本文關(guān)鍵詞：三維空間影像技術(shù)在地質(zhì)工程中的綜合應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在科技日新月異的今天,地質(zhì)工程調(diào)查的主要手段還是以羅盤、皮尺等方式來采集現(xiàn)場數(shù)據(jù),這種方法不但工作量大、效率較低,而且得到的數(shù)據(jù)準確性較差。山高坡陡的地質(zhì)勘察工作艱苦并且危險,在施工期間,開挖、運渣、支護工作往往同時進行,很難為調(diào)查人員提供充裕的時間和安全的空間進行詳細的現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查。另外,我國是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生十分頻繁和嚴重的國家,及時、準確的獲得地質(zhì)災(zāi)害點的基本地質(zhì)信息,為搶險救災(zāi)及地質(zhì)災(zāi)害治理爭取寶貴時間。以上這些問題都向傳統(tǒng)地質(zhì)勘測手段提出的挑戰(zhàn)與要求。所有這些,都需要在現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查工作中引進快速、高效,且對地形條件有很強適宜性的調(diào)查技術(shù)。三維空間影像技術(shù)是指能夠遠距離、無接觸、高精度、高密度、快速便捷的獲取目標物體的三維空間數(shù)據(jù),主要包括了三維激光掃描技術(shù)和數(shù)字攝影測量技術(shù)。三維空間影像技術(shù)可以解決工程地質(zhì)勘測所遇到的諸多難題,但是新技術(shù)方法的應(yīng)用還存在很多不足、還需要大量的研究和完善。本論文基于三維空間影像技術(shù)特點研究在地質(zhì)工程中的綜合應(yīng)用,主要取得了如下成果:(1)分別對三維激光掃描、數(shù)字攝影測量技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀進行了概括和總結(jié),詳細的闡述了其工作原理和技術(shù)特點;提出了在地質(zhì)工程應(yīng)用中三維激光掃描技術(shù)與數(shù)字攝影測量技術(shù)的融合方法,充分發(fā)揮兩種三維空間獲取技術(shù)的優(yōu)勢、互相補充完善;(2)論述了三維空間影像技術(shù)的數(shù)據(jù)獲取流程及數(shù)據(jù)處理方法,涵蓋了大量實際操作經(jīng)驗的總結(jié)與歸納;針對三維激光掃描現(xiàn)場數(shù)據(jù)獲取闡述了掃描設(shè)備機位點的選擇與優(yōu)化原則、彩色點云數(shù)據(jù)獲取方法及注意事項、點云數(shù)據(jù)灰度信息的使用、根據(jù)掃描目的設(shè)定采樣間距與時間的關(guān)系;在三維激光掃描數(shù)據(jù)處理的分析中,討論了彩色信息配準、系統(tǒng)坐標轉(zhuǎn)換、植被噪音數(shù)據(jù)剔除等內(nèi)容;基于數(shù)字攝影測量技術(shù),從近景攝影測量和無人機低空攝影測量的不同角度對數(shù)據(jù)獲取的方法進行了總結(jié)與研究,闡述了在相機設(shè)置、拍攝方法、無人機航線規(guī)劃等方面的經(jīng)驗與技巧;(3)、研究了三維空間影像技術(shù)在地形測量中的應(yīng)用,分析了海量點云數(shù)據(jù)的抽稀與提取方法,結(jié)合傳統(tǒng)測量技術(shù)要求討論了點云數(shù)據(jù)的測點間距,并對地形圖繪制方法、等高線與地物匹配、圖像分幅等內(nèi)容進行了闡述,基于三維空間數(shù)據(jù)的處理探討了地形三維模型的建立方法;(4)基于三維空間影像技術(shù)的巖體結(jié)構(gòu)地質(zhì)編錄方法進行了大量的研究工作。分析了三維點云數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)面識別方法;在結(jié)構(gòu)面點云識別前提下討論了結(jié)構(gòu)面的提取方法,提出了平面方程擬合巖體結(jié)構(gòu)面空間發(fā)育特征,并針對結(jié)構(gòu)面空間不同的出露特征進行提取進行了研究;推導了平面擬合結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀的計算方法,并根據(jù)工程實際需求,在三維點云處理通用軟件Polyworks中開發(fā)了結(jié)構(gòu)面自動識別與產(chǎn)狀計算的插件程序。另外,開發(fā)了利用識別的結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù)生成地質(zhì)上常用的玫瑰花圖插件;(5)闡述了三維空間影像技術(shù)在地質(zhì)工程中的綜合應(yīng)用,研究包括了危巖體、滑坡、泥石流等災(zāi)害勘察,根據(jù)不同的災(zāi)害特點分別論述了三維空間影像技術(shù)的應(yīng)用情況及方法,同時也研究了該技術(shù)在地下硐室、隧道中的應(yīng)用;另外,還討論了該技術(shù)在鉆孔巖芯的數(shù)字化存儲、物理模型試驗中的應(yīng)用;探討了基于三維激光掃描技術(shù)在變形監(jiān)測方面的應(yīng)用研究。通過研究成果可以得出三維空間影像技術(shù)具有很強的工程適用性,將先進的三維空間影像技術(shù)與地質(zhì)工程領(lǐng)域的傳統(tǒng)調(diào)查方法相結(jié)合,理論與實踐、技術(shù)與方法、創(chuàng)新與傳統(tǒng)的融合,在工程地質(zhì)測繪中開展綜合應(yīng)用研究,具有重要的學術(shù)價值與現(xiàn)實意義。
【關(guān)鍵詞】：三維空間影像技術(shù) 三維激光掃描 數(shù)字攝影測量 三維點云
【學位授予單位】：成都理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP391.41
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 第1章 引言13-22
• 1.1 選題依據(jù)及研究意義13-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-18
• 1.2.1 三維激光掃描技術(shù)研究發(fā)展現(xiàn)狀15-17
• 1.2.2 數(shù)字攝影測量學研究發(fā)展現(xiàn)狀17-18
• 1.3 研究內(nèi)容及技術(shù)路線18-20
• 1.3.1 主要研究內(nèi)容18-19
• 1.3.2 研究手段及技術(shù)路線19-20
• 1.4 論文主要創(chuàng)新點20-22
• 第2章 三維空間影像技術(shù)概述22-55
• 2.1 三維激光掃描技術(shù)概述22-32
• 2.1.1 三維激光掃描技術(shù)22
• 2.1.2 三維激光掃描技術(shù)的基本原理22-24
• 2.1.3 三維激光掃描技術(shù)的分類24-28
• 2.1.4 三維激光掃描技術(shù)的基本技術(shù)指標28-29
• 2.1.5 三維激光掃描技術(shù)與傳統(tǒng)空間測量技術(shù)的對比分析29-30
• 2.1.6 三維激光掃描技術(shù)誤差分析30-32
• 2.2 攝影測量技術(shù)概述32-42
• 2.2.1 攝影測量的發(fā)展歷史32-34
• 2.2.2 數(shù)字攝影測量的基本原理34-39
• 2.2.3 攝影測量技術(shù)的分類39
• 2.2.4 攝影測量技術(shù)的基本技術(shù)指標39-40
• 2.2.5 攝影測量技術(shù)誤差分析40-42
• 2.3 三維空間影像技術(shù)數(shù)據(jù)成果形式42-45
• 2.3.1 三維點云數(shù)據(jù)42-44
• 2.3.2 三維數(shù)字模型44-45
• 2.4 三維激光掃描與攝影測量技術(shù)融合方法研究45-55
• 2.4.1 三維空間坐標校準融合46-50
• 2.4.2 三維點云數(shù)據(jù)匹配融合50-55
• 第3章 三維空間影像數(shù)據(jù)獲取與處理方法研究55-95
• 3.1 三維激光掃描點云數(shù)據(jù)獲取方法研究55-65
• 3.1.1 三維點云數(shù)據(jù)現(xiàn)場獲取工作流程55-57
• 3.1.2 三維激光掃描機位點的選擇與優(yōu)化57-62
• 3.1.3 三維點云數(shù)據(jù)彩色信息與灰度值62-64
• 3.1.4 三維點云數(shù)據(jù)的采樣間距與掃描時間64-65
• 3.2 三維激光掃描點云數(shù)據(jù)處理方法研究65-86
• 3.2.1 三維點云數(shù)據(jù)拼接66-70
• 3.2.2 三維點云數(shù)據(jù)彩色信息配準70-74
• 3.2.3 三維點云數(shù)據(jù)的坐標校準74-76
• 3.2.4 三維點云數(shù)據(jù)中的植被剔除方法76-86
• 3.3 數(shù)字近景攝影測量數(shù)據(jù)獲取方法研究86-89
• 3.3.1 現(xiàn)場工作流程86-87
• 3.3.2 相機拍照的技術(shù)方法87-89
• 3.4 無人機低空攝影測量數(shù)據(jù)獲取方法研究89-95
• 3.4.1 無人機低空攝影測量平臺概述89-90
• 3.4.2 無人機航線規(guī)劃的原則與方法90-93
• 3.4.3 數(shù)碼相機的基本設(shè)置93-94
• 3.4.4 地面坐標控制點的設(shè)置方法94-95
• 第4章 三維空間影像技術(shù)在地形測量中的應(yīng)用研究95-113
• 4.1 傳統(tǒng)地形測繪方法概述95-96
• 4.1.1 有棱鏡測量96
• 4.1.2 免棱鏡測量96
• 4.2 基于三維空間影像技術(shù)地形海量點云數(shù)據(jù)的處理方法96-100
• 4.2.1 基于不同比例尺地形圖的點云數(shù)據(jù)的抽稀與提取97-98
• 4.2.2 不同比尺地形圖的測點間距選擇98
• 4.2.3 基于地形三維空間點云數(shù)據(jù)的地形圖繪制98-99
• 4.2.4 地形圖等高線及地物匹配99
• 4.2.5 地形圖分幅99-100
• 4.3 地形三維模型的建立100-106
• 4.3.1 傳統(tǒng)地形圖三維模型化方法100-104
• 4.3.2 基于三維點云數(shù)據(jù)的地形模型化方法104-106
• 4.4 應(yīng)用案例分析106-113
• 4.4.1 基于三維激光掃描數(shù)據(jù)的地形圖測量106-108
• 4.4.2 基于無人機航拍的地形圖測量108-113
• 第5章 三維空間影像技術(shù)在巖體結(jié)構(gòu)地質(zhì)編錄中的應(yīng)用研究113-134
• 5.1 巖體結(jié)構(gòu)面三維點云數(shù)據(jù)的識別方法113-116
• 5.1.1 基于三維點云數(shù)據(jù)中的結(jié)構(gòu)面幾何形態(tài)判識114-116
• 5.1.2 基于三維點云數(shù)據(jù)中的結(jié)構(gòu)面色彩信息判識116
• 5.2 巖體結(jié)構(gòu)面三維點云數(shù)據(jù)的提取方法116-124
• 5.2.1 結(jié)構(gòu)面空間形態(tài)提取方法研究117-123
• 5.2.2 結(jié)構(gòu)面空間出露跡線提取方法研究123-124
• 5.3 巖體結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀的計算方法124-128
• 5.3.1 結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀的計算原理125-126
• 5.3.2 結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀計算的計算機編程126-127
• 5.3.3 結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀自動統(tǒng)計分析編程127-128
• 5.4 巖體結(jié)構(gòu)快速輔助地質(zhì)編錄方法128-134
• 5.4.1 快速地質(zhì)編錄128-132
• 5.4.2 現(xiàn)場復核及補充地質(zhì)調(diào)查132-134
• 第6章 三維空間影像技術(shù)在地質(zhì)測繪中的應(yīng)用研究134-179
• 6.1 基于三維空間影像技術(shù)危巖體調(diào)查方法研究134-139
• 6.1.1 基于三維空間影像技術(shù)危巖體的識別與提取134-135
• 6.1.2 危巖體幾何尺寸的量測135-136
• 6.1.3 危巖體裂縫調(diào)查136-137
• 6.1.4 危巖體結(jié)構(gòu)組合特征調(diào)查137
• 6.1.5 危巖體不利結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀量測137-139
• 6.1.6 危巖體勘察圖件的生成139
• 6.2 基于三維空間影像技術(shù)滑坡調(diào)查方法研究139-149
• 6.2.1 基于三維空間影像數(shù)據(jù)滑坡調(diào)查的基本內(nèi)容140-146
• 6.2.2 三維空間影像技術(shù)在滑坡應(yīng)急搶險中的應(yīng)用146-147
• 6.2.3 滑坡多期三維空間影像技術(shù)的對比分析147-149
• 6.3 基于三維空間影像技術(shù)泥石流調(diào)查方法研究149-156
• 6.3.1 基于三維激光掃描技術(shù)的泥石流調(diào)查149-154
• 6.3.2 基于無人機攝影測量的泥石流調(diào)查154-156
• 6.4 基于三維空間影像技術(shù)的隧道、地下硐室測量方法研究156-163
• 6.4.1 地下空間三維點云數(shù)據(jù)獲取156-158
• 6.4.2 地下三維空間分布特征研究158-159
• 6.4.3 地下隧道、硐室?guī)r體結(jié)構(gòu)調(diào)查159-163
• 6.5 基于三維空間影像技術(shù)鉆孔巖芯存儲方法研究163-165
• 6.5.1 鉆孔巖芯的保存意義163
• 6.5.2 鉆孔巖芯三維空間影像數(shù)據(jù)的存儲163-165
• 6.6 基于三維空間影像技術(shù)物理模型測量方法研究165-171
• 6.6.1 三維空間影像技術(shù)在物理模型試驗中的意義166
• 6.6.2 三維空間影像技術(shù)在離心機模型試驗中的應(yīng)用166-169
• 6.6.3 三維空間影像技術(shù)在泥石流沖刷模型試驗中的應(yīng)用169-171
• 6.7 基于三維空間影像技術(shù)變形監(jiān)測方法研究171-179
• 6.7.1 基于三維空間影像技術(shù)變形監(jiān)測原理171-173
• 6.7.2 三維空間影像技術(shù)在滑坡變形監(jiān)測中的應(yīng)用173-176
• 6.7.3 三維空間影像技術(shù)在危巖體變形監(jiān)測中的應(yīng)用176-177
• 6.7.4 三維空間影像技術(shù)在地面沉陷變形監(jiān)測中的應(yīng)用177-179
• 結(jié)論179-181
• 致謝181-182
• 參考文獻182-188
• 攻讀學位期間取得學術(shù)成果188

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 朱凌;石若明;;地面三維激光掃描點云分辨率研究[J];遙感學報;2008年03期

  本文關(guān)鍵詞：三維空間影像技術(shù)在地質(zhì)工程中的綜合應(yīng)用研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：267817