平硐勘察中硐壁三維模型重構(gòu)研究.pdf

1、項目研究針對現(xiàn)有平硐勘察手段資料收集不全面、勘察結(jié)果不能系統(tǒng)反映工程地質(zhì)狀況的缺點,提出了一種新的方法,即攝影測量與激光掃描聯(lián)合進(jìn)行硐室三維模型構(gòu)建,報告中詳細(xì)闡述了其理論基礎(chǔ)和相應(yīng)的實施方法。項目研究的目的在于更全面、準(zhǔn)確、高效地解決相關(guān)領(lǐng)域中工程地質(zhì)勘察問題。該課題研究過程中,通過獲取硐壁地形和影像數(shù)據(jù),建立了一個基于勘察目標(biāo)的數(shù)據(jù)挖掘和分析平臺,在該平臺的支持下可以進(jìn)行空間測量、三維模型構(gòu)建、數(shù)據(jù)分析體系建立等一系列相關(guān)工作。硐室

2、的地形數(shù)據(jù)采用高速激光掃描的方法獲取,表面影像數(shù)據(jù)采用光學(xué)成像的方法獲取。研究過程中根據(jù)現(xiàn)場測量得到的數(shù)據(jù)還原硐室的空間坐標(biāo),并根據(jù)光路還原原理進(jìn)行地形和影像的匹配,以建立其三維虛擬模型。為了驗證該方法的可行性及設(shè)備的可靠性,前后進(jìn)行了2次系統(tǒng)試驗。一處為表面平滑的公路交通隧道,另一處為表面極不平整的采石場平硐。試驗過程中,采用自主研制開發(fā)的設(shè)備進(jìn)行了現(xiàn)場影像及地形數(shù)據(jù)采集,并根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)建立了基于實際硐壁地形和紋理特征的3維模型。

3、試驗結(jié)果表明:課題研究基于光學(xué)測量原理、激光掃描幾何原理,集合了電子學(xué)、計算機(jī)、精密光學(xué)等一系列技術(shù)發(fā)展的前沿,能夠快速、方便、完整地得到勘察對象的表面地質(zhì)特征,并為后續(xù)資料的完整保存、數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確計算、結(jié)果的準(zhǔn)確分析提供強(qiáng)有力的平臺。綜上所述,該課題研究取得了以下成果:
　　 1.采用光學(xué)測量與激光掃描相結(jié)合的方法進(jìn)行平硐的地質(zhì)勘察。課題研究報告中詳細(xì)分析和推演了相關(guān)的原理和實施步驟,并從理論和工程實例兩個方面分析和驗證了該方法

4、的可行性。
　　 2.測量過程中需要對大量的采樣點進(jìn)行掃描,要求測量結(jié)果具有很高的精度,且不能影響到數(shù)據(jù)的及時采集和傳輸,因此對整個硬件和軟件設(shè)計提出了很高的要求,是項目研究中極困難但必須解決的問題。在設(shè)備研發(fā)過程中,進(jìn)行了多次反復(fù)試驗和改進(jìn),特別是為了保證精度,直接深入到計算機(jī)底層硬件進(jìn)行控制,通過對CPU、內(nèi)存和顯卡等設(shè)備的優(yōu)化最終解決了數(shù)據(jù)的采集和傳輸問題。
　　 3.在設(shè)備運行模式控制、參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳

5、輸方面進(jìn)行了大量的優(yōu)化工作,采用了多種采集和傳輸模式,保證了在海量數(shù)據(jù)采集、傳輸?shù)臈l件下,各個硬件能夠相互協(xié)調(diào),達(dá)到穩(wěn)定高效運行的目的。
　　 4.在參考大量資料和工程實例的基礎(chǔ)上,結(jié)合課題中研究對象的特殊性,針對影像、地形數(shù)據(jù)的融合進(jìn)行了深入的研究,提出了基于平硐勘察條件下的匹配依據(jù),并進(jìn)行了詳細(xì)的分析和推導(dǎo),最后采用現(xiàn)場試驗驗證了其可行性和該方法適用的條件。
　　 5.參考相關(guān)研究成果,在構(gòu)建三維模型的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)得