[發(fā)明專利]一種基于三維激光掃描的小斷面勘探平硐地質(zhì)編錄方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710007267.7
• 申請(qǐng)日: 2017-01-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106875434A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙志祥;呂寶雄;董秀軍;黃鵬;王有林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電建集團(tuán)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司
• 主分類號(hào): G06T7/521
• 分類號(hào): G06T7/521;G06T17/05;G06T19/20
• 代理公司: 西安吉盛專利代理有限責(zé)任公司61108
• 代理人: 吳倩倩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工程地質(zhì)勘探平硐編錄技術(shù)，具體涉及一種基于三維激光掃描的小斷面勘探平硐地質(zhì)編錄方法。

背景技術(shù)

工程地質(zhì)編錄是在工程地質(zhì)勘查、勘探中，對(duì)各種工程的地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行編繪、記錄的過(guò)程，對(duì)查明的工程區(qū)域內(nèi)進(jìn)行地質(zhì)體空間位置測(cè)繪與觀察到的各種地質(zhì)特性與現(xiàn)象進(jìn)行專業(yè)描述的綜合表達(dá)。

目前，在水利水電勘測(cè)行業(yè)中，平硐勘探以它特有的直觀性對(duì)地質(zhì)人員全面準(zhǔn)確掌握地下地層情況提供保障，其斷面尺寸大多以2m×2m為主（甚至更小）,采用傳統(tǒng)的“全站儀測(cè)量+羅盤+手工素描”方法對(duì)地質(zhì)條件復(fù)雜平硐進(jìn)行有效編錄，工作效率低、人為因素影響大、資料精度較差。且勘探平硐測(cè)量不同于其他工程測(cè)量，主要受測(cè)量空間狹小、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜、平硐伸展彎曲、洞內(nèi)無(wú)GNSS信號(hào)等限制，其數(shù)據(jù)可靠性差、精度不高及內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)整理繁雜。

近年來(lái)，隨著勘測(cè)科技手段的不斷發(fā)展，三維激光掃描技術(shù)是目前公認(rèn)的快速、全面獲取物體表面高密度幾何形態(tài)特征的先進(jìn)測(cè)量方法。以三維激光三維激光掃描儀為平臺(tái)，以點(diǎn)云數(shù)據(jù)和影像為核心，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)編錄方法由傳統(tǒng)手工作業(yè)向計(jì)算機(jī)信息自動(dòng)化轉(zhuǎn)換，將現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景數(shù)字信息化，在計(jì)算機(jī)上完成點(diǎn)云處理、紋理映射、構(gòu)造線素描、產(chǎn)狀量測(cè)、巖層產(chǎn)狀屬性數(shù)據(jù)等編譯工作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服小斷面勘探平硐編錄過(guò)程中數(shù)據(jù)可靠性差、精度不高、工作效率低下及不能可視化的技術(shù)問(wèn)題，提供一種基于三維激光掃描的小斷面勘探平硐地質(zhì)編錄方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種基于三維激光掃描的小斷面勘探平硐地質(zhì)編錄方法，包括如下步驟：

步驟1）確定三維激光掃描儀作業(yè)方式及掃描設(shè)站位置；

步驟2）利用三維激光掃描儀獲取平硐內(nèi)壁表面點(diǎn)云數(shù)據(jù)和影像信息；

步驟3）將獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，制作洞室真正射影像圖；

步驟4）進(jìn)行數(shù)字信息化編錄工作，得到平硐地質(zhì)編錄圖；

步驟5）對(duì)平硐地質(zhì)編錄圖進(jìn)行可視化操作。

所述步驟1）中的掃描作業(yè)方式的確定方法如下：根據(jù)平硐伸展彎曲程度確定三維激光掃描儀作業(yè)方式：等高直伸式平硐采用垂直洞軸線方式，曲彎伸展式平硐、斜上坡或斜下坡直伸式平硐采用平行洞軸線方式。

所述步驟1）中的掃描設(shè)站位置的確定方法如下：

第一步，將掃描儀架設(shè)在洞室內(nèi)部，首站設(shè)在距洞口5米處的沿洞縱軸線上，在測(cè)站前進(jìn)方向的洞壁兩側(cè)粘貼3個(gè)標(biāo)靶球，設(shè)站高度在0.9m～1.1m范圍內(nèi)，同時(shí)在三維激光掃描儀頂部和底部分別安置兩個(gè)光線補(bǔ)償燈，補(bǔ)償光線不能直接對(duì)準(zhǔn)內(nèi)置或外置相機(jī)鏡頭；

第二步，首站掃描結(jié)束之后，掃描設(shè)站密度控制在10米左右，保持首站3個(gè)標(biāo)靶球不動(dòng)，再在掃描前進(jìn)方向的洞壁兩側(cè)粘貼3個(gè)標(biāo)靶球，依次類推直到掃描結(jié)束。

所述步驟2）中三維激光掃描平硐內(nèi)壁表面點(diǎn)云數(shù)據(jù)和影像信息獲取時(shí)，點(diǎn)云與影像應(yīng)同步進(jìn)行，相鄰測(cè)站點(diǎn)云及影像、站影像之間有重疊，且重疊度不低于30%。

所述步驟3）中點(diǎn)云數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換是指將獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接和大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 。

所述步驟3）中制作洞室真正射影像圖前，先對(duì)對(duì)影像進(jìn)行色彩調(diào)整、變換糾正預(yù)處理，建立平硐內(nèi)壁點(diǎn)云與影像映射、影像鑲嵌，制作真正射影像圖。

所述步驟4）的操作如下：以真正射影像圖為編錄底圖，提取并繪制出平硐展示圖、中心線地質(zhì)剖面圖、平硐地質(zhì)橫剖面圖，在軟件中處理數(shù)據(jù)完成描繪巖體風(fēng)化和卸荷帶、地質(zhì)特征點(diǎn)、節(jié)理裂隙和斷層地質(zhì)特征線、地層分界線特征面、產(chǎn)狀量測(cè)、巖層產(chǎn)狀屬性數(shù)據(jù)的編譯工作。

所述步驟5）中可視化操作是指通過(guò)數(shù)據(jù)處理將數(shù)字信息化編錄工作后得到的平硐地質(zhì)編錄圖資料進(jìn)行模型構(gòu)建，采用播放功能，達(dá)到編錄成果可視化制作的目的，從而使得每個(gè)使用者或決策者能直觀地了解或掌握勘探平硐現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)現(xiàn)象和成果資料。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明提供的這種基于三維激光掃描的小斷面勘探平硐地質(zhì)編錄方法整個(gè)掃描編錄過(guò)程快捷便利、勞動(dòng)強(qiáng)度低、作業(yè)速度快，采用本技術(shù)，可以真實(shí)、詳盡地獲取勘探平硐揭露的地質(zhì)信息，最大限度地利用勘探成果資料，可以避免人為因素導(dǎo)致資料精度不高、遺漏，或因每個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)差異而產(chǎn)生的欠缺問(wèn)題，后期容易實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)化處理，大大減少了人工的處理量和難度，本發(fā)明還利用點(diǎn)云與影像結(jié)合編錄，具有全面完整和精度可控，以及編錄成果多樣化，并且經(jīng)可視化后，可使應(yīng)用人員有實(shí)體概念，便于技術(shù)人員瀏覽和分析判斷。

以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明外業(yè)掃描測(cè)站設(shè)置示意圖。