基于三维激光扫描数据的岩体结构面识别方法研究及系统研制

作     者：朱云福 

作者单位：中国地质大学(北京) 

学位级别：硕士

导师姓名：徐能雄

授予年度：2012年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：三维激光扫描 点云数据 结构面识别 表面重建 几何参数统计 

摘      要：传统的结构面测量方法不但工作量大、效力低，耗时长，而且由于其需要接触式测量，对于高陡边坡难以完成测量任务;另外对于高陡边坡、深大矿井和矿山等作业现场，岩体的崩塌、矿井的岩爆和矿山爆破等还将对测量人员造成人身危害。因此，在现代大型工程中，传统的结构面测量方法常常遇到困难。三维激光扫描技术被誉为“继GPS技术以来测绘领域的又一次技术革命，其与传统的测量方法不同，它能够以非接触方式，快速、高精度获取岩体表面海量的空间点云数据，为结构面的识别及其几何参数统计提供了可能。 本文基于三维激光扫描数据，进行岩体结构面识别方法研究，完成的工作和成果包括以下5点： （1）在球面投影推进波前剖分方法的基础上，采用点云数据分块索引和开发多线程并行计算的方法，实现了海量点云数据的表面重建;（2）通过对比三角形面片球面投影变换前后变形情况，实现了扫描空洞与植被噪音的滤波，并通过对扫描线的长度进行筛选，实现了扫描前方遮挡物噪音的滤波;（3）在表面重建网格的基础上，采用区域生长法实现了岩体结构面的识别，并分别对结构面的产状、间距、迹长和粗糙度等几何参数进行了统计;（4）在点云数据表面重建和结构面识别方法的基础上，以Visual StudioC++6.0为开发环境，研制了基于三维激光扫描数据的岩体结构面识别系统，实现了结构面识别及其几何参数统计的功能;（5）以北京市房山区九道河某边坡、门头沟区妙峰山某公路边坡和沿河城某花岗岩采石场3个工程实例对该系统进行检验，实践证明该系统具有良好的实用性。