5.4.3 LiDAR数据处理和三维实体模型地质建模
由于研究区面积不大，地层岩性比较单一，基于LiDAR 数据可以首先创建一个三维表面模型（3D surface model，3DSM）。将从地表处识别出的土层分界线向模型深部扩展，可以建立一个三维地质体模型（3D body model，3DBM）。为了将三维实体模型应用到数值模拟平台中，本案例采用六面体单元的结构形式，岩土体的物理力学属性可被赋予至体元中。
5.4.3.1 LiDAR 数据处理
LiDAR 技术的主要优势在于对海量的数据进行精确、快速的收集，海量点云数据的处理对计算机能力和逆向工程软件提出了较高的要求。所捕捉的点云数据中有一部分是不相关的数据（称为噪声），噪声数据应被去除。
（1）消除误差干扰和模型畸变。例如，采石场内的植被数据并不是研究的目标对象，但它们也被纳入了静态数据中。消除这些误差后，点云数据的规模会降低至一定程度。
（2）去除掉和最终模型无关紧要的数据，包括没有被分类为误差的数据，并对整体数据进行压缩。例如，采石场的南侧和中心地带不属于分析区域，但它们也是整个露天采石场的组成部分。保留这些区域的信息可以增强采石场模型的完整性和可理解性。较小的凸起和凹面地形信息可以直接排除掉，它们不会影响对模型的分析，这些信息将在后期阶段通过内插被修补。
为了获得整个研究区的地表数据，在5个站点上设置了16次扫描。16次扫描的点云数据可以根据TLS局部坐标系统和大地坐标系统进行拼接处理，从而得到该采石场的整体模型。点云数据处理流程由商业软件Poly Works来完成，后续建模流程则采用GOCAD 软件来完成。Poly Works为标准点云工程解决方案软件商，它的解决方案基于智能测量、分析和建模，在世界范围工业界的高密度点云处理软件中拥有最大的安装基础。Poly Works的Innov Metric提供了高级的三角化建模方法并能处理其他软件不能处理的大点云数据。
5.4.3.2 岩土建模
采石场模型边界由两部分组成，即地表面、回填土和石灰岩的分隔界面。地表面的构建基于利用LiDAR 技术扫描而来的地表面的x、y、z坐标点云数据集。基于高分辨率表面高程采样点构建的三维表面模型如图5-47所示，研究区三维实体模型如图5-48所示。三维实体模型不仅描述了地表面的地形和各土层之间的接触关系，还为岩土应用提供了基本属性数据。图5-48还展示了石灰岩—回填土的二维空间关系剖面图。
图5-47 基于激光雷达数据集构建的研究区三维表面模型