[發明專利]一種手持式三維激光掃描測量堆石壩試坑體積方法

有效

• 申請號: 202110262956.9
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN113074631B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 華正超;姚強;何軍;李洪濤;吳鈺;楊興國;戚順超;羅登澤;李東;黃國良;王建國
• 申請（專利權）人: 中國水利水電第七工程局有限公司;四川大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 成都禾創知家知識產權代理有限公司 51284
• 代理人: 劉凱

1.一種手持式三維激光掃描測量堆石壩試坑體積方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：平整壩料面，放置套環，開挖試坑；

步驟2：設置參數：根據試坑直徑、深度，及堆填材料，確定點間距、激光顏色和掃描方式；

步驟3：掃描試坑：采用手持式彩色三維掃描儀伸入試坑內部，按坑壁曲率由小到大的順序進行掃描，掃描結束后保存點云數據；

步驟4：點云處理：用圓柱濾波法對噪點進行剔除，用曲率法對點云進行精簡；用Delaunay網格算法將試坑全部點云轉化為三角網格平面，組成三角網格化的試坑模型；并通過選擇曲率填充還原試坑模型；選取試坑模型頂部一圈環狀區域，進行平面最佳擬合；

步驟5：計算體積：把擬合平面作為xoy平面，z軸方向朝下；將整個試坑模型向xoy平面投影，投影區域即為積分區間S，取試坑模型的小棱柱體計算其體積；所有小棱柱體之和即整個試坑體積；

所述步驟5中計算小棱柱體積及整個試坑體積的方法具體包括：

(1)當小棱柱的底面積Δx_i*Δy_i對應一個z坐標z₁時，小棱柱體體積V_i為：

V_i＝Δx_i*Δy_i*z₁

(2)當小棱柱的底面積Δx_i*Δy_i對應兩個z坐標z₁，z₂時，小棱柱體體積V_i為：

V_i＝Δx_i*Δy_i*(z₂-z₁)

(3)當小棱柱的底面積Δx_i*Δy_i對應三個z坐標z₁，z₂，z₃時，小棱柱體體積V_i為：

V_i＝Δx_i*Δy_i*(z₃-z₂+z₁)

(4)當小棱柱的底面積Δx_i*Δy_i對應m個z坐標z₁，z₂，z₃……z_m時，小棱柱體體積V_i為：

V_i＝Δx_i*Δy_i*(z_m-z_m-1+z_m-2+…+(-1)^m+1z₁)

a)當m為奇數時，小棱柱體體積為：

所有小棱柱體體積相加有：

其對應的積分區域為S_奇，則：

b)當m為偶數時，小棱柱體體積為：

所有小棱柱體體積相加有：

對應的積分區域為S_偶，則：

于是整個試坑體積：

V＝V_奇+V_偶

其中，z_j＝f_j(x,y)；Δx_i，Δy_i分別為小棱柱體底面在x軸方向的邊長和y軸方向的邊長，z_m為小棱柱體在z軸上的坐標。

2.根據權利要求1所述的手持式三維激光掃描測量堆石壩試坑體積方法，其特征在于，所述步驟2中，當所述堆填材料為堆石料時，其試坑直徑大于160cm，點間距設置在2mm，用紅外光快速掃描；當堆填材料為過渡料時，試坑直徑大于90cm，點間距設置在1mm，用紅外光快速掃描；當堆填材料為礫石土料和反濾料時，點間距設置在0.5mm，用藍光精細掃描。