[發(fā)明專利]一種基于邊坡巖體特征對象的變形監(jiān)測方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010785644.1
• 申請日: 2020-08-06
• 公開（公告）號: CN111932669A
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳娜
• 申請（專利權(quán)）人: 中郵智建（武漢）數(shù)據(jù)技術(shù)有限公司
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G01B11/16;G01B11/02;G01B11/26;G01B11/28;G01C15/00;G01S13/88;G01S19/42
• 代理公司: 天津市尚儀知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12217
• 代理人: 王山

本發(fā)明提供了一種基于邊坡巖體特征對象的變形監(jiān)測方法，包括以下步驟：Ⅰ.對待測邊坡巖體進行多期掃描，獲取多組點云數(shù)據(jù)；Ⅱ.將單組點云數(shù)據(jù)進行拼接，形成整體點云數(shù)據(jù)后進行建模；Ⅲ.對多組點云數(shù)據(jù)進行疊加對比，形成點云變化情況的色譜圖；Ⅳ.從色譜圖中直觀判斷巖體全局變形情況；Ⅴ.再對單組模型進行結(jié)構(gòu)面提取，并對結(jié)構(gòu)面進行編號；通過提取的結(jié)構(gòu)面組合成塊體模型；Ⅵ.對多期的各個塊體模型獲取旋轉(zhuǎn)、位移和面積變化數(shù)據(jù)，結(jié)合色譜圖的數(shù)據(jù)得到邊坡巖體的整體變形趨勢數(shù)據(jù)，本發(fā)明具有可全方面準(zhǔn)確獲取邊坡巖體的幾何信息數(shù)據(jù)，并通過多期幾何信息數(shù)據(jù)準(zhǔn)確判斷變形類型的優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及測繪技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種基于邊坡巖體特征對象的變形監(jiān)測方法。

背景技術(shù)

巖石邊坡的穩(wěn)定性主要受坡體內(nèi)部大量發(fā)育的結(jié)構(gòu)面控制，準(zhǔn)確、高效、全面獲取巖體結(jié)構(gòu)面信息，對邊坡的穩(wěn)定性分析有著重要意義。此外，邊坡變形監(jiān)測是對邊坡穩(wěn)定性進行預(yù)測預(yù)警的重要技術(shù)手段，通過對邊坡大量變形數(shù)據(jù)的分析，從而為邊坡的穩(wěn)定性預(yù)測提供重要依據(jù)。

基于對比點云數(shù)據(jù)的變形檢測方法中，兩組點云直接相減（點云相減法）是最為常見的方法。通過給定一個變化方向，算出兩組點云在該方向的變化量，即可得到該區(qū)域的邊坡變形情況。然而，在自然條件下，掃描儀獲取點云數(shù)據(jù)的精度幾乎是厘米級別的，設(shè)備自身帶來的誤差會直接影響到變形測量。

此外，點云相減法除了精度問題外，還存在以下兩方面不足：首先，點云相減法只能檢測出指定方向上發(fā)生的變化，無法監(jiān)測到巖塊旋轉(zhuǎn)等復(fù)雜的變形情況。其次，點云相減法無法定性的判斷變形屬于巖體的哪個部位。對于巖體而言，變形往往發(fā)生在結(jié)構(gòu)面或者巖塊等部位，準(zhǔn)確的判斷出變形屬于巖體哪個部位，對未來的變形預(yù)判有著重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種基于邊坡巖體特征對象的變形監(jiān)測方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于邊坡巖體特征對象的變形監(jiān)測方法，包括以下步驟：

Ⅰ.通過三維激光掃描儀對待測邊坡巖體進行多期掃描，獲取多組點云數(shù)據(jù)；

Ⅱ.將單組點云數(shù)據(jù)進行拼接，形成整體點云數(shù)據(jù)后導(dǎo)入至點云處理軟件內(nèi)進行建模；

Ⅲ.對多組點云數(shù)據(jù)進行疊加對比，形成點云變化情況的色譜圖；

Ⅳ.從色譜圖中直觀判斷巖體全局變形情況；

Ⅴ.再對單組模型進行結(jié)構(gòu)面提取，并對結(jié)構(gòu)面進行編號；通過提取的結(jié)構(gòu)面組合成塊體模型；

Ⅵ.對多期的各個塊體模型獲取旋轉(zhuǎn)、位移和面積變化數(shù)據(jù)，結(jié)合色譜圖的數(shù)據(jù)得到邊坡巖體的整體變形趨勢數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對邊坡巖體變形監(jiān)測。

作為對本發(fā)明的進一步說明，優(yōu)選地，加裝地質(zhì)雷達與三維激光掃描儀同時對邊坡巖體進行掃描，增加地質(zhì)雷達探測巖體裂縫走向。

作為對本發(fā)明的進一步說明，優(yōu)選地，拼接點云數(shù)據(jù)前需進行去噪，隨后進行缺口補點，以使點云圖像完整。

作為對本發(fā)明的進一步說明，優(yōu)選地，根據(jù)體素濾波算法過濾部分點云數(shù)據(jù)，隨后通過對保留的點云數(shù)據(jù)中的每個點進行曲率值排序，將曲率值最小的點作為種子點進行區(qū)域生長，直至該種子點周圍的點集不再滿足要求的法線角度差值和曲率值時，整合滿足法線角度差值和曲率值的點集以獲取結(jié)構(gòu)面。

作為對本發(fā)明的進一步說明，優(yōu)選地，通過計算得出的結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù)與地質(zhì)雷達探測得出結(jié)構(gòu)面的數(shù)據(jù)進行逐一對比，并基于誤差值來動態(tài)調(diào)整結(jié)構(gòu)面識別算法的最佳參數(shù)，重新進行計算，以使通過算法得出的結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù)與探測數(shù)據(jù)相近或相同。