一種基于三維激光掃描技術(shù)的結(jié)構(gòu)面測量方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及工程地質(zhì)勘察領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)面測量技術(shù)，其公開了一種基于三維激光掃描技術(shù)的結(jié)構(gòu)面測量方法，解決傳統(tǒng)技術(shù)中對巖體結(jié)構(gòu)面測量方式存在的工作時間長、效率低的問題。本發(fā)明利用三維激光掃描技術(shù)獲取調(diào)查窗口巖體表面激光點云，利用數(shù)碼相機獲取巖體表面真彩色數(shù)碼照片，通過三維激光點云及真彩色數(shù)碼照片識別結(jié)構(gòu)面，計算結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀，生產(chǎn)結(jié)構(gòu)面出露線，測量結(jié)構(gòu)面的長度、間距、連通率等。本發(fā)明適用于巖體結(jié)構(gòu)面測量。
【專利說明】一種基于三維激光掃描技術(shù)的結(jié)構(gòu)面測量方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工程地質(zhì)勘察領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)面測量技術(shù)，具體涉及一種基于三維激光掃描技術(shù)的結(jié)構(gòu)面測量方法。

【背景技術(shù)】
[0002]巖體結(jié)構(gòu)面測量是地質(zhì)野外工作的主要工作內(nèi)容之一，具體的調(diào)查內(nèi)容包括結(jié)構(gòu)面組數(shù)、產(chǎn)狀、長度、間距、連通率、性狀等；目前常用的方法是利用羅盤及皮尺逐一人工測量，然后數(shù)字化，該方法野外工作時間長，效率低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提出一種基于三維激光掃描技術(shù)的結(jié)構(gòu)面測量方法，解決傳統(tǒng)技術(shù)中對巖體結(jié)構(gòu)面測量方式存在的工作時間長、效率低的問題。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種基于三維激光掃描技術(shù)的結(jié)構(gòu)面測量方法，包括以下步驟:
[0005]A.選定調(diào)查窗口 ；
[0006]B.利用三維激光掃描儀掃描調(diào)查窗口，獲得調(diào)查窗口的點云數(shù)據(jù)；
[0007]C.利用數(shù)碼相機拍攝調(diào)查窗口，獲得調(diào)查窗口的數(shù)碼照片；
[0008]D.利用點云數(shù)據(jù)疊加數(shù)碼照片還原調(diào)查窗口的真實三維影像，并依此勾勒出具體結(jié)構(gòu)面；
[0009]E.基于獲取的具體結(jié)構(gòu)面，測量其相關(guān)參數(shù)。
[0010]具體的，步驟A中，所述選定調(diào)查窗口的方式為:
[0011]在平硐內(nèi)選取5m長，2m高的范圍作為調(diào)查窗口。
[0012]具體的，步驟D中，所述利用點云數(shù)據(jù)疊加數(shù)碼照片還原調(diào)查窗口的真實三維影像，并依此勾勒出具體結(jié)構(gòu)面的方法為:
[0013]Dl.將三維點云及數(shù)碼照片疊加形成調(diào)查窗口的真彩色三維模型；
[0014]D2.根據(jù)激光點云中激光點的明暗程度初步確定線狀或面狀的結(jié)構(gòu)面；
[0015]D3.對比照數(shù)碼照片，勾勒出具體的每一個結(jié)構(gòu)面。
[0016]具體的，步驟E中，所述相關(guān)參數(shù)包括:產(chǎn)狀、長度、間距、連通率。
[0017]具體的，對于產(chǎn)狀的獲取方法:
[0018]在確定的結(jié)構(gòu)面上選取3個以上激光點，計算出結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀。
[0019]具體的，對于長度的獲取方法:
[0020]對于表現(xiàn)為線狀的結(jié)構(gòu)面直接查詢其長度，對于表現(xiàn)為面狀的結(jié)構(gòu)面則測量其最大長度作為其長度。
[0021]具體的，對于間距的獲取方法:
[0022]首先，測量相臨結(jié)構(gòu)面在點云表面的可視間距，然后，根據(jù)結(jié)構(gòu)面與點云表面的夾角及結(jié)構(gòu)面可視間距計算結(jié)構(gòu)面的真實間距。
[0023]具體的，對于連通率的獲取方法:
[0024]首先，將各組結(jié)構(gòu)面投影到平洞軸線上，然后，將裂隙的投影長度累加，然后除以調(diào)查窗口長度，得到該組裂隙的連通率。
[0025]本發(fā)明的有益效果是:
[0026]I)減少野外工作時間:直接通過三維激光掃描獲取調(diào)查窗口的所有結(jié)構(gòu)面的幾何特征，不需人工逐條測量；
[0027]2)全過程數(shù)字化:掃描后的成果為數(shù)字化點云，直接進入CAD軟件進行后期的產(chǎn)狀、跡長、間距、連通率統(tǒng)計。

【具體實施方式】
[0028]本發(fā)明旨在提出一種基于三維激光掃描技術(shù)的結(jié)構(gòu)面測量方法，解決傳統(tǒng)技術(shù)中對巖體結(jié)構(gòu)面測量方式存在的工作時間長、效率低的問題。其核心思想為:直接通過三維激光掃描獲取調(diào)查窗口的所有結(jié)構(gòu)面的點云數(shù)據(jù)，再結(jié)合數(shù)碼相機拍攝的數(shù)碼相片還原調(diào)查窗口的真實三維影像，并依此勾勒出具體結(jié)構(gòu)面，然后基于獲取的結(jié)構(gòu)面測量其相關(guān)參數(shù)。
[0029]實施例:
[0030]本例中的基于三維激光掃描技術(shù)的結(jié)構(gòu)面測量方法包括以下步驟:
[0031]1、選取調(diào)查窗口:
[0032]在平硐內(nèi)選取5m長，2m高的范圍作為調(diào)查窗口。
[0033]2、三維數(shù)據(jù)獲取:
[0034](I)利用三維激光掃描儀掃描調(diào)查窗口，獲得調(diào)查窗口的點云數(shù)據(jù)；
[0035](2)利用數(shù)碼相機拍攝調(diào)查窗口，獲得調(diào)查窗口的數(shù)碼照片；
[0036](3)將三維點云及數(shù)碼照片疊加形成調(diào)查窗口的真彩色三維模型。
[0037]3、跡線識別:
[0038](I)、根據(jù)激光點云中激光點的明暗程度初步確定線狀或面狀的結(jié)構(gòu)面；
[0039](2)、對比照數(shù)碼照片，勾勒出具體的每一條結(jié)構(gòu)面。
[0040]4、產(chǎn)狀獲取:
[0041]在確定的結(jié)構(gòu)面上選取3個以上激光點，計算出結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀。
[0042]5、長度的獲取:
[0043](I)表現(xiàn)為線狀的結(jié)構(gòu)面直接查詢其長度；
[0044](2)表現(xiàn)為面狀的結(jié)構(gòu)面則測量其最大長度作為其長度。
[0045]6、間距的獲取:
[0046](I)測量相臨結(jié)構(gòu)面在點云表面的可視間距；
[0047](2)根據(jù)結(jié)構(gòu)面與點云表面的夾角及結(jié)構(gòu)面可視間距計算結(jié)構(gòu)面的真實間距。
[0048]7、連通率計算:
[0049](I)將各組結(jié)構(gòu)面投影到平洞軸線上；
[0050](2)將裂隙的投影長度累加，然后除以調(diào)查窗口長度，得到該組裂隙的連通率。
【權(quán)利要求】
1.一種基于三維激光掃描技術(shù)的結(jié)構(gòu)面測量方法，其特征在于，包括以下步驟: A.選定調(diào)查窗口； B.利用三維激光掃描儀掃描調(diào)查窗口，獲得調(diào)查窗口的點云數(shù)據(jù)； C.利用數(shù)碼相機拍攝調(diào)查窗口，獲得調(diào)查窗口的數(shù)碼照片； D.利用點云數(shù)據(jù)疊加數(shù)碼照片還原調(diào)查窗口的真實三維影像，并依此勾勒出具體結(jié)構(gòu)面； E.基于獲取的具體結(jié)構(gòu)面，測量其相關(guān)參數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于三維激光掃描技術(shù)的結(jié)構(gòu)面測量方法，其特征在于，步驟A中，所述選定調(diào)查窗口的方式為: 在平硐內(nèi)選取5m長，2m高的范圍作為調(diào)查窗口。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于三維激光掃描技術(shù)的結(jié)構(gòu)面測量方法，其特征在于，步驟D中，所述利用點云數(shù)據(jù)疊加數(shù)碼照片還原調(diào)查窗口的真實三維影像，并依此勾勒出具體結(jié)構(gòu)面的方法為: Dl.將三維點云及數(shù)碼照片疊加形成調(diào)查窗口的真彩色三維模型； D2.根據(jù)激光點云中激光點的明暗程度初步確定線狀或面狀的結(jié)構(gòu)面； D3.對比照數(shù)碼照片，勾勒出具體的每一個結(jié)構(gòu)面。
4.如權(quán)利要求1所述的一種基于三維激光掃描技術(shù)的結(jié)構(gòu)面測量方法，其特征在于，步驟E中，所述相關(guān)參數(shù)包括:產(chǎn)狀、長度、間距、連通率。
5.如權(quán)利要求4所述的一種基于三維激光掃描技術(shù)的結(jié)構(gòu)面測量方法，其特征在于，對于產(chǎn)狀的獲取方法: 在確定的結(jié)構(gòu)面上選取3個以上激光點，計算出結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀。
6.如權(quán)利要求4所述的一種基于三維激光掃描技術(shù)的結(jié)構(gòu)面測量方法，其特征在于，對于長度的獲取方法: 對于表現(xiàn)為線狀的結(jié)構(gòu)面直接查詢其長度，對于表現(xiàn)為面狀的結(jié)構(gòu)面則測量其最大長度作為其長度。
7.如權(quán)利要求4所述的一種基于三維激光掃描技術(shù)的結(jié)構(gòu)面測量方法，其特征在于，對于間距的獲取方法: 首先，測量相臨結(jié)構(gòu)面在點云表面的可視間距，然后，根據(jù)結(jié)構(gòu)面與點云表面的夾角及結(jié)構(gòu)面可視間距計算結(jié)構(gòu)面的真實間距。
8.如權(quán)利要求4所述的一種基于三維激光掃描技術(shù)的結(jié)構(gòu)面測量方法，其特征在于，對于連通率的獲取方法: 首先，將各組結(jié)構(gòu)面投影到平洞軸線上，然后，將裂隙的投影長度累加，然后除以調(diào)查窗口長度，得到該組裂隙的連通率。
【文檔編號】G01C11/00GK104482922SQ201510025427
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2015年1月19日 優(yōu)先權(quán)日:2015年1月19日
【發(fā)明者】李華 申請人:中國電建集團成都勘測設(shè)計研究院有限公司