[發明專利]基于近景攝影測量的隧道掌子面地質信息快速獲取方法

在審

• 申請號: 201711029802.5
• 申請日: 2017-10-23
• 公開（公告）號: CN109696156A
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 張培興;李曉昭
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G01C11/00
• 分類號: G01C11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

基于全站儀近景攝影測量隧道掌子面地質信息獲取方法，其特征在于：通過掌子面圖片獲取設備與全站儀結合對掌子面地質結構面信息進行獲取并分析，所述的掌子面圖片獲取設備為照相或攝像設備放置于掌子面前端；隧道掌子面地質信息獲取方法，包括通過圖像獲取設備對測點掌子面進行拍照；通過全站儀獲取的控制點坐標可實現精度和尺寸控制，分多次進行預測等，本發明提供的基于全站儀近景攝影測量隧道掌子面地質信息獲取方法，對隧道內的光線造成的圖片不佳進行優化處理。基于獲取的坐標信息的近景圖片測量隧道掌子面地質信息獲取方法的算法簡單，隨后將獲取的照片導入SURF算法編程軟件中，就獲取帶有三維坐標的地質信息，從而判斷前方巖體質量及穩定性。

技術領域

本發明涉及基于近景攝影測量的隧道掌子面地質信息快速獲取方法，屬于隧道探測領域。

背景技術

掌子面是開挖坑道不斷向前推進的工作面。它不是一個固定的面，開挖面有掌子面、邊墻面和拱頂面，包含著眾多地質構造信息，也是工程人員判斷前方可能災害的最直接信息源。

如果人在現場施工中，基本上根本無法很快的進行掌子面結構面繪制，而掌子面的繪制本身就是對前方30-50m范圍內的未知巖體進行評估。對掌子面的檢測三維建模工作比較繁瑣，運算方法比較復雜，建模時間較長，不利于施工方的施工進度。

目前采用的掌子面繪制方法受到光源、灰塵及替他因素的干擾較大，其繪制預測結果并不準確，不能用于全面的地質評估分析。

在隧道開挖過程中由于內部灰塵較多，在光源直接照射掌子面時，會照亮較多的灰塵顆粒，讓圖像獲取設備獲取圖像時造成干擾，不能準確清晰的拍攝到結構面的全景圖像，造成測量誤差。

發明內容

本發明針對上述不足提供了基于全站儀近景攝影測量隧道掌子面地質信息獲取方法。

本發明采用如下技術方案：

本發明所述的基于全站儀近景攝影測量隧道掌子面地質信息獲取方法，通過掌子面圖片獲取設備與全站儀結合對掌子面地質結構面信息進行獲取并分析，所述的掌子面圖片獲取設備為照相或攝像設備放置于掌子面前端；隧道掌子面地質信息獲取方法，在出渣間歇即可完成，不影響正常施工。其步驟如下：

1)、針對需要測量的隧道掌子面前端，隧道掌子面內設置光源；

2)、在隧道掌子面前放置面圖像獲取設備，在隧道掌子面上預設定若干個測點，依次將排布測點命名為A、B、C、D、E、F、G、H并對測點進行標記，這些控制點可以使后期經過匹配的圖像三維坐標精度達到厘米級，另外可使圖像模型轉化為現實中的實際尺寸；

3)、將圖像獲取設備放置于隧道掌子面的靠左端獲取隧道掌子面的全景圖像，再將像獲取設備放置于隧道掌子面的靠右端獲取隧道掌子面的全景圖像；兩次獲取的隧道掌子面全景圖像重合率為80％；

4)、利用全站儀針對步驟2)中已經標記的隧道掌子面進行三維坐標勘測及獲取；

5)、利用上述步驟3)與步驟4)中圖像獲取設備獲取的隧道掌子面圖像發送至計算機中，利用開源的運用SURF算法代碼程序即可為隧道掌子面進行圖像匹配后實現三維建模；此時完成隧道掌子面的第一次勘測建模；

6)、重復運用上述步驟1)至步驟5)完成至少二次以上隧道掌子面建模勘測，將建模信息用于后期隧道開挖方案分析。

本發明所述的基于近景攝影測量的隧道掌子面地質信息快速獲取方法，所述的圖像獲取設備的光軸線平行于隧道軸線，于隧道軸線左側于右側分別拍攝一張照片，兩張圖片保證重疊率達80％以上即可。

本發明所述的基于全站儀近景攝影測量隧道掌子面地質信息獲取方法，所述步驟3)中將獲取的圖像利用計算機軟件進行預處理；得到隧道掌子面節理的數字化素描圖。