基于TLS技术的典型建筑物震害信息三维建模分析——以彭州市白鹿中学为例

传统光学及雷达遥感技术在地震灾害损失评估中无法获取建筑物立面破坏信息,对结构已遭破坏,但顶面基本完好的建筑物识别能力较差。三维激光扫描技术(terrestrial laser scanning,TLS)可以获取建筑物结构破坏状况的高精度三维信息。利用2013年10月23日RIEGL VZ-1000三维激光扫描仪采集到的汶川地震震后彭州市白鹿中学的精细点云数据,通过不规则三角网建模和纹理贴图等处理进行三维建模分析,在此基础上对建筑物的典型破坏特征及地表破裂情况进行了详细建模研究,真实再现了白鹿中学破坏场景,实现了震害信息的永久保存。研究结果表明:位于断层上盘的勤学楼整体无明显破损;位于下盘的求知楼损毁相对严重,普遍出现"X"形的共轭剪切裂缝、构造柱断裂及露筋等现象;地震陡坎沉降量不大,高程剖面显示现今该陡坎最低高度为205 cm,最高为231 cm,与GPS测量结果大致吻合。

资源卫星三号DEM数据在活动构造定量研究中的应用评价

为评价资源三号测绘卫星(ZY-3)DEM数据在地质领域的应用效果,结合ZY-3卫星的在轨测试工作,选择内蒙古大青山山前断裂为实验区,从数据精度和可用性2个方面对ZY-3 DEM数据在活动构造定量研究中的应用进行评估。参考1∶5万比例尺DEM和实验区野外实测高精度GPS数据,对比ASTER传感器立体像对生产的30 m分辨率GDEM数据,采用检查点法和剖面法对ZY-3立体像对生产的5 m分辨率DEM数据进行了精度评价。实验结果表明:ZY-3 DEM的高程精度略优于ASTER GDEM;ZY-3 DEM受地表形态因素影响更为显著。通过对大青山山前断裂呼和浩特段的地貌特征进行遥感数据统计分析与微地貌研究发现,该区域以中、低陡坡为主(约占该段山体的92%),发育有4级夷平面和1级山前沉积台地,越靠近东部断裂末段,断裂的活动性越弱;断裂呈线性展布,其活动性以张性为主,兼具左行水平滑移。研究结果表明,ZY-3提供的高分辨率光学影像、多光谱影像和DEM可有效地应用于活动构造的定量研究。

IRS-P5影像提取DEM技术在大青山山前断裂古地震研究的应用

以内蒙古大青山山前断裂中间三段的IRS-P5全色立体像对为例生成DEM,利用检查点法对DEM进行精度评定,DEM的高程精度能达到1∶10 000地形图山地和高山地测图中误差要求。在DEM数据中提取了横穿断裂的25条冲沟,并在冲沟纵剖面中提取了该断裂在全新世活动形成的裂点。在从左到右三段断裂上升盘的冲沟中分别识别出6、5和3级裂点序列。通过土右西段和土左西段最新一级裂点后退距离和公元849年地震距今时间,分别计算了这两段上各条冲沟最新一级裂点的后退速率,并以此速率作为各条冲沟裂点的后退速率。利用土右西和土左西两条冲沟最新一级裂点的后退速率平均值作为毕克齐段冲沟裂点后退速率。结合三段上各条冲沟裂点后退距离,分别得到断裂上升盘冲沟各级裂点形成时间,从而得到三段断裂全新世古地震事件序列。本研究得到的大青山山前断裂中间三段全新世古地震序列与前人通过探槽开挖和利用断层下降盘全新世古土壤揭露的古地震序列能够很好地对比。

用一种小基线方法校正InSAR大气延迟

合成孔径雷达干涉测量(InSAR)相位受大气路径延迟的影响。通常把路径延迟分为两部分考虑,一部分与大气湍流的混合过程相关,另一部分与大气分层有关。分层引入的相位延迟与地形相关,这一因素限制了InSAR数据在地形陡峭区域的解译。改进的SAR时序分析方法引入了一些创新的多时相InSAR算法。小基线(SB)就是这样一种基于组合和转换一系列解缠干涉图来估算表面位移的SAR时序方法。在本文中,我们提出一种检测和校正用小基线集分离的大气对流层相位影响的方法。我们会用Envisat的数据来阐释这种方法的价值,并且将InSAR检测到的延迟和GPS获取的结果相比较。

基于多次回波地面激光扫描的地面滤波和植被成像

在点云数据研究中,区分地表点和地面以上点(植被和建筑)至关重要。在机载激光扫描中,尽管区分地面点和非地面点的滤波方法已经较为成熟,但在地面激光扫描中却处于刚刚起步阶段。近年来,地面三维激光扫描仪向着长距离、高获取速率、多次回波的方向发展,促进了地表建模的应用。地面三维激光扫描仪所采集的点云数据密度极不均匀,给计算机硬件和数据处理造成了很大的困难。本次实验采用多次目标回波传感器,在实验区收集了超过700000000个点。试验区内植被密度差异很大,不同地形上都分布有裸土。我们测试了生成数字地形模型(DTM)和数字地面模型(DSM)的整个流程,成功地在环境复杂的试验区内提取了植被密度和高程分布信息。我们关注处理效率和速度,首先通过回波数和幅度信息定义地面候选点,然后采用开放操作的渐进形态学滤波方法,根据地面候选点到扫描仪的距离函数对地面点采用多向性网格考虑点密度残差,使用三维空间每个单元中点数的比重估算植被密度。总体结果是一个用最小线程数处理地面三维激光数据的管线,生成DTM、DSM、植被密度图和冠层高度模型,这些数据产品对于林业、水文、地形的应用都十分重要。

三维激光扫描技术在震后地面三维重建中的应用

近年来,三维激光扫描技术以其主动性、高精度、高效性等特点在文物保护、地形量测、城市规划、电力交通、生态环境等方面得到了广泛的应用,但是其在地震方面的相关工作和研究还处于起步阶段。本文主要综述了三维激光扫描技术的原理以及其在震后三维重建以及分析中的一些应用,包括地震应急、活动构造信息提取、倒塌建筑物识别分类、次生灾害监测,如滑坡、堰塞湖等;介绍了国内外机载和地面三维激光扫描系统在地震领域应用的发展和现状,提出了亟待解决的问题。