CN113673108A - 崩塌运动过程三维模拟方法、装置、可读介质及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地质技术领域，具体涉及一种崩塌运动过程三维模拟方法、装置、可读介质及电子设备。本发明提供的技术方案，通过Unity3D构建坡体地表三维模型，构建了崩塌灾害场景；根据研究区内各个危岩体的解译结果创建危岩体模型，进行了危岩体精细建模；设置每个落石块体集合的运动模拟参数，并对每个落石块体集合进行崩塌运动过程模拟，实现了模拟每个危岩体的崩塌运动过程。本发明提供的技术方案，实现了三维模拟崩塌运动过程，并在模拟时考虑岩体结构特征、碰撞、碎裂现象。

Description

崩塌运动过程三维模拟方法、装置、可读介质及电子设备

技术领域

本发明涉及地质技术领域，具体涉及一种崩塌运动过程三维模拟方法、装置、可读介质及电子设备。

背景技术

常用的崩塌运动过程模拟软件主要有Rockfall、Rockfall Analyst和CRSP-3D软件，如表1所示，这些软件都存在不足。二维Rockfall常被用于落石运动距离、弹跳高度及动能计算方面，但需人为指定地形剖面，仅限于二维模拟，不能真实反映落石运动轨迹。Rockfall Analyst是ArcGIS二次开发组件，能够实现崩塌运动轨迹模拟、风险制图等方面的自动化、半自动化分析，但忽略了落石碰撞、碎裂现象。CRSP-3D是美国联邦公路管理局相关的工程项目中指定的崩塌模拟程序，但没有考虑岩体结构特征，且无法准确设定危岩位置，在模拟大规模崩塌运动方面存在着一定局限。

发明内容

本发明的目的是提供一种崩塌运动过程三维模拟方法、装置、可读介质及电子设备，以实现三维模拟崩塌运动过程，并在模拟时考虑岩体结构特征、碰撞、碎裂现象。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种崩塌运动过程三维模拟方法，所述方法包括：

获取研究区的坡体地表数据，将所述坡体地表数据导入Unity3D中构建坡体地表三维模型；

根据所述研究区内各个危岩体的解译结果，在所述坡体地表三维模型内创建危岩体模型，所述危岩体模型采用各个落石块体集合表示各个所述危岩体，一个所述落石块体集合包括至少两个落石块体和连接在所述落石块体之间的固定关节，每个落石块体集合的数据包括各个落石块体的形状、尺寸、空间位置和空间姿态；

设置每个所述落石块体集合的运动模拟参数，所述运动模拟参数包括：该落石块体集合的各个落石块体的密度、该落石块体集合的各个固定关节的断裂力阈值、该落石块体集合的各个落石块体与对应坡体地表之间的动摩擦系数、静摩擦系数和恢复系数；

根据所述运动模拟参数，对每个所述落石块体集合进行崩塌运动过程模拟，以实现模拟每个所述危岩体的崩塌运动过程。

可选地，所述获取研究区的坡体地表数据，将所述坡体地表数据导入Unity3D中构建坡体地表三维模型的步骤包括：

对所述研究区进行无人机航空摄影测量，获取所述研究区的数字影像；

对所述数字影像进行匀色和畸变校正，得到校正后的数字影像；

将所述校正后的数字影像导入Context Capture进行空中三角测量，构建FBX格式的三角网模型和图片格式的纹理贴图；

将所述三角网模型和所述纹理贴图导入Unity3D中构建坡体地表三维模型。

可选地，所述方法还包括：

在对每个所述落石块体集合进行崩塌运动过程模拟时，获取该落石块体集合的每个落石块体每隔第一预设时间间隔的空间位置；

根据该落石块体集合的每个落石块体每隔所述第一预设时间间隔的空间位置的连线，获取该落石块体集合的每个落石块体的运动路径，以实现模拟每个所述危岩体的崩塌运动路径。

可选地，所述方法还包括：

根据该落石块体集合的每个落石块体每隔所述第一预设时间间隔的空间位置，获取每个所述落石块体每隔所述第一预设时间间隔距对应坡体地表的距离。

可选地，所述方法还包括：

根据每个所述落石块体每隔所述第一预设时间间隔的空间位置及距对应坡体地表的距离，获取每个所述落石块体沿运动路径的地形剖面。

可选地，所述方法还包括：

在对每个所述落石块体集合进行崩塌运动过程模拟时，获取该落石块体集合的每个落石块体每隔第二预设时间间隔的速度；

根据该落石块体集合的每个落石块体每隔所述第二预设时间间隔的速度，结合该落石块体集合的每个落石块体的密度和尺寸，计算该落石块体集合的每个落石块体每隔所述第二预设时间间隔的动能。

本发明实施例还提供一种崩塌运动过程三维模拟装置，所述装置包括：

地表模型构建模块，用于获取研究区的坡体地表数据，将所述坡体地表数据导入Unity3D中构建坡体地表三维模型；

危岩体模型构建模块，用于根据所述研究区内各个危岩体的解译结果，在所述坡体地表三维模型内创建危岩体模型，所述危岩体模型采用各个落石块体集合表示各个所述危岩体，一个所述落石块体集合包括至少两个落石块体和连接在所述落石块体之间的固定关节，每个落石块体集合的数据包括各个落石块体的形状、尺寸、空间位置和空间姿态；

参数设置模块，用于设置每个所述落石块体集合的运动模拟参数，所述运动模拟参数包括：该落石块体集合的各个落石块体的密度、该落石块体集合的各个固定关节的断裂力阈值、该落石块体集合的各个落石块体与对应坡体地表之间的动摩擦系数、静摩擦系数和恢复系数；

崩塌模拟模块，用于根据所述运动模拟参数，对每个所述落石块体集合进行崩塌运动过程模拟，以实现模拟每个所述危岩体的崩塌运动过程。

可选地，所述装置还包括：

空间位置获取模块，用于在对每个所述落石块体集合进行崩塌运动过程模拟时，获取该落石块体集合的每个落石块体每隔第一预设时间间隔的空间位置；

崩塌运动路径构建模块，用于根据该落石块体集合的每个落石块体每隔所述第一预设时间间隔的空间位置的连线，获取该落石块体集合的每个落石块体的运动路径，以实现模拟每个所述危岩体的崩塌运动路径。

本发明实施例还提供一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理装置执行时实现上述方法的步骤。

本发明实施例还提供一种电子设备，包括：

存储装置，其上存储有计算机程序；

处理装置，用于执行所述存储装置中的所述计算机程序，以实现上述方法的步骤。

通过上述技术方案，通过Unity3D构建坡体地表三维模型，构建了崩塌灾害场景；根据研究区内各个危岩体的解译结果创建危岩体模型，进行了危岩体精细建模；设置每个所述落石块体集合的运动模拟参数，并对每个所述落石块体集合进行崩塌运动过程模拟，实现了模拟每个所述危岩体的崩塌运动过程。本发明提供的技术方案，实现了三维模拟崩塌运动过程，并在模拟时考虑岩体结构特征、碰撞、碎裂现象。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明实施例提供的一种崩塌运动过程三维模拟方法的流程图。

图2是本发明实施例提供的采用各个落石块体集合表示各个所述危岩体的示意图。

图3是本发明实施例提供的采用固定关节连接两个落石块体的示意图。

图4是本发明实施例提供的模拟危岩体的崩塌运动路径示意图。

图5是本发明实施例提供的一落石块体的运动路径、沿运动路径的地形剖面及动能变化图。

图6是本发明实施例提供的一种崩塌运动过程三维模拟装置的方框示意图。

图7是本发明实施例提供的一种电子设备的方框示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的实施例。虽然附图中显示了本发明的某些实施例，然而应当理解的是，本发明可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本发明。应当理解的是，本发明的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本发明的保护范围。

应当理解，本发明的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本发明的范围在此方面不受限制。

本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。

需要注意，本发明中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。

本发明实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。

本发明实施例提供一种崩塌运动过程三维模拟方法。图1是根据本发明一实施例示出的一种崩塌运动过程三维模拟方法的流程图。如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤S11，获取研究区的坡体地表数据，将所述坡体地表数据导入Unity3D中构建坡体地表三维模型。

获取研究区的坡体地表数据方法有多种，如无人机摄影测量方法、机载LiDAR测量方法和三维激光扫描方法等。构建坡体地表三维模型有多种方式，包括读取灰度图生成地形模型、根据地形图用Sketch Up软件制作三维模型等。在一实施方式中，本发明基于无人机摄影测量方法获取研究区的坡体地表数据，通过简便而准确的方法构建坡体地表三维模型。在该实施方式中，可选地，步骤S11具体包括以下步骤：

对所述研究区进行无人机航空摄影测量，获取所述研究区的数字影像；对所述数字影像进行匀色和畸变校正，得到校正后的数字影像；将所述校正后的数字影像导入Context Capture进行空中三角测量，构建FBX格式的三角网模型和图片格式的纹理贴图；将所述三角网模型和所述纹理贴图导入Unity3D中构建坡体地表三维模型。

步骤S12，根据所述研究区内各个危岩体的解译结果，在所述坡体地表三维模型内创建危岩体模型。

其中，所述危岩体模型采用各个落石块体集合表示各个所述危岩体，一个所述落石块体集合包括至少两个落石块体和连接在所述落石块体之间的固定关节每个落石块体集合的数据包括各个落石块体的形状、尺寸、空间位置和空间姿态。

根据无人机摄影测量结果(或机载LiDAR测量结果或三维激光扫描结果)，结合现场调查结果以及历史崩塌落石分布情况，对研究区内危岩体进行精细解释，获得研究区内各个危岩体的解译结果。各个危岩体的解译结果包括：该危岩体的岩体特征、结构面特征、形状、尺寸、空间位置、空间姿态(包括产状)。步骤S12，即根据各个危岩体的解译结果，在所述坡体地表三维模型内创建用于崩塌模拟的危岩体模型。所述危岩体模型采用各个落石块体集合表示各个所述危岩体，如图2所示。图2中，每个灰色方框表示一个落石块体，多个相连的落石块体组合成一个落石块体集合。一个所述落石块体集合包括至少两个落石块体和连接在所述落石块体之间的固定关节。落石块体集合中的落石块体是根据与该落石块体集合对应危岩体的岩体特征、结构面特征、形状、尺寸、历史落石块体尺寸特征等进行划分和设置的。在一实施方式中，各个落石块体集合的各个落石块体均为立方体；每个落石块体集合中的落石块体是根据与该落石块体集合对应危岩体的结构面进行划分的，各个落石块体的厚度等于与该落石块体对应的两个结构面的间距，各个落石块体的长和宽分别等于与该落石块体对应的两个结构面的长的平均值和宽的平均值，各个落石块体的空间位置和空间姿态(产状)与该落石块体对应的两个结构面之间地层的空间位置和空间姿态(产状)相同。固定关节用于连接两个落石块体，如图3所示。被固定关节连接的两个落石块体受到约束限制，既不能向任何方向相对移动，也不能向任何方向相对转动。如图3所示的落石块体集合，在所受外力未达到固定关节断裂力阈值的情况下，两个落石块体保持相对静止进行运动；在所受外力超过断裂力阈值情况下，固定关节断开，两个落石块体(岩块对象)不再受其限制约束而相互分离。因而，通过在落石块体集合中添加固定关节，可实现模拟危岩体受外力超过结构面强度而导致的结构面断开，即可实现模拟危岩体碰撞、碎裂现象。

步骤S13，设置每个所述落石块体集合的运动模拟参数。

所述运动模拟参数包括：所述运动模拟参数包括：该落石块体集合的各个落石块体的密度、该落石块体集合的各个固定关节的断裂力阈值、该落石块体集合的各个落石块体与对应坡体地表之间的动摩擦系数、静摩擦系数和恢复系数。

由于各个落石块体集合代表各个危岩体，每个落石块体集合的各个落石块体代表各个危岩体的各个岩块。因此，每个所述落石块体集合的运动模拟参数根据各个危岩体的岩性特征、各个危岩体对应坡体地表的岩性特征等确定。在具体实施时，对于危岩体全是一种岩性的研究区，为了简化设置和计算，可以使每个落石块体的密度相同、各个固定关节的断裂力阈值相同、各个动摩擦系数相同、各个静摩擦系数相同和各个恢复系数相同。如对于谢家岩崩塌点，其危岩体全是灰岩，如确定密度为2.26g/cm³；取多个危岩体做室内剪切试验，根据室内剪切试验结果设定固定关节的断裂力阈值，如确定各个固定关节的断裂力阈值为1000N；根据现场试验确定初始的动摩擦系数、静摩擦系数和恢复系数，再根据现场试验确定的初始的动摩擦系数、静摩擦系数和恢复系数在软件内对其附近的历史崩塌区域进行崩塌运动过程模拟，不断调节动摩擦系数、静摩擦系数和恢复系数，直到崩塌运动过程的模拟结果与历史崩塌结果较吻合，将较吻合时的动摩擦系数、静摩擦系数和恢复系数作为此次的动摩擦系数、静摩擦系数和恢复系数，如确定动摩擦系数为0.3，静摩擦系数为0.3，恢复系数为0.6。

步骤S14，根据所述运动模拟参数，对每个所述落石块体集合进行崩塌运动过程模拟，以实现模拟每个所述危岩体的崩塌运动过程。

根据所述运动模拟参数，利用Unity3D集成的PhysX物理引擎进行CPU-GPU高性能并行计算，对每个所述落石块体集合进行崩塌运动过程模拟，以实现模拟每个所述危岩体的崩塌运动过程。

通过上述技术方案，通过Unity3D构建坡体地表三维模型，构建了崩塌灾害场景；根据研究区内各个危岩体的解译结果创建危岩体模型，进行了危岩体精细建模；设置每个所述落石块体集合的运动模拟参数，并对每个所述落石块体集合进行崩塌运动过程模拟，实现了模拟每个所述危岩体的崩塌运动过程。本发明提供的技术方案，实现了三维模拟崩塌运动过程，并在模拟时考虑岩体结构特征、碰撞、碎裂现象。

可选地，所述方法还包括以下步骤：

在对每个所述落石块体集合进行崩塌运动过程模拟时，获取该落石块体集合的每个落石块体每隔第一预设时间间隔的空间位置。

根据该落石块体集合的每个落石块体每隔所述第一预设时间间隔的空间位置的连线，获取该落石块体集合的每个落石块体的运动路径，以实现模拟每个所述危岩体的崩塌运动路径。

在Unity3D中，可以添加脚本，在对每个所述落石块体集合进行崩塌运动过程模拟时，获取该落石块体集合的每个落石块体每隔第一预设时间间隔的空间位置(X、Y、Z空间坐标)。第一预设时间可以根据用户对采样精度的需求等灵活设置，如第一预设时间为0.02秒、0.1秒等。根据该落石块体集合的每个落石块体每隔所述第一预设时间间隔的空间位置的连线，获取该落石块体集合的每个落石块体的运动路径，以实现模拟每个所述危岩体的崩塌运动路径。该运动路径可以在Unity3D中进行显示，如图4所示。图4中，每条线表示一个落石块体的运动路径，一个落石块体集合的所有落石块体的运动路径即表示与该落石块体集合对应的危岩体的崩塌运动路径。并且，每个所述落石块体集合的每个落石块体每隔第一预设时间间隔的空间位置(X、Y、Z空间坐标)也可以输出到指定路径的Excel表格(如表1所示)中，以便后续进行分析。

表1

通过上述技术方案，获取了危岩体的崩塌运动路径，即可确定危岩体的最终堆积范围，根据危岩体的运动路径以及最终堆积范围，能够确定防治工程设置范围，为崩塌防治决策提供支持。

可选地，所述方法还包括以下步骤：

根据该落石块体集合的每个落石块体每隔所述第一预设时间间隔的空间位置，获取每个所述落石块体每隔所述第一预设时间间隔距对应坡体地表的距离。

根据该落石块体集合的每个落石块体每隔所述第一预设时间间隔的空间位置，向下做竖直射线与坡体地表相交，即可获取每个所述落石块体每隔所述第一预设时间间隔距对应坡体地表的距离，每个所述距离即为一落石块体在某时刻的弹跳高度。并且，每个所述落石块体每隔所述第一预设时间间隔距对应坡体地表的距离也可以输出到指定路径的Excel表格(如表1所示)中，以便后续进行分析。

通过上述技术方案，获取每个所述落石块体每隔所述第一预设时间间隔距对应坡体地表的距离，根据落石块体运动路径上距坡体地表的距离(即弹跳高度)，能够确定防治工程修建高度，为崩塌防治决策提供支持。

可选地，所述方法还包括以下步骤：

根据每个所述落石块体每隔所述第一预设时间间隔的空间位置及距对应坡体地表的距离，获取每个所述落石块体沿运动路径的地形剖面。

每个所述落石块体每隔所述第一预设时间间隔的空间位置的Z坐标减去距对应坡体地表的距离，即可获取每个所述落石块体每隔所述第一预设时间间隔在对应坡体地表的投影(向下做竖直射线与坡体地表相交的交点)的纵坐标，而该投影的X和Y坐标与落石块体的X和Y坐标相同，因而可以获取每个所述落石块体每隔所述第一预设时间间隔在对应坡体地表的投影的空间位置(X、Y、Z空间坐标)。每个所述落石块体每隔所述第一预设时间间隔在对应坡体地表的投影的连线即为，每个所述落石块体沿运动路径的地形剖面。

可选地，所述方法还包括以下步骤：

在对每个所述落石块体集合进行崩塌运动过程模拟时，获取该落石块体集合的每个落石块体每隔第二预设时间间隔的速度。

在Unity3D中，可以添加脚本，在对每个所述落石块体集合进行崩塌运动过程模拟时，获取该落石块体集合的每个落石块体每隔第二预设时间间隔的速度。其中第二预设时间间隔可以根据用户需求灵活设置，可以与第一预设时间间隔相同，也可以不同。在一实施方式中，第二预设时间间隔与第一预设时间间隔相同，例如为0.1秒。并且，每个落石块体每隔第二预设时间间隔的速度也可以输出到指定路径的Excel表格(如表1所示)中，以便后续进行分析。

根据该落石块体集合的每个落石块体每隔所述第二预设时间间隔的速度，结合该落石块体集合的每个落石块体的密度和尺寸，计算该落石块体集合的每个落石块体每隔所述第二预设时间间隔的动能。

根据动能等于物体质量与速度平方乘积的二分之一，及质量等于密度乘以体积，则根据该落石块体集合的每个落石块体每隔所述第二预设时间间隔的速度，结合该落石块体集合的每个落石块体的密度和尺寸，即可计算该落石块体集合的每个落石块体每隔所述第二预设时间间隔的动能。

通过上述技术方案，每个落石块体每隔所述第二预设时间间隔的动能，根据落石块体运动路径上的动能，能够确定防治工程防护强度，为崩塌防治决策提供支持。

可选地，在获取该落石块体集合的每个落石块体每隔第二预设时间间隔的速度后，所述方法还包括以下步骤：

根据预设颜色规则，根据每个所述落石块体每隔第二预设时间间隔的速度选取对应颜色，对所述落石块体每隔第二预设时间间隔的颜色进行显示。

通过上述技术方案，落石块体会依据实时速度的不同而变化颜色。例如，当速度处于0-5之间时，落石块体呈现绿色；当速度处于5-10之间时，落石块体呈现蓝色；当速度处于10-15之间时，落石块体呈现黄色；当速度处于0-5之间时，落石块体呈现红色。

可选地，所述方法还包括：

在对每个所述落石块体集合进行崩塌运动过程模拟时，获取该落石块体集合的每个落石块体每隔第一预设时间间隔的加速度。

在Unity3D中，可以添加脚本，在对每个所述落石块体集合进行崩塌运动过程模拟时，获取该落石块体集合的每个落石块体每隔第一预设时间间隔的加速度。并且，每个落石块体每隔第一预设时间间隔的加速度也可以输出到指定路径的Excel表格(如表1所示)中，以便后续进行分析。

通过上述技术方案，可以获得每个落石块体的运动路径、每个落石块体不同时刻距坡体地表的距离(弹跳高度)、沿运动路径的地形剖面及动能变化。如图5所示，对于一落石块体(岩块)，可以将其运动路径、沿运动路径的地形剖面及动能一起成图进行分析，同时还可以将最大弹跳高度Hmax标注出来和为崩塌防治决策提供支持。

基于上述发明构思，本发明实施例还提供一种崩塌运动过程三维模拟装置10。如图6所示，该崩塌运动过程三维模拟装置10包括：

地表模型构建模块11，用于获取研究区的坡体地表数据，将所述坡体地表数据导入Unity3D中构建坡体地表三维模型。

危岩体模型构建模块12，用于根据所述研究区内各个危岩体的解译结果，在所述坡体地表三维模型内创建危岩体模型，所述危岩体模型采用各个落石块体集合表示各个所述危岩体，一个所述落石块体集合包括至少两个落石块体和连接在所述落石块体之间的固定关节，每个落石块体集合的数据包括各个落石块体的形状、尺寸、空间位置和空间姿态。

参数设置模块13，用于设置每个所述落石块体集合的运动模拟参数，所述运动模拟参数包括：该落石块体集合的各个落石块体的密度、该落石块体集合的各个固定关节的断裂力阈值、该落石块体集合的各个落石块体与对应坡体地表之间的动摩擦系数、静摩擦系数和恢复系数。

崩塌模拟模块14，用于根据所述运动模拟参数，对每个所述落石块体集合进行崩塌运动过程模拟，以实现模拟每个所述危岩体的崩塌运动过程。

通过上述技术方案，通过Unity3D构建坡体地表三维模型，构建了崩塌灾害场景；根据研究区内各个危岩体的解译结果创建危岩体模型，进行了危岩体精细建模；设置每个所述落石块体集合的运动模拟参数，并对每个所述落石块体集合进行崩塌运动过程模拟，实现了模拟每个所述危岩体的崩塌运动过程。本发明提供的技术方案，实现了三维模拟崩塌运动过程，并在模拟时考虑岩体结构特征、碰撞、碎裂现象。

可选地，地表模型构建模块11具体用于：

对所述研究区进行无人机航空摄影测量，获取所述研究区的数字影像。对所述数字影像进行匀色和畸变校正，得到校正后的数字影像。将所述校正后的数字影像导入Context Capture进行空中三角测量，构建FBX格式的三角网模型和图片格式的纹理贴图。将所述三角网模型和所述纹理贴图导入Unity3D中构建坡体地表三维模型。

可选地，所述装置还包括：

空间位置获取模块，用于在对每个所述落石块体集合进行崩塌运动过程模拟时，获取该落石块体集合的每个落石块体每隔第一预设时间间隔的空间位置。

崩塌运动路径构建模块，用于根据该落石块体集合的每个落石块体每隔所述第一预设时间间隔的空间位置的连线，获取该落石块体集合的每个落石块体的运动路径，以实现模拟每个所述危岩体的崩塌运动路径。

通过上述技术方案，获取了危岩体的崩塌运动路径，即可确定危岩体的最终堆积范围，根据危岩体的运动路径以及最终堆积范围，能够确定防治工程设置范围，为崩塌防治决策提供支持。

可选地，所述装置还包括：

弹跳高度计算模块，用于根据该落石块体集合的每个落石块体每隔所述第一预设时间间隔的空间位置，获取每个所述落石块体每隔所述第一预设时间间隔距对应坡体地表的距离。

通过上述技术方案，获取每个所述落石块体每隔所述第一预设时间间隔距对应坡体地表的距离，根据落石块体运动路径上距坡体地表的距离(即弹跳高度)，能够确定防治工程修建高度，为崩塌防治决策提供支持。

可选地，所述装置还包括：

地表投影模块，用于根据每个所述落石块体每隔所述第一预设时间间隔的空间位置及距对应坡体地表的距离，获取每个所述落石块体沿运动路径的地形剖面。

可选地，所述装置还包括：

速度获取模块，用于在对每个所述落石块体集合进行崩塌运动过程模拟时，获取该落石块体集合的每个落石块体每隔第二预设时间间隔的速度。

根据该落石块体集合的每个落石块体每隔所述第二预设时间间隔的速度，结合该落石块体集合的每个落石块体的密度和尺寸，计算该落石块体集合的每个落石块体每隔所述第二预设时间间隔的动能。

通过上述技术方案，每个落石块体每隔所述第二预设时间间隔的动能，根据落石块体运动路径上的动能，能够确定防治工程防护强度，为崩塌防治决策提供支持。

可选地，所述装置还包括：

颜色显示模块，用于根据预设颜色规则，根据每个所述落石块体每隔第二预设时间间隔的速度选取对应颜色，对所述落石块体每隔第二预设时间间隔的颜色进行显示。

通过上述技术方案，落石块体会依据实时速度的不同而变化颜色。例如，当速度处于0-5之间时，落石块体呈现绿色；当速度处于5-10之间时，落石块体呈现蓝色；当速度处于10-15之间时，落石块体呈现黄色；当速度处于0-5之间时，落石块体呈现红色。

可选地，所述装置还包括：

加速度获取模块，用于在对每个所述落石块体集合进行崩塌运动过程模拟时，获取该落石块体集合的每个落石块体每隔第一预设时间间隔的加速度。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

基于上述发明构思，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现崩塌运动过程三维模拟方法的步骤。

基于上述发明构思，本发明实施例还提供一种电子设备。图7是根据一示例性实施例示出的一种电子设备700的框图。如图7所示，该电子设备700可以包括：处理器701，存储器702。该电子设备700还可以包括多媒体组件703，输入/输出(I/O)接口704，以及通信组件705中的一者或多者。

其中，处理器701用于控制该电子设备700的整体操作，以完成上述的崩塌运动过程三维模拟方法中的全部或部分步骤。存储器702用于存储各种类型的数据以支持在该电子设备700的操作，这些数据例如可以包括用于在该电子设备700上操作的任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据，例如联系人数据、收发的消息、图片、音频、视频等等。该存储器702可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，简称PROM)，只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。多媒体组件703可以包括屏幕和音频组件。其中屏幕例如可以是触摸屏，音频组件用于输出和/或输入音频信号。例如，音频组件可以包括一个麦克风，麦克风用于接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器702或通过通信组件705发送。音频组件还包括至少一个扬声器，用于输出音频信号。I/O接口704为处理器701和其他接口模块之间提供接口，上述其他接口模块可以是键盘，鼠标，按钮等。这些按钮可以是虚拟按钮或者实体按钮。通信组件705用于该电子设备700与其他设备之间进行有线或无线通信。无线通信，例如Wi-Fi，蓝牙，近场通信(Near FieldCommunication，简称NFC)，2G、3G、4G、NB-IOT、eMTC、或其他5G等等，或它们中的一种或几种的组合，在此不做限定。因此相应的该通信组件705可以包括：Wi-Fi模块，蓝牙模块，NFC模块等等。

在一示例性实施例中，电子设备700可以被一个或多个应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，简称DSP)、数字信号处理设备(Digital Signal Processing Device，简称DSPD)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，简称PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述的崩塌运动过程三维模拟方法。

在另一示例性实施例中，还提供了一种包括程序指令的计算机可读存储介质，该程序指令被处理器执行时实现上述的崩塌运动过程三维模拟方法的步骤。例如，该计算机可读存储介质可以为上述包括程序指令的存储器702，上述程序指令可由电子设备700的处理器701执行以完成上述的崩塌运动过程三维模拟方法。

在另一示例性实施例中，还提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包含能够由可编程的装置执行的计算机程序，该计算机程序具有当由该可编程的装置执行时用于执行上述的崩塌运动过程三维模拟方法的代码部分。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种崩塌运动过程三维模拟方法，其特征在于，所述方法包括：

获取研究区的坡体地表数据，将所述坡体地表数据导入Unity3D中构建坡体地表三维模型；

根据所述研究区内各个危岩体的解译结果，在所述坡体地表三维模型内创建危岩体模型，所述危岩体模型采用各个落石块体集合表示各个所述危岩体，一个所述落石块体集合包括至少两个落石块体和连接在所述落石块体之间的固定关节，每个落石块体集合的数据包括各个落石块体的形状、尺寸、空间位置和空间姿态；

设置每个所述落石块体集合的运动模拟参数，所述运动模拟参数包括：该落石块体集合的各个落石块体的密度、该落石块体集合的各个固定关节的断裂力阈值、该落石块体集合的各个落石块体与对应坡体地表之间的动摩擦系数、静摩擦系数和恢复系数；

根据所述运动模拟参数，对每个所述落石块体集合进行崩塌运动过程模拟，以实现模拟每个所述危岩体的崩塌运动过程。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取研究区的坡体地表数据，将所述坡体地表数据导入Unity3D中构建坡体地表三维模型的步骤包括：

对所述研究区进行无人机航空摄影测量，获取所述研究区的数字影像；

对所述数字影像进行匀色和畸变校正，得到校正后的数字影像；

将所述校正后的数字影像导入Context Capture进行空中三角测量，构建FBX格式的三角网模型和图片格式的纹理贴图；

将所述三角网模型和所述纹理贴图导入Unity3D中构建坡体地表三维模型。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在对每个所述落石块体集合进行崩塌运动过程模拟时，获取该落石块体集合的每个落石块体每隔第一预设时间间隔的空间位置；

根据该落石块体集合的每个落石块体每隔所述第一预设时间间隔的空间位置的连线，获取该落石块体集合的每个落石块体的运动路径，以实现模拟每个所述危岩体的崩塌运动路径。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据该落石块体集合的每个落石块体每隔所述第一预设时间间隔的空间位置，获取每个所述落石块体每隔所述第一预设时间间隔距对应坡体地表的距离。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据每个所述落石块体每隔所述第一预设时间间隔的空间位置及距对应坡体地表的距离，获取每个所述落石块体沿运动路径的地形剖面。

6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在对每个所述落石块体集合进行崩塌运动过程模拟时，获取该落石块体集合的每个落石块体每隔第二预设时间间隔的速度；

根据该落石块体集合的每个落石块体每隔所述第二预设时间间隔的速度，结合该落石块体集合的每个落石块体的密度和尺寸，计算该落石块体集合的每个落石块体每隔所述第二预设时间间隔的动能。

7.一种崩塌运动过程三维模拟装置，其特征在于，所述装置包括：

地表模型构建模块，用于获取研究区的坡体地表数据，将所述坡体地表数据导入Unity3D中构建坡体地表三维模型；

危岩体模型构建模块，用于根据所述研究区内各个危岩体的解译结果，在所述坡体地表三维模型内创建危岩体模型，所述危岩体模型采用各个落石块体集合表示各个所述危岩体，一个所述落石块体集合包括至少两个落石块体和连接在所述落石块体之间的固定关节，每个落石块体集合的数据包括各个落石块体的形状、尺寸、空间位置和空间姿态；

参数设置模块，用于设置每个所述落石块体集合的运动模拟参数，所述运动模拟参数包括：该落石块体集合的各个落石块体的密度、该落石块体集合的各个固定关节的断裂力阈值、该落石块体集合的各个落石块体与对应坡体地表之间的动摩擦系数、静摩擦系数和恢复系数；

崩塌模拟模块，用于根据所述运动模拟参数，对每个所述落石块体集合进行崩塌运动过程模拟，以实现模拟每个所述危岩体的崩塌运动过程。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

空间位置获取模块，用于在对每个所述落石块体集合进行崩塌运动过程模拟时，获取该落石块体集合的每个落石块体每隔第一预设时间间隔的空间位置；

崩塌运动路径构建模块，用于根据该落石块体集合的每个落石块体每隔所述第一预设时间间隔的空间位置的连线，获取该落石块体集合的每个落石块体的运动路径，以实现模拟每个所述危岩体的崩塌运动路径。

9.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理装置执行时实现权利要求1-6中任一项所述方法的步骤。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：

存储装置，其上存储有计算机程序；

处理装置，用于执行所述存储装置中的所述计算机程序，以实现权利要求1-6中任一项所述方法的步骤。

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