[發明專利]一種溶洞水上水下一體化三維模型重建方法

有效

• 申請號: 202011103861.4
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112270750B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 夏永華;楊明龍;槐以高;楊向英;吳學群;呂杰;朱琪;查陸九;黃德
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05;G06T7/62;G06T7/33;G06F17/11
• 代理公司: 昆明合盛知識產權代理事務所(普通合伙) 53210
• 代理人: 龍燕

1.一種溶洞水上水下一體化三維模型重建方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

(1)兩端洞口外地面分別設置3個以上標靶，并在附近測量控制點上安置全站儀精確測量標靶點的在當地坐標系下的三維坐標(X,Y,H)；

(2)在洞口外地面安置三維激光掃描儀，使三維激光掃描儀同時能掃描到洞外設置的標靶點及部分溶洞內部；

(3)駕駛機動船進入溶洞內部選擇合適位置靠邊，將船固定，在船上安置三維激光掃描儀進行掃描測量，保證前后兩站掃描范圍的重疊度不低于30％；

(4)全部掃描完成后，利用專業軟件MaptekI-Site Studio 6，以第一站掃描的獨立坐標系下的三維點云數據為基準，將第二站數據配準到第一站上，第三站數據配準到第一、第二站配準好的整體數據上，以此類推，直至全部數據配準成為一個整體，在整體點云數據上找到洞外布設的標靶點，根據點云擬合出標靶點的中心坐標(X′,Y′,H′)；

(5)在平面精度、高程精度滿足相應規范要求的前提下，將在獨立坐標系下配準好的整體點云數據轉換到當地坐標系下；

(6)利用專業軟件Maptek I-Site Studio 6復雜表面建模功能進行三維建模；

(7)分段導出溶洞點云及模型，現場對照特征點，垂直河流間距5米以內拉斷面線，利用測深儀沿斷面線按1-2米間距測水深，現場做好記錄；

(8)在Maptek I-Site Studio 6軟件里將野外記錄的斷面線及實測點位展到三維模型上，提取斷面上點的平面坐標(X,Y)，點位的水面高程減去水深得到水下點高程H，獲取水下點的三維坐標(X,Y,H)；

(9)將水下地形點三維坐標做成南方CASS的點文件格式，展點后轉換為dxf格式，以點云格式儲存并導入geomagic studio軟件中從而生成水下地形模型；水上溶洞模型及水下模型構建完成后，提取出兩個模型的邊界線，以邊界線為約束進行模型之間的三角網融合，從而實現模型的融合。

2.根據權利要求1所述溶洞水上水下一體化三維模型重建方法，其特征在于：步驟(5)中平面精度通過以下方法判斷：

利用坐標反算邊長公式根據兩端洞口的標靶點擬合平面坐標(X′,Y′)分別計算邊長D′a₁-b₁，D′a₁-b₂,…,D′a₁-b_n，D′a₂-b₁，D′a₂-b₂，…，D′a₂-b_n，D′a_n-b₁，D′a_n-b₂，…，D′a_n-b_n；與在附近測量控制點上安置全站儀精確測量標靶點的平面坐標(X,Y)計算出的邊長Da₁-b₁，Da₁-b₂,…,Da₁-b_n，Da₂-b₁，Da₂-b₂，…，Da₂-b_n，Da_n-b₁，Da_n-b₂，…，Da_n-b_n,并計算出平均邊長計算對應邊長差ΔD_i，得到：

根據中誤差計算公式，計算出邊長中誤差m_D

其中n為總的邊長數；

邊長相對中誤差計算：

對照《工程測量規范》(GB50026-2007)，能否滿足工程應用要求。