[發明專利]一種洞穴三維激光掃描測量方法

在審

• 申請號: 201910298847.5
• 申請日: 2019-04-15
• 公開（公告）號: CN109991621A
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 高占冬;周文龍;王德遠;吳克華;黎有為;張開琪;陳玉合
• 申請（專利權）人: 貴州省山地資源研究所;貴州省洞穴工程中心有限公司
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89
• 代理公司: 重慶市信立達專利代理事務所(普通合伙) 50230
• 代理人: 包曉靜

本發明屬于用于繪地圖或成像解釋領域，公開了一種洞穴三維激光掃描測量方法；采用非接觸式高速激光測量方式，對被測物體進行快速掃描測量；對三維激光掃描過程進行記錄；將掃描得到的點云數據導入到計算機，創建數據庫，進行數據處理；經過數據拼接、預處理和后處理，獲取洞穴三維空間信息數據，制作洞穴立體圖。本發明通過使用三維激光掃描工作方法，可替代傳統洞穴測量方法在景觀資源優異的洞穴或洞段采集數據，實現景觀的三維效果(灰度、真彩色)的仿真展示；還可獲取精確的洞穴三維空間信息數據，制作洞穴立體圖等更多衍生成果(包括但不限于精確計算土石方量、洞內某點距地表的最短路線等工程施工類輔助測量成果)。

技術領域

本發明屬于用于繪地圖或成像解釋領域，尤其涉及一種洞穴三維激光掃描測量方法。

背景技術

目前，業內常用的現有技術是這樣的：傳統的洞穴探測技術為使用激光測距儀+手繪草圖+圖紙數字化的模式，該模式在外業開展時需要至少2人合作，一人測距和坡度方位角并做原始記錄，需要采集的數據包括測站點上、下、左、右、前共五個方向的測距及前向的坡度方位角測量，同時在測量的同時繪制本站的洞道草圖(包括平面圖、縱剖面圖、特征橫斷面圖)，另一人作為測量前向數據時的標靶，并采集洞道及沉積物照片。內業把外業繪制的草圖使用計算機通過描繪的方式數字化，完成洞穴圖的制作。該技術雖然具有快速、便攜的特征，但洞穴內的洞道、沉積物、地下河等組合具有各種各樣的形態，洞道不同位置其表面線性特征重復性極低，僅采集5個點的數據，很難準確反映洞道的幾何特征及景觀的位置、規模、形態。在內業制圖環節，制圖步驟較繁瑣，須先將數據導入計算機，生成折線圖，再根據手繪圖逐漸修正，最終數字化出圖，所繪洞穴圖精度不高，所采數據無法制作準確的洞穴立體圖。

綜上所述，現有技術存在的問題是：

(1)現有技術中采集數據點較少，繪制的洞穴草圖不夠精確；

(2)現有的制圖環節較繁瑣，且精度不高，所采數據無法制作準確的洞穴立體圖。

解決上述技術問題的難度和意義：解決上述問題，可采用提高數據采集密度的方法。而傳統的洞穴測量方法提高測點密度，會大大的延長工作時間，且在手繪洞穴圖時由于數據量大，容易出錯，此方法可操作性低，難度大。解決傳統洞穴測量精度低的問題，能夠使洞穴測量成果更精確，擴大洞穴測量成果的應用方向，對于工程施工及景觀打造具有更高的實際意義。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種洞穴三維激光掃描測量系統及方法。

本發明是這樣實現的，一種洞穴三維激光掃描測量方法，所述洞穴三維激光掃描測量方法包括以下步驟：

步驟一：采用非接觸式高速激光測量方式，對被測物體進行快速掃描測量；

步驟二：對三維激光掃描過程進行記錄；

步驟三：將掃描得到的點云數據導入到計算機，在數據庫軟件中創建點云數據庫，進行數據處理，包括數據拼接和預處理；

步驟四：經過后處理，獲取洞穴三維空間信息數據，制作洞穴立體圖。

進一步，所述步驟一中，采用非接觸式高速激光測量方式，對被測物體直接進行快速掃描測量。

進一步，所述步驟二中，記錄三維激光掃描過程，包括記錄測站編號、標靶編號、每個測站的掃描分辨率及模式、測站高度、標靶及特征點掃描順序、特征點方位示意圖。對于沒有標靶的測站，需要手繪此段洞道草圖。

進一步，所述步驟三中，內業將掃描得到的點云數據導入到計算機對應的數據處理軟件，創建數據庫，將儀器掃描的空間數據解析出來，進行數據處理，同時為數據另存副本。由于三維激光掃描的原始數據不可更改、不可編輯，數據處理之前需要新建模型空間，整個后續的處理均在模型空間內進行。數據處理的過程包括數據拼接和預處理。