本文關(guān)鍵詞：基于TLS技術(shù)的巖體結(jié)構(gòu)面識(shí)別方法研究

  更多相關(guān)文章： 地面三維激光掃描 Delaunay三角剖分 區(qū)域生長(zhǎng) 表面重建 結(jié)構(gòu)面識(shí)別

【摘要】：結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀的正確測(cè)量和分析是巖體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)地質(zhì)邊坡調(diào)查工作大多采用地質(zhì)羅盤對(duì)結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀數(shù)據(jù)進(jìn)行人工采集。該方法存在工作效率低下安全保障匱乏等技術(shù)瓶頸,在環(huán)境復(fù)雜惡劣人員難以到達(dá)的區(qū)域,很難有效的展開地質(zhì)調(diào)查工作。本文以重慶市武隆縣雞冠嶺危巖體為例,研究了三維激光掃描技術(shù)在高危邊坡結(jié)構(gòu)面識(shí)別中的應(yīng)用。本文主要工作與成果如下:(1)介紹了地面三維激光掃描(TLS)技術(shù)在危巖體地質(zhì)調(diào)查中的研究現(xiàn)狀;闡述了三維激光掃描技術(shù)的基本原理、特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域。(2)介紹了基于點(diǎn)云空間對(duì)象表面重建的常用方法和理論。文章詳細(xì)描述了一種基于Delaunay規(guī)則隨機(jī)增量的空間無約束點(diǎn)云表面重建方法。針對(duì)重建的點(diǎn)云表面,通過區(qū)域增長(zhǎng)法進(jìn)行危巖體的結(jié)構(gòu)面識(shí)別,并根據(jù)K均值模糊聚類算法對(duì)結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀信息進(jìn)行分組。根據(jù)Fisher分布對(duì)聚類結(jié)果進(jìn)行邊緣數(shù)據(jù)剔除,使優(yōu)勢(shì)組產(chǎn)狀信息更加清晰直觀。(3)通過人機(jī)交互的方式,在危巖體點(diǎn)云中以連續(xù)的三個(gè)點(diǎn)為一組擬合一個(gè)結(jié)構(gòu)面的方法提取結(jié)構(gòu)面。并編制Excel VBA宏程序,實(shí)現(xiàn)根據(jù)連續(xù)3個(gè)點(diǎn)的空間坐標(biāo)計(jì)算結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀的工作。(4)基于Microsoft Visual C++6.0程序開發(fā)環(huán)境,并且在OpenGL環(huán)境中實(shí)現(xiàn)可視化,編程實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)面自動(dòng)識(shí)別算法。(5)以重慶武隆縣雞冠嶺的危巖體為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,使用人機(jī)交互和全自動(dòng)兩種結(jié)構(gòu)面識(shí)別方法,獲得了該危巖體的結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀信息,并對(duì)兩種方法測(cè)得的結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和比較,得到三維激光掃描技術(shù)在巖體結(jié)構(gòu)面識(shí)別過程中的可行性結(jié)論,為該領(lǐng)域的高效安全作業(yè)提供了有效的解決辦法。
【關(guān)鍵詞】：地面三維激光掃描 Delaunay三角剖分 區(qū)域生長(zhǎng) 表面重建 結(jié)構(gòu)面識(shí)別
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU45
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 研究意義11-12
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.1 點(diǎn)云表面重建方法的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3.2 結(jié)構(gòu)面識(shí)別方法的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容14-15
• 1.5 研究思路和技術(shù)路線15-17
• 第二章 地面三維激光掃描技術(shù)17-27
• 2.1 三維激光掃描技術(shù)17-20
• 2.1.1 三維激光掃描系統(tǒng)的組成18-19
• 2.1.2 三維激光掃描系統(tǒng)的工作原理19-20
• 2.2 三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用20-24
• 2.3 Leica scanstation2型三維激光掃描儀簡(jiǎn)介24-27
• 2.3.1 Leica scanstation2型三維激光掃描儀的特點(diǎn)24-25
• 2.3.2 Leica scanstation2型三維激光掃描儀的組成25
• 2.3.3 掃描儀配套數(shù)據(jù)處理軟件Cyclone的介紹25-27
• 第三章 基于點(diǎn)云的空間對(duì)象表面重建27-38
• 3.1 Delaunay三角剖分27-29
• 3.1.1 三角剖分的基本概念27-28
• 3.1.2 Delaunay三角剖分的準(zhǔn)則和性質(zhì)28-29
• 3.2 點(diǎn)云表面重建類型29-31
• 3.2.1 雕塑法30
• 3.2.2 隱函數(shù)法30-31
• 3.2.3 表面生長(zhǎng)法31
• 3.2.4 收縮包裝法31
• 3.3 隨機(jī)增量無約束表面重建方法31-38
• 3.3.1 頂點(diǎn)類型劃分32
• 3.3.2 k-近鄰32-33
• 3.3.3 切平面計(jì)算33
• 3.3.4 法向一致化處理33-34
• 3.3.5 坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換34-35
• 3.3.6 頂點(diǎn)選擇35-36
• 3.3.7 三角剖分的局部?jī)?yōu)化36-38
• 第四章 巖體結(jié)構(gòu)面識(shí)別38-55
• 4.1 點(diǎn)云數(shù)據(jù)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換38-40
• 4.2 結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀的測(cè)量和統(tǒng)計(jì)40-44
• 4.2.1 傾角的計(jì)算41
• 4.2.2 傾向的計(jì)算41-42
• 4.2.3 產(chǎn)狀的統(tǒng)計(jì)42-44
• 4.3 人機(jī)交互產(chǎn)狀計(jì)算功能的實(shí)現(xiàn)44-45
• 4.4 巖體結(jié)構(gòu)面的自動(dòng)識(shí)別45-50
• 4.4.1 區(qū)域增長(zhǎng)法識(shí)別似平面區(qū)域45-48
• 4.4.2 區(qū)域清理及合并48
• 4.4.3 結(jié)構(gòu)面擬合48-50
• 4.5 模糊群聚方法及算法實(shí)現(xiàn)50-52
• 4.5.1 K均值聚類法50-51
• 4.5.2 異常數(shù)據(jù)的剔除方法51-52
• 4.6 結(jié)構(gòu)面自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)52-55
• 4.6.1 開發(fā)工具和設(shè)計(jì)思路53
• 4.6.2 系統(tǒng)功能模塊介紹53-55
• 第五章 工程實(shí)例55-68
• 5.1 工程概況55-56
• 5.2 數(shù)據(jù)的獲取與預(yù)處理56-60
• 5.2.1 點(diǎn)云數(shù)據(jù)的采集56-57
• 5.2.2 點(diǎn)云數(shù)據(jù)的處理57-60
• 5.3 危巖體結(jié)構(gòu)面自動(dòng)識(shí)別和幾何參數(shù)統(tǒng)計(jì)60-65
• 5.3.1 數(shù)據(jù)導(dǎo)入60
• 5.3.2 表面重建60-61
• 5.3.3 結(jié)構(gòu)面識(shí)別61-62
• 5.3.4 結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀的計(jì)算62-65
• 5.4 危巖體結(jié)構(gòu)面半自動(dòng)識(shí)別和幾何參數(shù)統(tǒng)計(jì)65-66
• 5.5 結(jié)構(gòu)面全自動(dòng)識(shí)別方法的精度評(píng)價(jià)66-68
• 總結(jié)與展望68-70
• 總結(jié)68-69
• 展望69-70
• 參考文獻(xiàn)70-74
• 致謝74

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本文編號(hào)：870071