基于三维激光扫描技术的高边坡岩体结构调查

　　第26卷第9期　　2009年9月长　江　科　学　院　院　报

JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstituteVol.26No.9　　Sep.2009　　

　　文章编号:1001-5485(2009)09-0058-04

基于三维激光扫描技术的高边坡岩体结构调查

娄国川,赵其华

(成都理工大学环境与土木工程学院,成都　610059)

摘要:三维激光扫描技术作为一种新型的测绘技术,运用于岩体结构调查时突破了传统的单点测量法,更易宏观把握结构面的产状。在对三维激光扫描原理和基本工作步骤介绍的基础上,以西南某水电站右岸坝肩高边坡的为例,通过对设站位置的布设、坐标转换误差的校核、结构面产状的提取、结构面的分组和裂隙网格的生成等几个方面的介绍,阐述了激光扫描技术在水电站高边坡岩体结构调查中的应用,查中的优缺点和发展前景。

关　键　词:三维激光扫描技术;点云;岩体结构;中图分类号:P624.5　　　文献标识码　　,、拟建,工程边坡的“山高坡陡”成为突出特性。尤其在西南部大江大河的深切峡谷地貌中,边坡高度百米以上,传统的结构面测量方法就有些“力不从心”,如:地质工作人员无法靠近岩体表面,危险性大;人员本身素质参差不齐,可能造成测量结果的不准确和过度主观

[1]

量,从而反映出激光与物体之间的距离。最后用编码器来测量镜头旋转角度与激光扫描仪的水平旋转角度,以获得每一个点的x,y,z的坐标值。它所得到的原始数据包括:①根据2个连续转动用来反射脉冲激光镜子的角度值,得到激光束的水平方向值和竖直方向值;②根据脉冲激光传播的时间而计算得到仪器到扫描点的距离值;③扫描点的反射强度等。前2种数据用来计算扫描点的三维坐标值,扫描点的反射强度则用来给反射点匹配颜色

[4]

;长大结构面测量过程中罗盘只能测得一点的

产状,不易把握整体。

三维激光扫描技术作为一门新兴的测绘技术,可以短时间、远距离、高精度地获得目标表面的坐标点,进而方便、快速、准确地重建静态物体的空间3D模型,然后利用点云数据分析软件,进行表面拟合,获取出露岩石表面产状要素,因此可以对岩石结构面的产状进行识别。其激光点云中的每个三维数据都是采集物体的真实空间坐标,确保了后期的数据处理完全真实可靠

[1,2]

。

2　数据获取和处理方法

从岩体结构特征信息提取的方面来看,激光扫描的步骤可分为以下5个方面:激光扫描数据的获取→点云数据图像的拼接→大地坐标的转换→结构面信息的统计和测量→生成测量报告、输出数据。2.1　数据的获取

。

水电站边坡处于高山峡谷之中,岸坡表面崎岖

1　三维激光扫描原理

三维激光扫描技术又称实景复制技术,通过扫描仪数据点的采取和后期的工作处理可以使静态物体的空间3D模型再现。

激光扫描仪的工作原理是通过发射红外线光束到旋转式镜头的中心,旋转检测环境周围的激光,一旦接触到物体,光束沿几乎相同的路径被反射回扫描仪接收器

[3]

不平,形态多样,激光扫描的野外工作环境复杂,因此扫描工作前要对工地现场进行初步踏勘,布置合适的设站方案,力求扫描范围涵盖研究区内详尽的

地形、地貌特征。

激光扫描技术在处理桥梁、楼房三维建模的过程中,通常采用闭合环设站方式

[5]

。但是在水电站

高边坡的调查中,没有形成闭合环的条件,测量时采取直线设站方式,沿河岸设置扫描仪站点。值得注意的是,由于扫描仪每次扫描的范围有限,设站时要

,红外线的位移和时间数据得以测

收稿日期:2009–01–08;修回日期:2009–02–18

作者简介:娄国川(1985–),男,河南开封人,硕士研究生,主要从事地质灾害防治和预测方面的研究,(电话)13558860669(电子信箱)

lgc1023@163.com。

第1页下一页