平硐勘察中硐壁三維模型重構研究.pdf

1、項目研究針對現有平硐勘察手段資料收集不全面、勘察結果不能系統(tǒng)反映工程地質狀況的缺點,提出了一種新的方法,即攝影測量與激光掃描聯合進行硐室三維模型構建,報告中詳細闡述了其理論基礎和相應的實施方法。項目研究的目的在于更全面、準確、高效地解決相關領域中工程地質勘察問題。該課題研究過程中,通過獲取硐壁地形和影像數據,建立了一個基于勘察目標的數據挖掘和分析平臺,在該平臺的支持下可以進行空間測量、三維模型構建、數據分析體系建立等一系列相關工作。硐室

2、的地形數據采用高速激光掃描的方法獲取,表面影像數據采用光學成像的方法獲取。研究過程中根據現場測量得到的數據還原硐室的空間坐標,并根據光路還原原理進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備的可靠性,前后進行了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)的設備進行了現場影像及地形數據采集,并根據采集到的數據建立了基于實際硐壁地形和紋理特征的3維模型。

3、試驗結果表明:課題研究基于光學測量原理、激光掃描幾何原理,集合了電子學、計算機、精密光學等一系列技術發(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特征,并為后續(xù)資料的完整保存、數據的準確計算、結果的準確分析提供強有力的平臺。綜上所述,該課題研究取得了以下成果:
　　 1.采用光學測量與激光掃描相結合的方法進行平硐的地質勘察。課題研究報告中詳細分析和推演了相關的原理和實施步驟,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行掃描,要求測量結果具有很高的精度,且不能影響到數據的及時采集和傳輸,因此對整個硬件和軟件設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。在設備研發(fā)過程中,進行了多次反復試驗和改進,特別是為了保證精度,直接深入到計算機底層硬件進行控制,通過對CPU、內存和顯卡等設備的優(yōu)化最終解決了數據的采集和傳輸問題。
　　 3.在設備運行模式控制、參數設置、數據采集、數據傳

5、輸方面進行了大量的優(yōu)化工作,采用了多種采集和傳輸模式,保證了在海量數據采集、傳輸的條件下,各個硬件能夠相互協(xié)調,達到穩(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上,結合課題中研究對象的特殊性,針對影像、地形數據的融合進行了深入的研究,提出了基于平硐勘察條件下的匹配依據,并進行了詳細的分析和推導,最后采用現場試驗驗證了其可行性和該方法適用的條件。
　　 5.參考相關研究成果,在構建三維模型的基礎上,推導得