[发明专利]一种地下开挖工程岩质洞室的地质编录方法

权利要求书

1.一种地下开挖工程岩质洞室的地质编录方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一：现场踏勘；

地质人员对地下洞室开挖面进行踏勘，初步掌握地质体的结构特征，规划扫描路线；

步骤二：三维扫描；

在手持式三维激光扫描仪开机时借助地质罗盘，使扫描仪获取相对空间方位信息；

地质人员握持三维激光扫描仪，根据设定的路线，沿开挖面行走一遍，完成三维点云数据的采集工作，并提取扫描仪中的原始数据，备份保存；

步骤三：数据预处理；

使用SLAM将手持式激光扫描仪采集的原始数据解算为LAS等激光点云通用格式；将手持式激光扫描仪配备相机的多个镜头同一时间所拍摄的多张照片，以全景影像的格式拼接为单张照片，以对应的时间命名；

步骤四：地质信息提取；

将三维激光点云和全景影像导入三维处理软件，利用全景影像的空间信息将全景影像序列和三维激光点云进行匹配，提取地质岩层、结构面产状；

步骤五：地质编录图处理；

进行三维数据二维化处理，导入AutoCAD中，根据规范要求调整线型、比例，添加比例尺、图框、图签、图例、备注等内容，形成符合规范要求的地质编录图。

2.根据权利要求1所述的地下开挖工程岩质洞室的地质编录方法，其特征在于：在步骤三中，数据预处理包括三维激光点云解算、全景影像生成，以及三维激光点云与全景影像的融合匹配；

其中，三维激光点云解算，其具体方法为：

基于惯性导航数据确定扫描仪自身的空间位置，通过激光传感器旋转参数、以及激光发射和接收的数据确定目标点与扫描仪之间的方位角和距离，采用SLAM算法反向计算三维点云数据、获得全景点云数据，并对与设备同步运动的其它点云进行过滤，最后得到地下开挖面的空间三维形态；其中，其它点云包括设备自身、操作人员的点云；当测量范围内存在控制点，则进一步在点云中选择控制点对应的数据点，输入其大地坐标，对点云的坐标系进行校正；

全景影像生成，其具体方法为：

在手持激光扫描仪搭配两颗鱼眼镜头，实现前后360°的视野覆盖，通过变形和拼接生成全景影像；

三维激光点云与全景影像的融合匹配，其具体方法为：

结合全景影像对应的惯性导航数据，在点云数据中进行定位，并叠加显示，实现三维激光点云与全景影像的融合匹配，达到在全景影像中进行点云数据读取的目的。

3.根据权利要求1或2所述的地下开挖工程岩质洞室的地质编录方法，其特征在于：在步骤四中，地质信息提取，其具体方法为：

S41：将三维激光点云和全景影像导入三维处理软件，利用全景影像的惯性导航、轨迹信息将全景影像序列和三维激光点云进行匹配，以全景影像为视图，观察地质体的形态特征，通过调整视角来实现岩性识别、结构面识别、裂缝张开度测量、填充物识别工作；

S42：使用绘制工具，在全景影像视图中绘制结构面迹线，系统自动同步在三维激光点云中生成对应的三维空间线段；所有的结构面迹线绘制完成后，再将数据导出为3Ddxf文件；

S43：使用测量工具，根据全景影像选择起止点以测量长度，选择点云范围以测量体积，通过此方法实现迹线长度、裂缝张开度、危岩体体积内容的测量；

S44：基于全景影像，框选结构面的平面区域，选择对应的点云数据，将点云拟合为平面，再根据平面法向方程计算得到对应的地质岩层、结构面产状。

4.根据权利要求3所述的地下开挖工程岩质洞室的地质编录方法，其特征在于：在步骤五中，地质编录图处理，其具体方法为：

首先在三维处理软件中，根据点云建立洞室的几何模型，侧壁为平面、洞顶为弧形曲面；再使用投影命令，以法向方向将三维的结构面迹线投影至侧壁和洞顶的面上；使用展平命令，将曲面连带结构面迹线的投影进行平面展开，得到结构面迹线的展布图，导出为2Ddxf文件；进一步，导入AutoCAD中，根据规范要求调整线型、比例，添加比例尺、图框、图签、图例、备注内容，形成符合规范要求的地质编录图。