[发明专利]一种基于三维激光扫描技术的结构面测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及工程地质勘察领域的结构面测量技术，具体涉及一种基于三维激光扫描技术的结构面测量方法。

背景技术

岩体结构面测量是地质野外工作的主要工作内容之一，具体的调查内容包括结构面组数、产状、长度、间距、连通率、性状等；目前常用的方法是利用罗盘及皮尺逐一人工测量，然后数字化，该方法野外工作时间长，效率低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提出一种基于三维激光扫描技术的结构面测量方法，解决传统技术中对岩体结构面测量方式存在的工作时间长、效率低的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于三维激光扫描技术的结构面测量方法，包括以下步骤：

A.选定调查窗口；

B.利用三维激光扫描仪扫描调查窗口，获得调查窗口的点云数据；

C.利用数码相机拍摄调查窗口，获得调查窗口的数码照片；

D.利用点云数据叠加数码照片还原调查窗口的真实三维影像，并依此勾勒出具体结构面；

E.基于获取的具体结构面，测量其相关参数。

具体的，步骤A中，所述选定调查窗口的方式为：

在平硐内选取5m长，2m高的范围作为调查窗口。

具体的，步骤D中，所述利用点云数据叠加数码照片还原调查窗口的真实三维影像，并依此勾勒出具体结构面的方法为：

D1.将三维点云及数码照片叠加形成调查窗口的真彩色三维模型；

D2.根据激光点云中激光点的明暗程度初步确定线状或面状的结构面；

D3.对比照数码照片，勾勒出具体的每一个结构面。

具体的，步骤E中，所述相关参数包括：产状、长度、间距、连通率。

具体的，对于产状的获取方法：

在确定的结构面上选取3个以上激光点，计算出结构面的产状。

具体的，对于长度的获取方法：

对于表现为线状的结构面直接查询其长度，对于表现为面状的结构面则测量其最大长度作为其长度。

具体的，对于间距的获取方法：

首先，测量相临结构面在点云表面的可视间距，然后，根据结构面与点云表面的夹角及结构面可视间距计算结构面的真实间距。

具体的，对于连通率的获取方法：

首先，将各组结构面投影到平洞轴线上，然后，将裂隙的投影长度累加，然后除以调查窗口长度，得到该组裂隙的连通率。

本发明的有益效果是：

1)减少野外工作时间：直接通过三维激光扫描获取调查窗口的所有结构面的几何特征，不需人工逐条测量；

2)全过程数字化：扫描后的成果为数字化点云，直接进入CAD软件进行后期的产状、迹长、间距、连通率统计。

具体实施方式

本发明旨在提出一种基于三维激光扫描技术的结构面测量方法，解决传统技术中对岩体结构面测量方式存在的工作时间长、效率低的问题。其核心思想为：直接通过三维激光扫描获取调查窗口的所有结构面的点云数据，再结合数码相机拍摄的数码相片还原调查窗口的真实三维影像，并依此勾勒出具体结构面，然后基于获取的结构面测量其相关参数。

实施例：

本例中的基于三维激光扫描技术的结构面测量方法包括以下步骤：

1、选取调查窗口：

在平硐内选取5m长，2m高的范围作为调查窗口。

2、三维数据获取：

(1)利用三维激光扫描仪扫描调查窗口，获得调查窗口的点云数据；

(2)利用数码相机拍摄调查窗口，获得调查窗口的数码照片；

(3)将三维点云及数码照片叠加形成调查窗口的真彩色三维模型。

3、迹线识别：

(1)、根据激光点云中激光点的明暗程度初步确定线状或面状的结构面；

(2)、对比照数码照片，勾勒出具体的每一条结构面。

4、产状获取：

在确定的结构面上选取3个以上激光点，计算出结构面的产状。

5、长度的获取：

(1)表现为线状的结构面直接查询其长度；

(2)表现为面状的结构面则测量其最大长度作为其长度。

6、间距的获取：

(1)测量相临结构面在点云表面的可视间距；

(2)根据结构面与点云表面的夹角及结构面可视间距计算结构面的真实间距。

7、连通率计算：

(1)将各组结构面投影到平洞轴线上；

(2)将裂隙的投影长度累加，然后除以调查窗口长度，得到该组裂隙的连通率。