓｉ ｎｇ ｒ ｅ ｓ ｅ ａｒ ｃ ｈ
地震灾区滑坡遥感解释及三维可视化研究——以安县桑枣镇研究区为例
●
摘要 ： “ ． ”汶川地震后 ，四川 灾区发生 了大量 的滑坡和 泥石 流。滑坡 不仅威胁 到人们 的生命财产 ，而且 ５１ ２ 为泥石 流的发 生提 供 了大量的物 源。以安县 桑枣镇研 究 区为例 ，进行 了滑坡遥感１３ ，面积为１６８ ， ６处 ４ ． ｘ１ ｍ２ ６ ０ 并在ｅｄｓ ｒａ 软件 的支持下 ，将解译 结果叠放 在遥感三 维影像 上 ，运用遥感三维 可视化 飞行技 术宏观分析研 究区地 形地貌 ，地质 灾害分布情况 ，为地方政府制定 决策 方案提供 一些信 息。 关键词 ：汶川地震 ；滑坡 ；遥感解译 ；安县 桑枣镇 中图分类 号 ：Ｐ ４ ． ６２２ ２ 文献标 识码 ：Ａ 文章编号 ：１０ — ９ ５（ ０ ）０ — ４ ７ ０ ０６ ０９ ２１ １ ４ ０５— ３
２ １ 年 １ 月第 ３ 卷第 ４ ０１ ２ １ 期
四川地质学报
Ｖ １ １ ｏ Ｄ ｃ ２ １ ｏ３ ． ｅ． ０ １ ． Ｎ４ ，
地震 灾 区滑 坡Ｉ 感解释 及三维 可视化研 究 遥— —ຫໍສະໝຸດ 以安县桑枣镇研究 区为例
高 攀 ，罗真富
（ ． 生成矿 与矿 山环境 重庆 重点实验 室 重庆地 质矿产研究院 ，重庆 ４ ０ ４ ；２煤炭 资源 与安全开采 国家重 点实验室重 １外 ００２ ．
作者 简 介 ：高攀 （ ９ ２ ，男 ， 四川 自贡人 ，工 程 师，从 事遥 感地 质 、地 理信 息研 究 工作 １ ８一）
４５ ７
１ 研究 区域概 况及数 据来源
１１研 究 区域概 况 ． 研究 区位于 四川 省安 县桑 枣 镇 （ １。该 区属 于亚热 图 ） 带湿润季风气候 ，气候温和 ，雨量充沛 ，四季分明 ，Ｅ照 ｔ 充足 ，无 霜期 长 。年 均气 温 １．℃ ，年 均 降水量 １ ６ｍｍ， ６３ ０ ２ 森林覆盖率达 ６ ％。 ０ 受地层岩性 、 地形地貌及构造 的控制 ， 研究区的水文地质条件较为复杂 。根据地下水 的赋存条件 和水 力性 质 ，研究 区地下 水 主要 类型 为碳 酸 盐岩 裂 隙水 ， 岩含水层主要包括泥盆系中上统 、二迭系、三迭系中、上 统 、奥陶系中统 、寒武系下统 、震旦系上统的石灰岩 、白 云岩 。 １ ． ２数据 等高线数据 （ 制作 Ｄ Ｍ 的源数据 ）：比例尺为 １ Ｅ ： ５ ００ ｈｐ ０ ０ ，Ｓ ａｅ格式 ；遥感数据 ：分辨率为 ０ ｍ 的彩色航 ． ５ 片 ，ｉ 格 式 。 ｍｇ
基于三维可视化及网络的滑坡监测信息系统研究
基 于 三维 可视 化 及 网络 的滑 坡 监 测 信 息 系统 研究
谢 谟 文， 何 波 ， 柴 小 庆
（ 北 京 科 技 大 学 土 木 与 环境 工 程 学 院 ， 北京 １ ０ ０ ０ ８ ３ ）
摘要 ： 针 对 目前 滑 坡 安 全 监 测 三 维 可视 化 方 面 存 在 的 诸 多 问题 ， 基 于三维可视化 、 网络 、 Ｇ Ｉ Ｓ及 数 据 库 等 技 术 ， 开发 了滑坡 监 测 综 合 信 息 系统 。 系统 基 于 Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ｅ ｔ 环境 ， 实现 了对 监 测 对 象及 数 据 的 三 维 可视 化 管 理 ， 主要 包 括： 基 础 工 程 地 质 资料 的三 维 可视 化 整合 、 滑坡安全监 测、 分 析 预 测 等 。将 系统 应 用 于 金 坪 子 滑 坡 监 测 ， 不 仅 取 得 了较好 的监 测 效 果 ， 且 能 对安 全监 测 成 果 进 行 深 化 处 理 ， 为 工 程 实践 及 辅 助 决 策 提 供 了有 力 支持 。
空间再 现 了滑 坡 的微 观变 形 过 程 ； 李 明超 等 提 出 了
以上研 究从 Biblioteka 个 层 面 ， 对 滑 坡 体 及 滑 坡 监 测 的 三
维 可视 化研 究进 行 了填补 及扩 充 ， 但 仍存 在 以下 不足 ：
（ １ ）可 视化 效果 不理 想 。 目前 虽 开发 了各 种三 维
行 了相关研 究 。
立 了地 质灾 害信 息库 ， 根据 雨 季 的实 时 降 雨 预 报 和 雨 量 资料 ， 对 滑 坡 灾 害 发 生 的 空 间 范 围 进 行 实 时 发
布 。
曾新平 等 进行 了地 质 体 的三 维 可 视 化 建模 研 究 ， 实 现 了其 表面 模拟 和 可视 化 … ； 张 昆等 研 究 了滑 坡 变 形 的 三维 可视 化 ， 通 过放 大 和橡皮 筋动 画技 术 ， 在三 维
地质体三维建模及滑坡分析
地质体三维建模及滑坡分析N图1 地形面平面显示（等高线为10m间距）N图2 地形面平面显示（根据高程赋予不同颜色）图3 地形面立体显示（等高线为10m 间距）图4 地形面和基岩顶面平面显示图中地形面用浅黄色显示，地形面的2m 等高线用黄色显示，10m 等高线用绿色显示。
基岩顶面用紫色显示，基岩顶面的等高线为2m 间距，用红色显示。
从图4可以看出钻孔范围内的地形面与基岩顶面的关系。
N图5 基岩顶面的平面显示（根据高程赋予不同的颜色）1层，坡洪积土，亚粘土含碎石2层，洪坡积土，碎石土3层，岩堆，块石土5层，基岩，为泥岩shui1，覆盖层水shui2，基岩顶面水图6 钻孔资料显示从图6可以看到每个钻孔揭露的地层岩性，以及覆盖层水和基岩顶面水在钻孔处的出水位置、水的厚度、含水层的岩性。
fugaiceng, 覆盖层jiyan, 基岩图7 覆盖层和基岩的立体显示图8 覆盖层和基岩的剖面显示图6是well，然后做了region和marker，用不同颜色表示了。
图7是做了一个SGrid，然后用一个面将它分为两个region了，图8是sgrid的剖面显示。
讨论区：有几个问题请教大家，帮帮忙啊！谢谢！1、我感觉well的marker的颜色是自动设置的，而且不能改，只能通过修改名字系统配给另一种颜色。
而且保存后重新打开，它的颜色又变了。
我是好不容易才把水的颜色变为绿色和蓝色的。
2、SGrid生成region的时候，所用的surface必须能完全切开SGrid。
而我希望是中间有两个面围成一个封闭的部分（范围比较小）也能生成一个region。
就像面包中有一个杏仁的东西。
3、生成的面按属性（比方是高程）动态出现。
如模拟水从较高的一个地方流向较低的地方，就是一个面按高程逐渐出现。
SGrid生成region的时候，可以用中间两个面围成一个封闭的部分（范围比较小）也能生成一个region。
滑坡可视化技术
近年来，随着计算机软硬件、计算机图形学和图形图像处理技术的不断发展，地质体和地形的三维建模及其可视化技术得到了快速发展。
通过可视化软件，将数字地面模型与三维地质模型相结合，建立滑坡三维可视化实体模型，再现滑坡的逼真显示，从而从整体上更直观、综合地对滑坡地质灾害进行可视化分析研究，除此之外，还可派生出坡度图、平面等高线图、纵(横)断面图以及通视图、三维立体透视图、彩色图等各种产品。
滑坡体地质可视化模型三维地质模型可视化研究是当前数学地质、水文工程地质等研究的前沿和热点，也是快速、适时地再现地质体三维信息及综合分析的有效途径。
1、滑坡三维地质模型的构建三维地质模型的构建主要有以下几个步骤：从原始地质资料中获取地质信息(包括测绘信息和勘探信息等)，将其录入数据库，再对数据转换并做预处理，然后进行数据映射、绘制三维图形。
构建三维模型的方法可以分为表面建模法和实体建模法两大类，主要包括：(1)三维规则网格法三维规则网格法是将研究空间剖分为多个规则的网格，然后用相应的网格描述地质体，该方法是二维规则网格法在三维空间中的延伸，针对被规则剖分的空间，可以建立简单的数据结构和运用简单的算法。
(2)TIN表面法TIN(Triangular Irregular Networks)法是一种利用不规则三角形面片建立地质模型的方法，常采用Delaunay三角剖分。
通过在数据点之间构造不规则三角形面片，建立形态上较为完美和功能上较为完善的三角形网络。
(3)四面体法四面体法是2.5维TIN表面法向三维空间的延伸。
在三维空间中，三个点可以形成一个三角平面，多个三角平面可以构成地质体的表面。
同样，四个点可以形成一个四面体，多个四面体可以构成地质实体。
2、三维地质模型的可视化将建立的三维地质模型进行一系列的光照、着色、纹理、渲染等细化处理，即可实现三维地质模型的可视化。
可视化地质模型的表现方式主要有如下几种：(1)三维景观方式：允许从不同角度、不同方位和不同距离观察地质构造三维模型的表面。
基于GPS技术的公路滑坡三维形变监测技术研究
基于GPS技术的公路滑坡三维形变监测技术研究摘要：目前，GPS技术已经广泛的应用在地质灾害的监测中，尤其是在公路滑坡灾害监测方面。
由于点位的选择不受通视条件的限制，因而选点灵活，但是由于GPS接收机造价较为昂贵，极大地限制了GPS技术的应用。
因此，降低GPS监测系统成本，实现对变形体的连续监测，对促进GPS技术在公路地质灾害监测中的广泛应用具有非常重要的意义。
关键词：公路滑坡，变形监测，基线解算1公路滑坡常规监测方法1.1地面水平位移监测方法利用常规精密大地测量方法进行水平位移监测时，首先在待监测区域外建立一平面控制网，然后再使用精密测距仪、电子经纬仪或电子全站仪进行观测，以获取滑坡平面位移监测的参考基准。
1.2沉降监测方法进行沉降监测时一般是须设置基岩标时，通常用精密水准测量方法对滑坡进行垂直位移监测，又称沉降观测，该方法属于一维变形测量。
在软土地基上修建高速公路，路堤处于边修边沉的状态，一般解决的方法有，将路堤填筑到超过设计标高一定高度，以消除沉降的影响。
作为地面沉降观测的基准点，再在沉降地域布设沉降观测点，以一定周期重复进行水准测量，经过多期水准测量和地面沉降观测资料的分析研究，计算出各沉降观测点的各期沉降量、累计沉降量、沉降速率等数据，从而为沉降区域的治理提供科学依据。
1.3地面三维变形监测方法1.3.1全站仪三维变形监测全站仪因其特有的优势可以替代水准测量，在对滑坡监测时可以采用全站仪进行三维变形监测。
自动全站仪是全站仪的一种，是目前最常使用的一种，因其自动化、智能化程序能对合作目标进行自动识别、锁定跟踪、自动观测和记录，因此也有着“测量机器人”的美誉。
自动全站仪测量精度很高，测角精度可以达到士0.5″，测距精度可达到士(1mm+1ppm)，因此因其变形测量的效率和精度极高，广泛应用于滑坡监测、大坝变形监测等多个领域。
1.3.2三维激光扫描仪变形监测三维激光扫描仪在地面三维变形监测中也是一种重要的方法，因其采用激光扫描，所以测量速度快、采集信息量大、效率高。
基于无人机航拍的滑坡实景三维建模及危险性评价研究
基于无人机航拍的滑坡实景三维建模及危险性评价研究基于无人机航拍的滑坡实景三维建模及危险性评价研究一、引言滑坡是自然灾害中常见且危险性较高的一种现象，对人类生命财产和生态环境造成巨大破坏。
因此，对滑坡进行及时准确的监测和评估具有重要意义。
传统的滑坡研究主要依赖于地面调查和遥感技术，但其存在一定的局限性。
本文将基于无人机航拍技术，通过实景三维建模和危险性评价方法，来研究滑坡现象的监测和预警，为滑坡防范提供科学依据。
二、无人机航拍技术在滑坡研究中的应用无人机航拍技术具有高效、灵活、低成本等特点，在滑坡研究中具有广阔的应用前景。
通过无人机航拍，可以获取滑坡现场的高分辨率图像和视频，为实景三维建模和危险性评价提供数据支持。
此外，无人机还可以搭载多种传感器，如激光雷达和红外相机等，用于获取更加详细的地貌信息和滑坡活动特征。
三、滑坡实景三维建模方法滑坡实景三维建模是通过将无人机航拍的图像和视频进行处理和分析，生成滑坡地形的三维模型。
具体步骤如下：1. 数据采集：利用无人机进行航拍，获取滑坡区域的高分辨率图像和视频。
2. 图像处理：对采集到的图像进行去畸变、配准等处理，以提高图像质量和准确性。
3. 点云生成：根据航拍图像，利用计算机视觉算法进行特征提取和匹配，生成滑坡区域的点云数据。
4. 三维模型构建：根据生成的点云数据，利用三维重建算法进行滑坡区域的三维模型构建，生成真实的地貌表面。
5. 纹理映射：将航拍图像中的纹理信息映射到构建的三维模型上，以增加真实感和视觉效果。
四、滑坡危险性评价方法滑坡危险性评价是指对发生滑坡的风险和可能造成的影响进行定量和定性的评估。
基于滑坡的实景三维建模，可以利用高精度的地形数据和滑坡特征，进行更加准确的危险性评价。
常用的评价方法包括：1. 特征分析：对滑坡的形态特征、坡度、坡向等进行分析，以了解滑坡的形态特征和演化趋势。
2. 极限平衡分析：利用岩土力学原理，结合滑坡地形数据和材料参数，进行滑坡的稳定性分析和确定可能的滑坡滑带。
基于IDL的滑坡三维可视化研究
将以三峡库 区榨坊 坪滑 坡体 为例 ， 细地介 绍 ＩＬ在滑 坡 详 Ｄ
数字地面模 型和滑动面三维 可视化模 型的建 立与显 示方面 的应
用。
１ Ｉ Ｌ软件简介 Ｄ 可视化软件 Ｉ Ｌ（ｎｅａｔ ｅＤａａＬ ｎ ｕｇ ） 由美 国 Ｒ Ｉ Ｉ Ｉｔｒｃｉ ｔ ａ ｇ ａ ｅ 是 ） ｖ Ｓ
大规模 数据 的能力 、 高级图像处理 能力 、 交互 式二维 和三维 图形 技术 、 向对象的编程方式 、 ｐｎ Ｉ图形 加速功能 、 面 Ｏ ｅＧ 量化 可视 化
表 现、 可对任意数据实现可视化及 分析 、 集成 数学分析 与统计 软
部分三维显示设备的显示速度只与三角形数量有关， 而几乎与
关键词 ： Ｌ； Ｉ 滑坡 ； Ｄ 三维可视化 ； 模型
可视化 技术 ］ 研究 和 利用 以及 可视 化 软件 的 研制 和 开 的
市场启动阶段 。目前 ， Ｉ ＤＬ已成为国 内外最新最先进的可视化分 析和应用开发 的软件 工具 。
２ ＩＤ在 滑坡三维可视化中的应用 Ｌ
发， 给滑坡研究带来了根本性变革 。例如 ， 在滑坡研究 中， 会涉及 大量与三维空间及位置有关 的信息 （ 如地质信息 、 位置信息 、 滑坡 形态等）而在一般情况下 ， ， 这些信息都 以报表和二维 图形的形式 出现 ， 由于这些信息无法给人 以直 观印象 ， 因此不仅使 用过程 中 很难对其予以充 分利用 ， 在需 要 综合 多种 信息 时 会显得 更加 难 以把握 ， 而且在三维空间进行虚 拟工程设 计 、 布置和 施工等进 而
三角形大小无关 ， 而大幅度提高了显示的速度ｌ 。 一 从 ＿ ６ ］ ２ ２ １ 数字地 面模 型的建 立 ．． ‘。 、 ・
三维激光扫描技术在滑坡变形监测中的应用
三维激光扫描技术在滑坡变形监测中的应用摘要：近几年，随着人们对生态环境的日益关注，滑坡等自然灾害的监测工作也越来越深入。
三维激光扫描仪在滑坡变形监测可以大大降低监测人员的劳动强度，节省工作时间。
通过对点云的准确观测，可以获得滑坡表面的总体变化，从而可以直观地反映滑坡的动态。
在此背景下，该文章主要针对三维激光扫描技术进行了分析，并且探讨了在滑坡变形监测中所起到的作用，在此基础上还提出了相应的意见和建议，希望能给有关人员带来帮助和参考。
关键词：三维激光扫描技术；滑坡变形监测；应用引言滑坡是一种危害极大、频繁发生的自然灾害，它将对人类的生命和财产造成巨大的危害。
运用科学的监测方法，对滑坡的发生时间进行预报，并采取相应的防范措施，从而最大限度地降低甚至阻止滑坡的发生，从而起到防治滑坡的作用。
因此，进行滑坡变形监测是研究其变形情况的有效途径。
1滑坡变形监测技术的研究1.1全站仪的变形监控技术在全站仪测量技术基础上，应用传统的光学或电子测量设备，通过周期性大地测量技术测量角度差等，然后利用网格法、线法等方法对滑坡进行监测，从而得出变形方向、加速度等参数。
其监测精度可达毫米，满足监测变形的需要，是目前使用最多的一种。
1.2近距离精确测量的变形监控在对滑坡体附近的区域进行监测时，可以采用近距离精确测量，该种监测技术能够有效的对变形情况进行监控，采用逐个阶段的方法，通过专业的软件进行分析和处理，获得变形监测点的三维坐标。
最后，对各观测站的坐标差异进行了分析，得出了该地区的滑坡状况。
该方法无需与目标进行接触，适用于各种恶劣的环境，但其设备成本高、监测效果差。
1.3GPS变形监测方法在任何地点、任何时刻，在超过200°的高度角处，由接收器观察到4至5个卫星发出的信号，采用接收机身测量当前位置与卫星之间的距离，并经过技术处理，获得了待测位置的立体坐标。
GPS变形监测技术能够实现全天24小时的连续观测，并能实现对测点的三维位移，具有很高的精度，但点位选取的自由度很小，计算复杂。
滑坡测量中的形变观测与变形分析方法
滑坡测量中的形变观测与变形分析方法滑坡，作为一种地质灾害，给人们的生活和财产安全带来了巨大威胁。
为了准确判断滑坡的形态和演化趋势，形变观测和变形分析方法成为了滑坡研究中的重要内容。
本文将介绍几种常见的滑坡测量中的形变观测与变形分析方法。
首先，形变观测中的一种常见方法是GPS测量。
全球定位系统(GPS)是一项利用卫星提供的信号来确定位置的技术。
通过在滑坡区域埋设GPS接收器，可以实时获取该地区的位置信息。
利用GPS技术，可以测量滑坡区域的水平位移和垂直位移，从而判断滑坡的形变情况。
另外，还可以通过多点GPS观测，计算滑坡区域各点的相对位移，进一步分析滑坡区域的变形特征。
除了GPS测量，地面形变观测方法也是滑坡研究中常用的手段之一。
地面形变观测方法利用传感器测量地面表面的变形量，从而分析滑坡的形变情况。
其中，倾斜仪是一种常用的地面形变观测设备。
倾斜仪通过测量地面的倾斜角度来判断滑坡的形变情况。
另外，还可以使用位移计等设备来测量地面的水平位移和垂直位移，从而进一步了解滑坡的变形过程。
此外，遥感技术也可以应用于滑坡测量中的形变观测与变形分析。
遥感技术利用卫星或航空器上的传感器获取地表的图像数据，从而分析地表的形变情况。
在滑坡研究中，可以利用遥感技术获取滑坡区域的变形图像，通过对比不同时间段的图像，可以判断滑坡的演化趋势。
同时，还可以利用遥感技术获取滑坡区域的地形数据，从而进一步分析滑坡的形态特征和变形过程。
除了形变观测方法，变形分析方法也是滑坡研究中不可忽视的内容。
变形分析方法旨在通过数学和统计学方法，分析和解释滑坡的形变过程和机制。
其中，有限元法是一种常用的变形分析方法。
有限元法通过将滑坡区域划分为若干个小单元，建立数学模型，模拟滑坡的形变过程。
通过求解模型，可以计算滑坡区域各点的形变量，从而分析滑坡的形变特征。
另外，还可以利用地质雷达、激光测量等先进技术进行变形分析，以获取更加精确的滑坡形变信息。
需要注意的是，滑坡测量中的形变观测与变形分析方法需要与其他地学观测方法和分析手段相结合，才能得出准确的结果。
山体滑坡三维模型构建及数据采集系统设计
山体滑坡三维模型构建及数据采集系统设计随着人们对地质灾害预测与预防意识的提高，山体滑坡的研究和预测成为当前科研工作者的热点。
在山体滑坡预测与预报的工作中，三维模型构建技术和数据采集系统设计是非常重要的研究方向。
本文将详细介绍山体滑坡三维模型构建和数据采集系统设计的相关内容。
一、山体滑坡三维模型构建技术1.数字地形模型构建方法由于山体滑坡的地质环境较为特殊，常规的建立三维模型方法难以满足研究要求，因此需要采用数字地形模型构建方法。
数字地形模型的建立方法主要分为以下两种。
（1）激光雷达扫描技术激光雷达扫描技术是一种非常先进的数字地形模型构建方法。
该技术可以通过高精度的激光测量设备对山体进行扫描，获得高精度的地形数据，从而建立准确的三维数字地形模型。
（2）卫星遥感技术卫星遥感技术是数字地形模型构建的一种常见方法。
通过卫星主动或被动遥感技术，可以采集到地表特征信息和地形地貌变化信息，并构建数字地形模型，以实现滑坡的三维可视化。
2.三维模型构建软件为了实现山体滑坡三维模型的构建，需要运用三维模型构建软件进行处理。
目前常用的三维模型构建软件主要包括百度地图API、AutoCAD、ArcGIS等。
采用这些软件可以对数字地形模型进行三维配准，进而实现三维模型的构建。
3.构建过程的优化方法山体滑坡三维模型构建过程中，数据量大、复杂度高，处理时间长，需要不断进行优化。
为了优化该过程，可以采取以下措施：（1）采用并行计算技术并行计算技术可以将三维模型的构建任务分解成多个子任务，然后依次执行，加快三维模型构建速度。
（2）采用分层模型构建技术分层模型构建技术可以将数字地形模型分层处理，通过层与层之间的关系，实现三维模型构建过程的优化。
二、山体滑坡数据采集系统设计在山体滑坡的研究和预测中，数据采集是非常重要的环节。
设计一个高效、快速的数据采集系统是实现山体滑坡预测和预报的关键之一。
1.系统结构山体滑坡数据采集系统主要包含以下几个模块：数据采集装置、数据预处理、数据传输，数据存储与管理，数据分析与处理等。
基于GIS的滑坡三维可视化系统研究
基于GIS的滑坡三维可视化系统研究作者：李小根、董联杰导师：***学院：资源与环境学院基于GIS 的滑坡三维可视化系统研究李小根，董联杰（华北水利水电学院,河南 郑州,450011）摘 要：将滑坡评价与三维可视化地理信息系统相结合，利用虚拟现实技术为滑坡的评估建立一个三维可视化的平台，可以生动直观、综合地对滑坡地质灾害进行可视化研究。
在系统分析设计原理的基础上分别从数据采集和处理、三维立体模型的构建、滑坡发生过程预演、灾害各个阶段评估等方面对系统进行分析研究，为滑坡地质灾害的研究和预防工作提供了科学的决策支持依据。
关键词：地理信息系统；三维可视化；滑坡作者简介李小根(1973—),男,河南焦作人,副教授,博士,主要从事水利信息技术、地理信息系统方面的研究.滑坡是地质灾害中最为严重的一类，近年来由于大型基础设施的建设、山体经常性开挖改变了地形地貌，使得地质灾害发生的数量急剧增长。
由于滑坡地质灾害产生条件、作用因素、运动机理的多样性、多变性、复杂性等因素，导致预测比较困难，因此滑坡地质灾害的防治及减灾研究已经成为当前研究的重要课题。
地理信息系统（Geographic Information System ，GIS ）强大的空间数据处理分析等功能为滑坡研究提供了良好的解决方案和方法。
经过多年的发展，GIS 逐渐走向成熟，三维可视化技术不但可以极大地提高科学计算数据的处理速度和质量，而且将研究对象信息及计算结果用图形或图像方式形象、直观地显示出来并进行交互处理。
可视化技术在滑坡研究中的应用，将对滑坡学的许多研究领域（如滑坡制图学、滑坡防治等）产生积极地推进作用[1]。
1 基本原理滑坡灾害发生主要取决于地质环境因素和触发因素。
所以在开展滑坡预测研究时要以地质环境因素和触发因素为研究重点。
在进行区域滑坡影响因素信息提取时，由于各个因素的影响程度不同，所以可以利用层次分析法对滑坡影响因素的层次逐层划分。
滑坡三维立体模型是滑坡系统的基础组成部分。
基于全站仪的滑坡位移三维监测系统与方法与制作流程
基于全站仪的滑坡位移三维监测系统与方法与制作流程滑坡是由于山体内部的土壤松动、水分增加或其他原因导致山体失稳而发生的地质灾害。
为了及时了解滑坡的位移情况，确保人民群众的安全，基于全站仪的滑坡位移三维监测系统应运而生。
下面将介绍该系统的制作流程和方法。
制作流程：1.设计无线通信网络：传感器与全站仪之间的数据传输需要一个无线通信网络。
根据滑坡区域的大小和地形条件，规划合适的无线通信网络，确定信号的传输距离和频率。
2.选择传感器：根据滑坡需要监测的参数，例如位移、倾斜角度、温度等，选择合适的传感器。
常用的传感器有位移传感器、倾斜传感器和温度传感器。
确保选用的传感器具有高精度、稳定性好和抗干扰能力强等特点。
3.安装传感器：根据滑坡区域的地质特征，合理选择传感器的安装位置。
将传感器固定在滑坡区域的合适位置，避免传感器受到外界干扰。
4.设置数据采集和传输系统：将传感器与数据采集设备连接，配置好传感器的参数，并设置数据采集的时间间隔。
将数据采集设备与全站仪通过无线通信网络连接起来，确保实时传输数据。
5.安装全站仪：根据滑坡的大小和形状，选择合适的全站仪。
将全站仪安装在滑坡区域的固定位置，确保全站仪能够准确测量滑坡的三维位移。
6.数据处理与分析：收集到的滑坡位移数据通过数据采集设备传输到计算机中进行处理和分析。
利用数据处理软件进行数据校正和滤波处理，剔除异常数据和干扰信号。
7.数据展示和报警：通过数据处理软件将滑坡的位移数据可视化展示，方便用户观察和分析。
同时，根据设定的阈值，通过预警系统监测滑坡的位移情况，并及时发出报警信号。
方法：1.三角测量法：利用全站仪测量滑坡区域内固定标志物的三维坐标，通过三角计算法确定滑坡位移的三维变化。
2.光电测距法：通过全站仪发射的激光束和接收到的反射激光束之间的时间差，计算出滑坡位移的大小。
利用光电测距的原理，可以实现非接触式的位移测量。
3.GNSS定位法：利用全站仪内置的GNSS定位模块，获取滑坡区域内全站仪的位置坐标，并结合滑坡区域内固定标志物的坐标信息，计算滑坡位移的三维大小。
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第31卷第9期2006年9月武汉大学学报・信息科学版G eomatics and Information Science of Wuhan University Vol.31No.9Sept.2006收稿日期:2006206228。
项目来源:国家973计划资助项目(2003CB716705);欧盟国际合作基金资助项目(EV GI 2CT 22002200061);测量机器人变形监测系统研究与应用课题资助项目。
文章编号:167128860(2006)0920795204文献标志码:A滑坡变形的三维可视化研究张 昆1 张松林2 刘祖强3 杨 红3(1 华东师范大学资源与环境科学学院地理信息科学教育部重点实验室,上海市中山北路3663号,200062)(2 同济大学测量与国土信息工程系,上海市四平路1239号,200092)(3 长江水利委员会三峡勘测研究院,宜昌市沿江大道153号,443003)摘 要:基于3D GIS 技术,结合一个具体的滑坡变形监测工程实例,采用不规则三角网和等高线构建了滑坡体三维模型;对于mm 级的变形,通过放大和橡皮筋动画技术,在三维空间再现了滑坡的微观变形过程。
关键词:滑坡;位移矢量;可视化;橡皮筋动画中图法分类号:P208;P217 滑坡变形的可视化研究是一个热点,国内外许多学者作了积极的探索。
王旭春[1]应用GIS 技术建立了滑坡体地质界面三维空间数据库,结合叠置分析、缓冲区分析等技术对建筑适宜程度进行了研究。
欧敏[2]采用元胞自动机来模拟滑坡的滑动面,能较好地表现了滑动面的动态过程。
曾新平[3]从计算机图形学的角度对地质体表面进行了三维可视化研究,通过Delaunay 三角形剖分和消隐、光照处理技术,生成真实感较强的三维图形。
加拿大地质勘测局(GSC )利用三维GIS 技术来研究滑坡,包括建立滑坡区域的数字高程模型,覆盖遥感图像或专题图,对三维表面进行渲染、计算体积、生成剖面、创建滑坡动画等。
美国地质勘探局(U SGS )用动画技术再现了发生在加利福尼亚州的一次滑坡。
滑坡体在蠕变期间,由于变形很小,不宜在宏观上作可视化表达,滑坡体的变形是通过对离散的监测点进行精密测量来描述的[4]。
因此,在蠕变期间,可采用GIS 和三维动画技术,将滑坡体用宏观和简化的方式来描述,对监测点的变化采用微观和放大的方式表达,实现滑坡变形的三维可视化。
实践证明,该方法需要的地形资料少,基本能满足设计和工程单位对滑坡变形的三维可视化要求。
1 工程背景和数据处理某滑坡位于川、滇交界的金沙江右岸,距上游一个大型梯级开发电站设计坝址约900m ,对该滑坡的监测和研究关系到坝址的选取和工程的造价等重大问题。
采用测量机器人技术进行全自动化观测,对滑坡体上的13个监测点已进行了1a 多的监测,获取点的三维坐标,得到mm 级精度的位移变化量。
表1列出了其中27期的部分三维坐标,为方便处理,所有坐标都以mm 为单位。
本文采用ArcGIS 的ArcScene 模块构建三维模型,数据导入时要设置合适的空间域,以保证所有监测点都在显示的空间域内。
ArcGIS 采用4字节的整型数保存坐标值,所能表示的最大数为2147483648。
因为表中的Y 坐标超出了最大数,因此,需要平移Arc GIS 的空间域以包含所有的观测点。
平移后的空间域边界计算公式如下:min X =((Data min X +Data max X )/2)-1073741824/Precision(1)式中,min X 为Arc GIS 空间域的最小X 坐标;Data min X 为观测数据的最小X 坐标;Data max X 为观测数据的最大X 坐标;Precision 为坐标精度(此处为100,即保留到小数点后两位);武汉大学学报・信息科学版2006年9月表1 滑坡变形监测点坐标/mmTab.1 Coordinates of Landslide’s Monitoring Points点名坐标日期第1期(2005205220)第2期(2005205221)第27期(2005211215)AL02Y2911358018.012911358017.012911357828.36 X561981020.92561981022.62561981237.42 Z1299559.991299560.741299391.79A L03Y2911222578.012911222578.462911222460.71 X561853207.88561853207.23561853391.53 Z1311755.541311756.191311640.54……T P11Y2910902168.532910902167.932910901906.33 X562468463.99562468463.34562468863.44 Z1011059.451011057.301010844.651073741824是2147483648的一半;计算出min X后,Arc GIS会自动计算max X。
Y坐标和Z 坐标采用相同的计算公式。
2 滑坡体模型及变形可视化 由于监测点含高程信息,数据读入ArcScene 后,可直接以三维的方式显示,并可借助漫游工具任意旋转,便于从各个角度观察。
在没有滑坡测区地形图资料的情况下,本文借助3D Analyst工具栏中的Create TIN From Feat ures命令,用监测点建立不规则三角网(TIN)来模拟滑坡表面。
采用挤压(ext rude)技术模拟滑坡体(图1),具体步骤如下:根据TIN生成等高线(图上未绘出);等高线的基准高程设为0;挤压的高度设为等高线的高程。
挤压操作的实质是将等高线在垂直方向上延伸为面,用这种方法得到的模型能概略和直观地了解滑坡体的坡度、体量等特征。
图1中每个点号都对应有27期监测值,点的位移与滑坡体相比较,显得非常微小,在图上无法分辨。
本文采用放大位移矢量法来表示监测点的细微变化,在图1的右侧显示的是T P01点放大后的变形过程线,放大后的该点的变形非常清晰。
图1 滑坡体模型及放大后的监测点位移轨迹Fig.1 Model of Landslide and Z oomed Deforming T racks监测点两期间(一般取相邻两期)的位移可以用矢量来表示,矢量的方向是点的移动方向,矢量的长度是位移的大小。
笔者采用两种夸大矢量长度的方法来放大位移:①将长度加上一个常数,这种方式维持了监测点间的位移差;②将长度乘以一个常数,夸大后的矢量不仅宏观上可见,而且监测点之间的差异被夸大了,视觉效果上具有可比性,要优于第一种方法。
两种方法的效果比较如图2所示。
图2(a)用的是第一种方法,图2(b)用第二种方法。
从图2(b)可以清楚地看到滑坡体变形的趋势,滑坡顶部位置的位移小,随着高程的减小,位移逐渐增大。
位于滑坡体顶部的T P03点只移动了18.76mm,底部T P11点的位移可达523.87mm。
图2 位移矢量的两种夸大表示Fig.2 Two Kinds of Representation Methods ofDisplacement Vector本文编写了一段创建位移矢量的VBA程序来计算位移矢量,其中用到了ArcObject的Vec2 tor3D类。
具体算法是:根据两期点(起点与终点),调用ConstructDifference方法创建矢量,保存X、Y、Z三个分量;将矢量长度乘一个常数,计算新矢量与旧矢量的三个分量差,将终点坐标加分量差得新的目标点;根据起点与目标点创建线要素对象。
为了增强可视化,在创建线要素时,将697 第31卷第9期张 昆等:滑坡变形的三维可视化研究点号、起始观测日期以及位移量信息写入属性表,只要将鼠标放在位移矢量上,程序就可以读取对应的信息,并加以显示(图2(b ))。
3 三维动画尽管位移非常缓慢,但滑坡变形是一个动态的过程,用三维动画可以表现该过程,即13个监测点的变动过程。
由于ArcScene 软件不支持节点动画,本文采用3D St udio MA X 软件来制作节点动画。
为了方便动画制作,采用数据中心化技术将滑坡中心移到坐标原点,中心化后的坐标值变小了,但其形状不变,不影响动画效果。
动画要解决的关键问题是如何宏观地表现滑坡体的整体变形,本文的思路是将位移轨迹线放大,用位移矢量在轨迹线上的移动来表现其变形过程。
矢量移动的方式类似于橡皮筋,矢量的起点固定在监测点的第一期(05220),终点沿着变形轨迹线运动(图3),某个时刻矢量所指的方向是相对于起点的累积位移方向,长度代表累积位移量。
尽管ArcScene 和3D St udio MAX 可以通过VRML 格式来交换数据,但是3D St udio MA X 用三棱柱来表示导入的线段,不满足动画的要求。
笔者在ArcScene 中对轨迹线按比例放大,将坐标写到临时文件,再用脚本语言MaxScript 将坐标读到3D St udio MAX 中重建轨迹线。
节点动画制作的方法是:创建一条两个节点的样条曲线表示位移矢量,起点和变形轨迹线的起点重合,终点在相应的时刻分别和轨迹线上的其余26个节点重合(即26期),由3D St udio MAX 来内插中间点。
本文将这种动画方式称为橡皮筋动画,如图3所示。
图3 橡皮筋动画示意图Fig.3 Sketch Graphics of Rubber 2Band Animation 一共有13个监测点,因此,需要13个位移矢量,而每根矢量线要创建27个关键帧。
手工制作动画的细节繁琐,工作量非常大。
作者编写了MaxScript 代码来实现动画,动画制作的代码如下:animateVertex vector 2animationRange =interval 0537animate on(vec_track ="＄"+ +".spline _1___vertex_1.controller" vec_pos =execute (vec_track );value =0 at time 0(vec_pos.value =get Knot Point track 11) for h =1to 26do (t =value +span[h ];value =t ;tt =t 33 at time tt (vec_pos.value =get Knot Point track 1(h +1) k =get Key vec_pos h k.in Tangent Type =#linear ;k.out Tangent 2Type =#linear )…其中vector 变量代表位移矢量,t rack 变量代表轨迹线,用get Knot Point 函数可以捕获其节点,作为关键帧。