宗俊秀

（江蘇省南京工程高等職業(yè)學校，江蘇 南京 211100）

0 引言

隨著科學技術的進一步發(fā)展，人們生活水平的不斷提升，對于水利水電、礦山開采方面的要求也不斷地提升。在實施工程建設之前需要對地質(zhì)實施合理的勘察，獲得大量的地質(zhì)勘察信息，判斷空間分布的形態(tài)，分析松動變形體規(guī)模等相關的內(nèi)容。尤其是一些山區(qū)的工程項目，不僅任務繁重，并且開挖、支護、運渣等工序都會存在一定的困難[1]。例如：水電工程在建設之前，電站的選址基本上都是處于高陡邊坡的環(huán)境當中，但是，在邊坡開挖之前，就需要對這些結(jié)構(gòu)信息實施合理的分析，并且探究其中的穩(wěn)定性。像游瑪爾擋水電站、西藏怒江流域羅拉、怒江橋電站等，坡高數(shù)百米，稍有差池，就會導致嚴重的后果出現(xiàn)，巖體結(jié)構(gòu)調(diào)查顯得特別的重要[2]。三維空間影像獲取的攝影測量技術與傳統(tǒng)的技術方式存在著較大的差異性。只有合理地使用這些三維數(shù)據(jù)并且完成信息的采集工作，那么才可以使用自身的優(yōu)勢，解決地質(zhì)測繪中存在的難題。

1 三維空間影像數(shù)據(jù)獲取

1.1 三維激光掃描點云數(shù)據(jù)獲取

在實踐過程中，應用三維空間影像技術，需要根據(jù)現(xiàn)場的情況踏勘，并且確定對應的范圍，了解現(xiàn)場的情況，尤其是一些掃描機位點的位置，只有合理地整合內(nèi)容，才可以滿足當前的發(fā)展計劃。之后，需要根據(jù)掃描的區(qū)域，確定對應的位置，并且合理地分析建筑物的目標遮擋關系，確定位點以后，設置坐標控制標靶。不管是相機參數(shù)，還是掃描的距離，都需要在高精度的基礎上進行坐標測量工作。在直觀的基礎上，加大信息的配合程度，建立科學的耦合目標，滿足信息細節(jié)的提取[3]。結(jié)合彩色信息的幾何補充，加大彩色像素的疊加和建設，從三維的彩色點云數(shù)據(jù)，提高實際的應用性，建立可以操作的發(fā)展模式。數(shù)據(jù)需要由激光掃描儀獲取采集，經(jīng)軟件的匹配疊加技術以后，即可生成網(wǎng)絡模型。三維激光掃描設備機位點選擇主要是現(xiàn)場踏勘、地形條件的勘測[4]。

1.2 三維激光掃描點云數(shù)據(jù)處理

在當前的發(fā)展路徑中，會受到眾多因素的影響，不僅會涉及到施工粉塵的問題，還會涉及到移動車輛、人員等方面的問題。此時，就需要結(jié)合實際，在后期將這些噪音點去除。使用云數(shù)據(jù)拼接的方式，轉(zhuǎn)換為后期的云數(shù)據(jù)實施合理的處理。不管處理的方式如何，都需要結(jié)合實際的需要，分析需要處理的重點內(nèi)容。三維點云數(shù)據(jù)的處理中，需要在多站點掃描數(shù)據(jù)拼接匹配的基礎上，對三角面片模型化等實施合理的處理。信息被提取之后，就可以結(jié)合自己的需要，將相關的格式呈現(xiàn)出來。

1.3 數(shù)字近景攝影測量數(shù)據(jù)獲取

結(jié)合實際分析被測物體及研究區(qū)域地形需要勘察的內(nèi)容，掌握區(qū)域的邊界問題，明確各個部分之間的邏輯關系。在搞清了分布的狀況之后，進一步探究物體之間的遮擋關系。在初步的分析中，選擇出合理拍攝路線。在現(xiàn)場結(jié)合實際的需要分析光線的時間變化，分析哪些地方在什么樣的時間下陰影是多少，逆光的部分是多少，溫度是多少等等，這些因素在很大程度上，都會影響勘測的效果[5]。在拍攝路線和規(guī)劃的選擇上，也需要達到一定的精準度，如果不能滿足這個精準度，就會很難達到滿意的效果，甚至還會出現(xiàn)測量失敗的問題出現(xiàn)。在勘測的時候，需要選擇地面的控制帶，找到合適的后期坐標測量位置，在多站拍攝的基礎上最大限度地控制拍攝的范圍，加大區(qū)域的分布情況，保持整體的控制作用。對于便捷的位置，也需要找到一個合理的控制點，尤其是陡崖的頂部或者是底部的位置。

2 三維空間影像技術在地質(zhì)工程中的綜合應用

2.1 三維空間影像技術在地形測量中的應用

以往傳統(tǒng)的的測量技術已經(jīng)不能滿足當前的發(fā)展需求，不僅細節(jié)性不足，并且精度也不能達到現(xiàn)代化的標準。三維空間影像技術開創(chuàng)了測繪新方法，并且在一些艱難險重的地形中，都可以將自身獨有的優(yōu)勢性真實地呈現(xiàn)出來。此種方式不僅是為了實現(xiàn)數(shù)字化的測量，也是為了滿足精讀的發(fā)展目標。另外，還需要在三維的坐標數(shù)據(jù)下，加大數(shù)據(jù)的點擊，合理地控制信息、粉塵、車輛噪音等信息[6]。在合理的處理下，解決實際的困難。不同比例尺地形圖需要在點云數(shù)據(jù)的基礎上，獲得有效的抽稀與提取。在不同比尺地形圖的測點間距選擇上，可以根據(jù)數(shù)據(jù)點密度及特征點，獲得關鍵性的依據(jù)，保持細節(jié)的精度建設。地形三維空間點云數(shù)據(jù)的地形圖繪制，需要經(jīng)抽稀、精簡處理合成的坐標數(shù)據(jù)，保持合理的整合需要，根據(jù)斷崖、河溝、陡崖等細節(jié)，保持一定的精準度，根據(jù)現(xiàn)實的需要，尋找合適的勘察方式[7]。三維點云數(shù)據(jù)中的地物測繪可以解決一些精度的問題，也可以解決空間形態(tài)的問題，保持一定的關注度。地形圖等高線及地物匹配上，需要以點線面的方式，對三維的數(shù)據(jù)重新地提取，集合不一樣的顏色，合理地統(tǒng)籌規(guī)劃，保持可持續(xù)的發(fā)展路徑。在不同的行業(yè)或者是不同的單位中，需要匹配的內(nèi)容都不一樣。地形圖分幅的時候，需要結(jié)合自身的功能性，合理地統(tǒng)籌規(guī)劃，保持地形三維模型的建立。Auto CAD 等高線文件快速三維模型化建設，首先需要檢查等高線首曲線屬性是否賦了高程值。高程信息無誤后，設置視點，在3DMAx 軟件中配置系統(tǒng)單位。選擇IM1nspect 模塊，用surfer軟件生成三維模型數(shù)據(jù)。云地形數(shù)據(jù)處理過程需要經(jīng)歷三維點云數(shù)據(jù)的預處理、三維點云數(shù)據(jù)抽稀。例如：青海黃河拉西瓦水電站的三維激光掃描數(shù)據(jù)成圖中，就是采樣點間距小于10cm，通過數(shù)據(jù)處理生成1∶1000 地形等高線圖。測距精度±（3+2×D）mm，將精度控制到合理的范圍當中。甘肅省蘭州市黃土滑坡群使用的是航空攝影測量的方式，采用的是旋翼無人機攜帶3600 萬像素，重疊度超過60%。F射影像及三維空間影像數(shù)據(jù)可以將誤差控制在10cm 以內(nèi)，細節(jié)反映準確，并且滿足了需要的清晰度。最終，生成地形圖，對房屋、樹木點云數(shù)據(jù)等以人工的方式進行剔除，拼成全圖，經(jīng)處理后，即可達到1∶1000的精準度。

2.2 三維空間影像技術在巖體結(jié)構(gòu)地質(zhì)編錄中的應用

對復雜施工場地、高陡邊坡等，需要合理地統(tǒng)籌規(guī)劃，保持很好的精準度，解決安全度不足的問題。三維點云數(shù)據(jù)“刻畫”需要在物體的空間感中，精確到一定厚度的“帶”。識別這個“面”，分析斷層的問題，提出地質(zhì)體的空間感。探究自身的表現(xiàn)方式，分析提取困難的問題，不是固定在一個形式當中，需要在合理的三維空間控制點上，合理地對現(xiàn)場的照片實施對比，保持信息的有效識別。結(jié)構(gòu)面幾何形態(tài)判識分析兩組陡傾和一組中等傾角的結(jié)構(gòu)面。主要使用的是“三點”擬合結(jié)構(gòu)面，多點擬合結(jié)構(gòu)面法，人工干預的半自動結(jié)構(gòu)面識別方法，計算機自動搜索識別結(jié)構(gòu)面方式來實施和進行的。例如：錦屏I 級水電站左岸拱，就是使用三維激光掃描數(shù)據(jù)的方式，進行錨索支護施工的有效探究。先進行結(jié)構(gòu)面跡線空間位置獲取，還可以使用構(gòu)面產(chǎn)狀獲取方式。巖體結(jié)構(gòu)出露特征明顯，可以達到精確的信息化獲取，并且滿足彩色信息的合理化建設。可以在掃描點云數(shù)據(jù)上，分析空間多義線，方法簡單實用，出露清晰，加大數(shù)據(jù)的識性。還可以使用數(shù)據(jù)照片或者是結(jié)合三維點的耦合匹配，獲得結(jié)構(gòu)面的識別與提取。此種方式比較適合復雜的地質(zhì)條件下使用，并且還可以應用三維激光掃描系統(tǒng)的方式，提升工作的效率，保持一定的精準性。在當前，可以直觀地看到，水電、公路、鐵路山區(qū)當中都會有所涉及到，并且具備了有效的發(fā)展前景。

2.3 三維空間影像技術危巖體調(diào)查應用

三維空間影像技術在地質(zhì)測繪的應用中，需要從崩塌、滑坡、泥石流、隧道等視角，合理地統(tǒng)籌規(guī)劃，加大基礎建設，保持可持續(xù)的發(fā)展路徑。在危巖體的識別與提取上，先分析空間分布位置及邊界范圍，根據(jù)危巖體幾何尺寸的量測，獲取危巖運動路徑的斷面形態(tài)，為防治措施選擇、選址提供依據(jù)性。由于砂巖的激光發(fā)射率高，可清晰分辨軟弱層的空間位置?？朔_盤測量的“以點帶面”的缺陷，擬合平面解譯結(jié)構(gòu)面，為危巖的定性提供了可靠依據(jù)?；抡{(diào)查的基本內(nèi)容是地形圖件的快速生成，滑坡裂縫發(fā)育分布特征調(diào)查，滑坡邊界及分區(qū)的確定，滑坡體積測量，滑坡不利結(jié)構(gòu)面調(diào)查，滑坡勘察圖件的快速生成。在滑坡應急搶險的實踐中，“5.12 汶川地震”中就是使用三維激光掃描技術的方式，建立了搶險救災的治理工作。整個都汶路沿線重大地質(zhì)災害隱患點眾多，三維激光掃描技術的應用可以獲得更多的災害隱患點數(shù)據(jù)信息，提高人員的安全程度。

3 結(jié)束語

隨著科技的進步，三維空間影像技術在地質(zhì)工程中得到綜合應用，需要合理地統(tǒng)籌發(fā)展，實現(xiàn)高精度、無接觸獲取物體三維空間點云坐標數(shù)據(jù)建設。在不一樣的空間位置中，需要使用不同的應用方式，控制對應的精確度。整合地形三維模型的建立方法，提取的巖體結(jié)構(gòu)面的平面方程，加大地質(zhì)災害調(diào)查，展現(xiàn)自身先進的技術優(yōu)勢，彌補傳統(tǒng)的不足，并且展現(xiàn)更加廣闊的發(fā)展空間。