平硐勘察中硐壁三維模型重構(gòu)研究.pdf

1、項(xiàng)目研究針對(duì)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(diǎn),提出了一種新的方法,即攝影測(cè)量與激光掃描聯(lián)合進(jìn)行硐室三維模型構(gòu)建,報(bào)告中詳細(xì)闡述了其理論基礎(chǔ)和相應(yīng)的實(shí)施方法。項(xiàng)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(wèn)題。該課題研究過(guò)程中,通過(guò)獲取硐壁地形和影像數(shù)據(jù),建立了一個(gè)基于勘察目標(biāo)的數(shù)據(jù)挖掘和分析平臺(tái),在該平臺(tái)的支持下可以進(jìn)行空間測(cè)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(guò)程中根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)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(yàn)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(yàn)。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(chǎng)平硐。試驗(yàn)過(guò)程中,采用自主研制開發(fā)的設(shè)備進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)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(shí)際硐壁地形和紋理特征的3維模型。

3、試驗(yàn)結(jié)果表明:課題研究基于光學(xué)測(cè)量原理、激光掃描幾何原理,集合了電子學(xué)、計(jì)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(duì)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(jì)算、結(jié)果的準(zhǔn)確分析提供強(qiáng)有力的平臺(tái)。綜上所述,該課題研究取得了以下成果:
　　 1.采用光學(xué)測(cè)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(bào)告中詳細(xì)分析和推演了相關(guān)的原理和實(shí)施步驟,并從理論和工程實(shí)例兩個(gè)方面分析和驗(yàn)證了該方法

4、的可行性。
　　 2.測(cè)量過(guò)程中需要對(duì)大量的采樣點(diǎn)進(jìn)行掃描,要求測(cè)量結(jié)果具有很高的精度,且不能影響到數(shù)據(jù)的及時(shí)采集和傳輸,因此對(duì)整個(gè)硬件和軟件設(shè)計(jì)提出了很高的要求,是項(xiàng)目研究中極困難但必須解決的問(wèn)題。在設(shè)備研發(fā)過(guò)程中,進(jìn)行了多次反復(fù)試驗(yàn)和改進(jìn),特別是為了保證精度,直接深入到計(jì)算機(jī)底層硬件進(jìn)行控制,通過(guò)對(duì)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(wèn)題。
　　 3.在設(shè)備運(yùn)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(gè)硬件能夠相互協(xié)調(diào),達(dá)到穩(wěn)定高效運(yùn)行的目的。
　　 4.在參考大量資料和工程實(shí)例的基礎(chǔ)上,結(jié)合課題中研究對(duì)象的特殊性,針對(duì)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(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)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