[發明專利]一種基于Smart3d三維數據模型的結構面粗糙度評價方法

在審

• 申請號: 201711105371.6
• 申請日: 2017-11-10
• 公開（公告）號: CN107918952A
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 肖云華;許琦;張熊;郝文忠;魏雨軍;周炳強;謝天琦;康雙雙;喻久康
• 申請（專利權）人: 長江三峽勘測研究院有限公司（武漢）
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司42102
• 代理人: 胡建平

技術領域

本發明涉及地質勘探技術，尤其涉及一種基于Smart3d三維數據模型的結構面粗糙度評價方法。

背景技術

結構面的表面起伏形態形成的粗糙度對結構面的剪切強度起著重要作用，影響結構面的力學參數從而決定了巖體的破壞，結構面起伏形態的數據采集及評價一直是工程勘察領域中一個重要技術難題。

傳統結構面數據的采集主要依靠人工接觸測量，需要經過一個較為漫長的現場人工測量→內業整體成圖→校核的過程，人員工作量大、成圖時間長；且通常是一個方向的二維測量，無法反映結構面的各向異性特征；同時，受施工環境的影響，存在測量死角的結構面時，傳統方法的工作量會成倍增加，無法保證成果質量，這直接影響結構面粗糙度的評價。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于針對現有技術中的缺陷，提供一種基于Smart3d三維數據模型的結構面粗糙度評價方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種基于Smart3d三維數據模型的結構面粗糙度評價方法，包括以下步驟：

1)確定目標對象范圍；

1.1)確定研究對象的范圍，即待評價的結構面的范圍；

1.2)在確定的范圍內，根據范圍大小選取一定數量的控制點；

1.3)根據控制點實際位置設置控制點相對坐標，建立研究對象的相對空間坐標系；利用免棱鏡的全站儀對選取的控制點進行測量，換算得到控制點的空間坐標；

2)對目標結構面的范圍進行拍照；

2.1)根據相鄰部位的兩張照片重合度不小于70％的技術要求，規劃拍攝路線；

2.2)利用普通高清照相機或無人機進行拍照：按規劃的拍攝路線控制無人機或相機移動，從起點到終點依次拍攝，保證相鄰部位的兩張照片重合度不小于70％；每次拍攝路線的起點處和終點處均需重復拍攝2張照片；并確保拍照視角包含四周界面；

3)建立Smart3DCapture三維實體影像模型；

3.1)將拍攝的照片和控制點測量資料存放至一個文件夾內；

3.2)編輯照片和控制點文本，所述文本中包含控制點的編號、坐標、高程及照片編號；

3.3)將照片及文本導入Smart3D軟件，生成三維實體影像模型；

4)根據三維實體影像模型建立結構面三維點云模型，獲取結構面三維空間坐標數據；

4.1)在Smart3DCapture軟件中，設置點云間距，根據三維實體影像模型建立結構面三維點云模型，并輸出三維點云las格式文件；

4.2)根據las文件的數據存儲格式，通過編程讀取las點云文件，獲取結構面點云的三維空間坐標數據；

5)評價結構面的粗糙度特征；

5.1)建立任意指定方向的平面方程式，根據工程需求離散形成系列二維坐標點，根據結構面三維空間坐標數據，使用編程插值方法獲得指定方向上的系列三維坐標數據，從而建立結構面在該方向上的輪廓曲線；

5.2)根據某方向的輪廓曲線，對比Baton標準剖面獲得結構面該方向的粗糙度系數。

按上述方案，所述步驟1)中控制點為通過紅外激光指示器在目標結構面區域均勻布設的標記點。

按上述方案，所述步驟1.2)中控制點的數量根據目標對象范圍大小和設定的控制點間隔距離確定。

本發明產生的有益效果是：本發明方法主要使用相機、小型無人機建立目標Smart3DCapture三維實體點云模型。通過編程技術獲得點云的三維坐標，并建立結構面起伏形態三維模型及結構面的輪廓曲線，對照標準剖面確定結構面粗糙度系數JRC。基于Smart3DCaptur可運算生成基于真實影像的超高密度點云，從而獲得無限接近真實結構面表面起伏狀態。

本發明較傳統單一現場測量的方法效率更高，內業工作量小，關鍵是能有效避免傳統測量方法中遭遇測量死角的問題。可以考慮結構面起伏形態的各向異性，更好的服務結構面抗剪強度估算；也可應用到其它如混凝土-巖體接觸面的抗剪強度估算中。

附圖說明

下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中：

圖1是本發明實施例的方法流程圖；

圖2是本發明實施例的目標對象Smart3DCapture三維實體影像圖；

圖3是本發明實施例的建立結構面三維形態起伏模型；

圖4是本發明實施例的建立結構面某方向輪廓曲線。

具體實施方式