基于windows的平板式施工地質(zhì)可視化快速編錄方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于windows的平板式施工地質(zhì)可視化快速編錄方法，包括：在施工開挖面上布設(shè)控制點(diǎn)；測量控制點(diǎn)三維坐標(biāo)；根據(jù)控制點(diǎn)及設(shè)計(jì)方案分析確定施工地質(zhì)編錄平面，建立編錄坐標(biāo)系；將控制點(diǎn)三維坐標(biāo)換算為編錄坐標(biāo)，在ACAD中繪制地質(zhì)編錄圖邊框；用數(shù)碼相機(jī)拍攝施工開挖面；根據(jù)控制點(diǎn)的編錄坐標(biāo)，對拍攝到的數(shù)碼圖像進(jìn)行幾何校正處理；在ACAD中自動(dòng)插入校正后的圖像作為地質(zhì)編錄圖的背景；現(xiàn)場編輯處理地質(zhì)編錄圖并進(jìn)行地質(zhì)信息數(shù)字化采集。本方法提高了地質(zhì)編錄圖的精度，優(yōu)化了施工地質(zhì)編錄工序，提高了工作效率。
【專利說明】基于windows的平板式施工地質(zhì)可視化快速編錄方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及地質(zhì)勘探【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于windows操作系統(tǒng)的便攜平板式施工地質(zhì)可視化快速編錄方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國水利水電事業(yè)的不斷發(fā)展，以及現(xiàn)代化施工和信息化管理技術(shù)的推進(jìn)，在大中型水利水電工程建設(shè)過程中，地質(zhì)專業(yè)需對現(xiàn)場作出快速反應(yīng)，以便協(xié)同設(shè)計(jì)、施工等專業(yè)及時(shí)處理若干潛在的特殊地質(zhì)問題，確保工程安全和正常施工。
[0003]施工地質(zhì)編錄是施工階段地質(zhì)工作中一項(xiàng)不可缺少的極為重要的內(nèi)容，傳統(tǒng)的施工地質(zhì)編錄工作，以“手工+羅盤+皮尺”的外業(yè)作業(yè)模式，即通過皮尺確定結(jié)構(gòu)面的相對位置、延伸長度、厚度、間距等幾何特征，現(xiàn)場在紙上勾繪結(jié)構(gòu)面輪廓線；使用地質(zhì)羅盤獲取結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀信息，然后通過計(jì)算機(jī)掃描矢量化現(xiàn)場紙質(zhì)圖件。這種方法需要投入大量的人力，耗費(fèi)大量的時(shí)間來完成，效率較低，而且不能直觀地反映現(xiàn)場的地形、地貌等，難以保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。另外，隨著工程建設(shè)規(guī)模越來越大，邊坡越挖越高，開挖速度越來越快，在施工過程中開挖、運(yùn)渣、支護(hù)往往又是同時(shí)進(jìn)行，因此很難為地質(zhì)人員提供充裕的時(shí)間和安全的空間進(jìn)行詳細(xì)的現(xiàn)場地質(zhì)編錄，特別是在高陡邊坡開挖過程中，現(xiàn)場獲取開挖邊坡的巖體結(jié)構(gòu)信息，難度是相當(dāng)大的。面對快速開挖形成的高陡邊坡，如何快速完成相關(guān)的地質(zhì)編錄工作，如何減少對施工的影響以及對工作人員的安全隱患，如何在艱苦的環(huán)境條件下提高施工地質(zhì)編錄工作的效率和精度，都需要引進(jìn)快速高效，且對地形條件有很強(qiáng)適宜性的現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查技術(shù)。
[0004]目前，雖有很多基于數(shù)字影像的各種編錄方案或設(shè)想，結(jié)合攝影、錄相等手段，真實(shí)、全面、立體地記錄施工現(xiàn)場，但是拍攝的普通照片只是一種寫真資料，雖能真實(shí)、全面、立體地記錄施工現(xiàn)場，只能定性分析地質(zhì)現(xiàn)象，無法定量分析地質(zhì)構(gòu)造，不能克服普通數(shù)字影像量測性能差的缺點(diǎn)，特別是未能較好地結(jié)合CAD成圖技術(shù)，需要在施工現(xiàn)場與辦公室之間來回工作，未能實(shí)現(xiàn)一個(gè)較為完善的攝影地質(zhì)編錄系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種基于windows平板電腦的快速可視化現(xiàn)場施工地質(zhì)編錄方法，它將測量、數(shù)碼照相、ACAD繪圖和地質(zhì)記錄相結(jié)合，可在施工現(xiàn)場快速一次性完成帶施工開挖面影像圖的ACAD矢量化地質(zhì)編錄圖及地質(zhì)信息現(xiàn)場一次性錄入平板電腦。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
一種基于windows的平板式施工地質(zhì)可視化快速編錄方法,包括以下步驟:
1)在施工開挖面上布設(shè)控制點(diǎn)，所述控制點(diǎn)作為地質(zhì)編錄圖邊框控制點(diǎn)；
2)用全站儀測量控制點(diǎn)三維坐標(biāo)；
3)根據(jù)控制點(diǎn)及設(shè)計(jì)方案分析確定施工地質(zhì)編錄平面，建立編錄坐標(biāo)系； 4)采用工程地質(zhì)編錄程序，將控制點(diǎn)三維坐標(biāo)自動(dòng)換算為編錄坐標(biāo)，在ACAD中自動(dòng)繪制地質(zhì)編錄圖邊框；
5)用數(shù)碼相機(jī)對已布設(shè)控制點(diǎn)的開挖面進(jìn)行拍攝，每幅圖像應(yīng)至少包含四個(gè)控制點(diǎn)，相鄰圖像應(yīng)有重疊；并對照片依次編號；
6)根據(jù)控制點(diǎn)的編錄坐標(biāo)，對拍攝到的數(shù)碼圖像進(jìn)行幾何校正處理；
7)根據(jù)控制點(diǎn)的編錄坐標(biāo)，在ACAD中自動(dòng)插入校正后的圖像作為地質(zhì)編錄圖的背景；
8)現(xiàn)場編輯處理施工地質(zhì)編錄圖并進(jìn)行地質(zhì)信息數(shù)字化采集。
[0007]按上述方案，所述步驟3)中，建立編錄坐標(biāo)系的方法為:根據(jù)設(shè)計(jì)方案及施工開挖情況，采用工程地質(zhì)編錄程序，分析找出合適的三個(gè)點(diǎn)確定施工地質(zhì)編錄平面，編錄坐標(biāo)系以該平面作為XOY面；正視該面，以三個(gè)點(diǎn)中的左下點(diǎn)作為原點(diǎn)；以該平面與水平面的交線作X軸，向右為正，Y軸沿三個(gè)點(diǎn)中的上部點(diǎn)方向?yàn)檎?br> [0008]按上述方案，所述步驟4)中，控制點(diǎn)的三維坐標(biāo)換算為編錄坐標(biāo)后，采用施工地質(zhì)編錄程序，在ACAD中自動(dòng)標(biāo)注控制點(diǎn)并連線繪制地質(zhì)編錄圖邊框。
[0009]按上述方案，所述步驟7)中，米用施工地質(zhì)編錄程序，將校正后的圖像自動(dòng)按編錄坐標(biāo)匹配后插入到地質(zhì)編錄圖中。
[0010]按上述方案，所述步驟8)中，在現(xiàn)場，施工地質(zhì)編錄的具體步驟為:在平板電腦上打開ACAD軟件，生成編錄圖邊框，插入施工開挖面的數(shù)碼圖像作為背景，直接勾繪、標(biāo)注地層巖性、斷層、裂隙、軟弱夾層、不利結(jié)構(gòu)面組合塊體等地質(zhì)信息；再打開施工地質(zhì)編錄程序，錄入相關(guān)的地質(zhì)描述信息，形成包含施工開挖面圖像信息的地質(zhì)編錄圖。
[0011]按上述方案，所述步驟5)中，根據(jù)施工開挖面的大小及拍攝精度設(shè)定拍攝步長。
[0012]按上述方案，所述步驟5)中，用數(shù)碼相機(jī)按幅面進(jìn)行拍攝時(shí)，數(shù)碼相機(jī)鏡頭與開挖面保持垂直，拍攝點(diǎn)距離施工開挖面5m。
[0013]本發(fā)明是一種快速、高效、準(zhǔn)確、便于成果管理、信息查詢的地質(zhì)編錄新技術(shù)。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是:
1.采用本發(fā)明方法，借助基于Windows操作系統(tǒng)的便攜式平板電腦，在施工現(xiàn)場即可進(jìn)行地質(zhì)信息數(shù)字化采集、一次性生成數(shù)字化地質(zhì)編錄圖，大大提高了工作效率，克服了傳統(tǒng)方式需要多次往返辦公室繪制編錄圖，無法一次性生成數(shù)字化地質(zhì)編錄圖的缺點(diǎn)。
[0014]2.本發(fā)明根據(jù)施工開挖情況及設(shè)計(jì)方案確定施工地質(zhì)編錄平面，建立編錄坐標(biāo)系，在ACAD中自動(dòng)繪制地質(zhì)編錄圖邊框，自動(dòng)插入校正后的施工開挖面的數(shù)碼照片，直接勾繪、標(biāo)注地層巖性、斷層、裂隙、不利結(jié)構(gòu)面等地質(zhì)信息，免去了手工測繪需要在紙質(zhì)上描圖再掃描矢量化的步驟，大大提高了地質(zhì)編錄圖的精度。
[0015]3.本發(fā)明根據(jù)控制點(diǎn)的編錄坐標(biāo)對拍攝的數(shù)碼照片進(jìn)行幾何校正，并按比例及編錄坐標(biāo)自動(dòng)插入到ACAD圖中；改變了傳統(tǒng)的靠匹配相同點(diǎn)的照片拼接方式，精度更高、速度更快。
[0016]【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中:
圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的步驟流程圖； 圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的施工地質(zhì)編錄圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0019]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0020]如圖1所示，一種水利水電工程施工地質(zhì)編錄方法，主要包括以下步驟:
作業(yè)準(zhǔn)備:
設(shè)備及器材準(zhǔn)備:專用平板電腦；數(shù)碼照相機(jī)(17_廣角鏡頭)及三角架；全站儀；噴漆設(shè)備；
1)在平板電腦上打開ACAD軟件，將設(shè)計(jì)開挖面數(shù)據(jù)輸入平板電腦，在施工開挖面上布設(shè)控制點(diǎn)；
2)采用風(fēng)槍及清水沖洗干凈施工開挖面；
3)根據(jù)開挖面的大小及拍攝精度設(shè)定拍攝步長，一般采用7X 12m分幅，采用噴漆設(shè)備對每幅開挖面(每幅圖像拍攝范圍)標(biāo)記四個(gè)測量標(biāo)識點(diǎn)，對每個(gè)標(biāo)識點(diǎn)進(jìn)行編號。
[0021]測量及數(shù)碼拍攝部分:
4)用全站儀對油漆標(biāo)示點(diǎn)進(jìn)行三維坐標(biāo)測量并記錄，測量點(diǎn)編號規(guī)范并唯一；
5)用數(shù)碼照相機(jī)按幅面對已標(biāo)記油漆點(diǎn)的幅面按序進(jìn)行拍攝，拍攝的每幅圖像應(yīng)覆蓋四個(gè)油漆標(biāo)志點(diǎn)，圖像幅面大于所劃分的矩形幅面，相鄰各圖像前后上下通過標(biāo)記點(diǎn)相互銜接，鏡頭與開挖面保持垂直，拍攝點(diǎn)距離施工開挖面5m ；
6)照片按幅面命名，名字唯一，每幅照片上的標(biāo)記點(diǎn)與測量點(diǎn)編號一致。
[0022]坐標(biāo)換算及坐標(biāo)點(diǎn)生成標(biāo)識點(diǎn)分布示意圖
7)用USB接口線將全站儀與平板電腦連接，把測點(diǎn)坐標(biāo)文件輸入到平板電腦；根據(jù)需要，在所有測量標(biāo)識點(diǎn)選取四個(gè)測量標(biāo)識點(diǎn)為設(shè)計(jì)邊框點(diǎn)，作為整個(gè)編錄面的參考面控制點(diǎn)，獲得編錄面的設(shè)計(jì)邊框；
8)根據(jù)控制點(diǎn)及設(shè)計(jì)方案分析確定施工地質(zhì)編錄平面，建立編錄坐標(biāo)系；建立編錄坐標(biāo)系的過程為:根據(jù)設(shè)計(jì)方案及施工開挖情況，采用工程地質(zhì)編錄程序，分析找出合適的三個(gè)點(diǎn)確定施工地質(zhì)編錄平面，編錄坐標(biāo)系以該平面作為XOY面；正視該面，以三個(gè)點(diǎn)中的左下點(diǎn)作為原點(diǎn)；以該平面與水平面的交線作X軸，向右為正，Y軸沿三個(gè)點(diǎn)中的上部點(diǎn)方向?yàn)檎?br> [0023]9)米用工程地質(zhì)編錄程序，將控制點(diǎn)二維坐標(biāo)自動(dòng)換算為編錄坐標(biāo)，在ACAD中自動(dòng)繪制地質(zhì)編錄圖邊框；下表為部分測量標(biāo)識點(diǎn)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換表:
【權(quán)利要求】
1.一種基于windows的平板式現(xiàn)場施工地質(zhì)可視化快速編錄方法,其特征在于,包括以下步驟: 1)在施工開挖面上布設(shè)控制點(diǎn)，所述控制點(diǎn)作為地質(zhì)編錄圖邊框控制點(diǎn)； 2)用全站儀測量控制點(diǎn)三維坐標(biāo)； 3)根據(jù)控制點(diǎn)及設(shè)計(jì)方案分析確定施工地質(zhì)編錄平面，建立編錄坐標(biāo)系； 4)采用工程地質(zhì)編錄程序，將控制點(diǎn)三維坐標(biāo)自動(dòng)換算為編錄坐標(biāo)，在ACAD中自動(dòng)繪制地質(zhì)編錄圖邊框； 5)用數(shù)碼相機(jī)對已布設(shè)控制點(diǎn)的開挖面進(jìn)行拍攝，每幅圖像應(yīng)至少包含四個(gè)控制點(diǎn)，相鄰圖像應(yīng)有重疊；并對照片依次編號； 6)根據(jù)控制點(diǎn)的編錄坐標(biāo)，采用VPstudio軟件對拍攝到的數(shù)碼圖像進(jìn)行幾何校正處理； 7)根據(jù)控制點(diǎn)的編錄坐標(biāo)，在ACAD中自動(dòng)插入校正后的圖像作為地質(zhì)編錄圖的背景； 8 )現(xiàn)場編輯處理施工地質(zhì)編錄圖并進(jìn)行地質(zhì)信息數(shù)字化采集。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可視化快速編錄方法，其特征在于，所述步驟3)中，建立編錄坐標(biāo)系的方法為:根據(jù)設(shè)計(jì)方案及施工開挖情況，采用自編的工程地質(zhì)編錄程序，分析找出合適的三個(gè)點(diǎn)確定施工地質(zhì)編錄平面，編錄坐標(biāo)系以該平面作為XOY面；正視該面，以三個(gè)點(diǎn)中的左下點(diǎn)作為原點(diǎn)；以該平面與水平面的交線作X軸，向右為正，Y軸沿三個(gè)點(diǎn)中的上部點(diǎn)方向?yàn)檎?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可視化快速編錄方法，其特征在于，所述步驟4)中，控制點(diǎn)的三維坐標(biāo)換算為編錄坐標(biāo)后，采用施工地質(zhì)編錄程序，在ACAD中自動(dòng)標(biāo)注控制點(diǎn)并連線繪制地質(zhì)編錄圖邊框。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可視化快速編錄方法，其特征在于，所述步驟7)中，采用施工地質(zhì)編錄程序，將校正后的圖像自動(dòng)按編錄坐標(biāo)插入到地質(zhì)編錄圖中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可視化快速編錄方法，其特征在于，所述步驟8)中，在現(xiàn)場，施工地質(zhì)編錄的具體步驟為:在平板電腦上打開ACAD軟件，生成編錄圖邊框，插入施工開挖面的數(shù)碼圖像作為背景，直接勾繪、標(biāo)注地層巖性、斷層、裂隙、軟弱夾層、不利結(jié)構(gòu)面組合塊體等地質(zhì)信息；再打開施工地質(zhì)編錄程序，錄入相關(guān)的地質(zhì)描述信息，形成包含施工開挖面圖像息的地質(zhì)編錄圖。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可視化快速編錄方法，其特征在于，所述步驟5)中，根據(jù)施工開挖面的大小及拍攝精度設(shè)定拍攝步長。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可視化快速編錄方法，其特征在于，所述步驟5)中，用數(shù)碼相機(jī)按幅面進(jìn)行拍攝時(shí)，數(shù)碼相機(jī)鏡頭與開挖面保持垂直，拍攝點(diǎn)距離施工開挖面5m。
【文檔編號】G01C11/00GK103808306SQ201410039112
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年1月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月27日
【發(fā)明者】陳又華, 廖立兵, 段建肖, 潘金鶴, 肖云華, 郝文忠, 王吉亮, 蔡毅, 陳向陽, 胡振柱, 劉承新, 謝天琦 申請人:長江三峽勘測研究院有限公司（武漢）