侯宇徽，宋德坤，李建宇，郭秋志

(吉林建筑大學(xué) 測繪與勘查工程學(xué)院，吉林 長春 130118)

0 前 言

巖體內(nèi)部廣泛分布的節(jié)理裂隙等不連續(xù)面使其物理力學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)出明顯的結(jié)構(gòu)效應(yīng)，采集巖體結(jié)構(gòu)面幾何信息并分析結(jié)構(gòu)面的分布組合規(guī)律是研究巖體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)面測量方法不但工作量大、效力低、耗時(shí)長，而且由于其需要接觸式測量，對(duì)于高陡邊坡難以完成測量任務(wù)。另外，對(duì)于高陡邊坡、深大礦井和礦山等作業(yè)現(xiàn)場，巖體的崩塌、礦井的巖爆和礦山爆破等還將對(duì)測量人員造成人身危害。因此，在現(xiàn)代大型工程中，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)面測量方法常常遇到困難[1-2]。三維激光掃描技術(shù)是近年來發(fā)展起來的新興技術(shù)，給三維空間信息的獲取提供了新的技術(shù)手段，是傳統(tǒng)的地質(zhì)勘察方法的有益補(bǔ)充。三維激光掃描技術(shù)具有的高效率、高精度的技術(shù)優(yōu)勢，為測量結(jié)構(gòu)面提供了新的解決途徑[3-6]。本文以某巖質(zhì)邊坡為例，探討基于三維激光掃描技術(shù)獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)提取巖體結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀的技術(shù)方法。

1 基于三維激光點(diǎn)云提取巖體結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀

1)獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)。采用Z+F三維激光掃描儀的彩色掃描功能，進(jìn)行5個(gè)測站數(shù)據(jù)采集，每個(gè)測站大約用時(shí)5 min。

2)數(shù)據(jù)預(yù)處理。導(dǎo)出掃描獲取的數(shù)據(jù)，使用JRC軟件進(jìn)行點(diǎn)云拼接，并通過預(yù)配準(zhǔn)和點(diǎn)云對(duì)點(diǎn)云配準(zhǔn)兩個(gè)步驟進(jìn)行配準(zhǔn)。配準(zhǔn)誤差達(dá)到1 cm以內(nèi)后導(dǎo)出格式為.asc的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，如圖1所示。

圖1 某邊坡坡面三維激光掃描數(shù)據(jù)

3)利用CloudCo mpare軟件提取結(jié)構(gòu)面信息。將拼接好的點(diǎn)云數(shù)據(jù)導(dǎo)入CloudCo mpare軟件中，然后在點(diǎn)云模型中選取某一結(jié)構(gòu)面，運(yùn)用CloudCo mpare軟件中的(Tools-Fit-Plane)功能直接從數(shù)據(jù)欄中讀取出所測量面的產(chǎn)狀信息，并進(jìn)行記錄，如圖2所示。

圖2 利用CloudCo mpare軟件讀取巖體結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀

按上述步驟，共提取204條結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀，見表1。

表1 CloudCo mpare軟件中讀取的巖體結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀信息(部分)

2 結(jié) 論

利用三維激光掃描技術(shù)獲取巖質(zhì)邊坡坡面點(diǎn)云數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上提取邊坡巖體結(jié)構(gòu)面幾何數(shù)據(jù)，這種結(jié)構(gòu)面幾何參數(shù)的識(shí)別方法可以有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)采集方法的工作效率低、工作范圍受限等不足。本文介紹了利用CloudCo mpare軟件處理點(diǎn)云數(shù)據(jù)并提取巖體結(jié)構(gòu)面的基本步驟，對(duì)某邊坡巖體結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀進(jìn)行提取，與現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果吻合，驗(yàn)證了此方法的可靠性?？稍诖嘶A(chǔ)上，嘗試提取結(jié)構(gòu)面的跡長、粗糙起伏程度等其他幾何參數(shù)。綜上可知，三維激光掃描技術(shù)在獲取巖體結(jié)構(gòu)面幾何參數(shù)方面應(yīng)用前景十分廣闊。

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