[發明專利]一種鐵路沿線危巖落石的快速定位及三維重建方法

有效

• 申請號: 202010530419.3
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111540052B
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發明（設計）人: 鄧繼偉;蘭樹增;張冠軍;葛玉輝;岳亮;王凱;劉桂衛;高文峰;張文騰;張英杰;聶虎嘯;趙羅明
• 申請（專利權）人: 中國鐵路設計集團有限公司
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05;G06F30/13
• 代理公司: 天津創智睿誠知識產權代理有限公司 12251
• 代理人: 王融生

本發明公開了一種鐵路沿線危巖落石的快速定位及三維重建方法，包括：S1，獲取鐵路沿線數字正射影像和數字高程模型數據；S2，搭建三維可視化場景；S3，根據三維可視化場景進行危巖落石風險區粗判釋；S4，基于劃分的可疑風險區域進行有針對性的實地踏勘；S5，基于虛擬踏勘和實地踏勘結果進行分析，在三維可視化場景中確定需要進行穩定性評價和防護的危巖落石具體范圍；S6，無人機精細化傾斜攝影，獲取高分辨率、高重疊度數碼影像和高精度POS數據；S7，危巖落石實景三維模型重建。該方法能夠遠距離、準確、快速地獲取山區目標危巖體的定位和物理信息。

技術領域

本發明涉及低空攝影測量和鐵路工程地質勘察領域，特別是涉及一種鐵路沿線危巖落石的快速定位及三維重建方法。

背景技術

鐵路沿線的危巖落石是影響山區鐵路勘察設計、建設施工及運營維護的重要地質災害之一，其造成的危害程度絲毫不亞于滑坡和泥石流。危巖落石已成為威脅鐵路安全的一個重要因素，因此山區鐵路沿線危巖落石的勘察工作也成為工程地質勘察的重要內容之一。傳統的危巖落石方法主要以人工勘察為主，輔助以羅盤、皮尺等工具，該方法外業工作量大、工作效率低，并且存在很大的安全隱患；另外，危巖落石多發生在高陡邊坡或陡崖地段，傳統的勘察手段受到現場地形地勢條件的限制，難以獲得準確的目標危巖體的物理信息，很難滿足危巖落石精細化勘察的需求。

近幾年，出現了基于三維激光掃描技術的危巖落石勘察方法，但是仍然受到架站和標靶布設不方便的制約，困難區域難以獲得高密度激光點云，并且缺乏精細的紋理信息，存在后期點云分類和濾波困難的問題，難以進行三維重建和精細參數量測。

發明內容

本發明的目的是提供一種勞動強度低、效率和精度較高的鐵路沿線危巖落石的快速定位及三維重建方法。

為此，本發明的技術方案如下：

一種鐵路沿線危巖落石的快速定位及三維重建方法，包括以下步驟：

S1，獲取鐵路沿線數字正射影像和數字高程模型數據：根據鐵路設計線位資料或者既有臺賬資料制作線路三維中線，基于三維中線制作緩沖區，獲取該區域的數字正射影像和數字高程模型數據；

S2，三維可視化場景搭建：利用步驟S1獲取的數字正射影像和數字高程模型數據制作三維可視化場景；

S3，根據所述三維可視化場景進行危巖落石風險區粗判釋：將步驟S1制作的所述鐵路三維中線與步驟S2得到的三維可視化場景進行集成，通過對鐵路全線進行虛擬踏勘，粗略劃分出危巖落石的可疑風險區域；

S4，外業實地針對性踏勘：基于步驟S3劃分的可疑風險區域進行有針對性的實地踏勘；

S5，重要工點分析及危巖落石風險區精判釋：基于步驟S3的虛擬踏勘和步驟S4實地踏勘的結果進行分析，在三維可視化場景中確定需要進行穩定性評價和防護的危巖落石具體范圍；

S6，無人機精細化傾斜攝影：根據步驟S5中劃定的危巖落石具體范圍的地形地勢情況，進行精細化低空攝影，獲取高分辨率、高重疊度數碼影像和高精度POS數據；

S7，危巖落石實景三維模型重建：基于步驟S6中獲取的高分辨影像和高精度POS數據，利用傾斜攝影測量數據處理系統進行實景三維模型重建。

其中，步驟S3進行危巖落石風險區粗判釋包括以下步驟：

S3-1，三維場景及矢量三維中線集成；將步驟S1制作的鐵路三維中線與步驟S2得到的三維可視化場景進行集成，對矢量三維中線的線型、顏色及注記進行參數設置，以清晰展示鐵路在三維可視化場景中的走向、空間位置和里程段落；