A Comparison of Rockfall Models Calibrated Using Rockfall Trajectories inferred from LiDAR Change Detection and Inspection of Gigapixel Photographs

ABSTRACT: Light detection and ranging (LiDAR) technology can be used in the study of rock slopes to characterize rock face conditions, classify discontinuity sets, and monitor slope activity. Monitoring through change-detection analysis allows for the measurement of rockfall scar volume, determination of detachment areas, and the measurement of deposition volume and location. This study uses high resolution LiDAR data to infer rockfall path and breakup and uses this information in the comparison and calibration of three rockfall simulation programs. In this paper, we focus on one 18 m3 rockfall event. The modelling software Rocfall and RockyFor3D, are industry-standard simulation programs; we used them in two forms. First, using an estimation of the rock parameters gathered from gigapixel photography and LiDAR data, we compared the run out distances and the trajectories predicted by each model. We also tested a third model using the Bullet Physics engine, which provided a full 3D representation of the surface and allowed for the most realistic simulation of the block dynamics. We found that change detection allowed us to accurately interpret the rockfall path and fragmentation of a rockfall event and that the full 3D representation of the rockfall using Bullet Physics most accurately matched the interpreted paths.

RÉSUMÉ: Light detection and ranging ( LiDAR ) de la technologie peuvent être utilisés dans l'étude des pentes rocheuses à caractériser les conditions de visage de roche , de classer de discontinuités , et de surveiller l'activité de la pente . La surveillance par l'analyse du changement de détection permet de mesurer le volume des chutes de pierres cicatriciel , la détermination des zones de détachement , et la mesure du volume de dépôt et l'emplacement. Cette étude utilise les données LiDAR à haute résolution de déduire chemin chutes de pierres et de la débâcle et utilise cette information dans la comparaison et l'étalonnage des trois programmes de simulation les chutes de pierres . Dans cet article , nous nous concentrons sur un 18 m3 cas de chutes de pierres . Le logiciel de modélisation Rocfall et Rockyfor3D , des programmes de simulation standard de l'industrie ; nous les utilisons dans les deux formes . Tout d'abord, en utilisant une estimation des paramètres de roches recueillies auprès gigapixels photographie et données LiDAR , nous avons comparé les distances s'épuiser et les trajectoires prévues par chaque modèle .. Nous avons également testé un troisième modèle en utilisant le moteur de Bullet Physics , qui a fourni une représentation 3D complète de la surface et a permis la simulation plus réaliste de la dynamique de blocs. Nous avons constaté que la détection de changement nous a permis d'interpréter avec précision la trajectoire de chutes de pierres et de la fragmentation d'un événement chutes de pierres et que la représentation 3D complète de l'éboulement utilisant Bullet Physics identifié plus de précision les chemins interprétés.