CN107833281A - 一种快速建立地质临空面gocad三维地质模型的方法 - Google Patents

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段建肖
康双双
张熊
郝喜明
方宇
施炎
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Abstract

本发明公开了一种快速建立地质临空面GOCAD三维地质模型的方法，该方法包括以下步骤：确定目标对象范围；对目标范围进行拍照；建立Smart3DCapture三维实体影像图；将Smart3DCapture三维实体影像图的点云数据转化为DXF格式高程点云数据；建立地质临空面GOCAD三维地质模型。本发明方法通过使用无人机、相机、测量仪器建立目标Smart3DCapture三维实体影像图，然后在三维影像图中提取点云坐标，将提取的点云数据导入Global Mapper软件生成高程点，把高程点数据导入GOCAD中建立三维地质模型。本发明较传统单一现场测量地形，测量数据生成地形图，再将地形图导入建立模型的方法效率更高，精度更高，内业工作量小，关键是能有效避免传统测量方法中遭遇测量死角的问题。

Description

一种快速建立地质临空面GOCAD三维地质模型的方法
技术领域
本发明涉及工程地质勘察技术，尤其涉及一种快速建立地质临空面GOCAD三维地质模型的方法。
背景技术
无人机技术与三维建模的结合使得建模效率、精度大幅度提高，同时工作成本、传统工作的危险系数都显著降低。无人机技术现广泛运用于工程建设中，尤其是在工程地质勘察工作中提供了重要的技术支持。
随着我国西南地区水电建设步伐的加快，西南地区高山峡谷地貌使得工程建设过程中面临大量地质条件复杂的高边坡、大洞室岩体稳定问题，这些问题常使工程建设面临安全风险，甚至直接影响工程决策。随着勘察技术的迅速发展，地质分析模式也由二维进入三维时代，伴随着行业发展的需求，多款三维建模软件进入工程地质勘察领域，使得地质分析的条件越来越完备，地质勘察成果的表达形式越来越形象。
传统对地质临空面的GOCAD三维建模数据基础来自于测量地形图，其模型精度取决于地形图的比例尺。地形图的绘制需要经过一个较为漫长的现场人工测量→内业整体成图→校核的过程，人员工作量大、成图时间长、存在人工处理数据可能存在误差等问题，而且在面对形态不规则、起伏差大、存在测量死角的地质临空面时，传统方法的工作量会成倍增加，无法保证成果质量，这直接影响临空面三维地质模型的建立。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种快速建立地质临空面GOCAD三维地质模型的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种快速建立地质临空面GOCAD三维地质模型的方法，包括以下步骤：
1)确定目标对象范围，即确定需建立三维地质模型的地质临空面的范围；
1.1)确定目标对象的坐标范围；
1.2)在确定的范围内，根据范围大小选取一定数量的测量基准点；
1.3)利用免棱镜的全站仪对选取的基准点进行测量，测量基准点的空间坐标；
2)对目标范围进行拍照；
2.1)根据相邻部位的两张照片重合度不小于70％的技术要求，规划拍摄路线；
2.2)利用无人机或普通高清照相机对目标范围拍照，确保拍照视角包含四周界面；
2.3)按规划的拍摄路线移动无人机或相机，从起点到终点依次拍摄，保证相邻部位的两张照片重合度不小于70％；每次拍摄路线的起点处和终点处均需重复拍摄2张照片；
3)建立Smart3DCapture三维实体影像图；
3.1)将拍摄的照片和基准点测量资料存放至一个文件夹内；
3.2)编辑文本，文本中包含基准测点的编号、坐标、高程及照片编号；
3.3)将照片及文本导入Smart3D软件，生成三维实体影像图。
4)将Smart3DCapture三维实体影像图的点云数据转化为DXF格式高程点数据；
4.1)在Smart3DCapture软件中，设置点云间距，输出三维实体影像图点云数据；
4.2)使用Global Mapper软件导出高程点数据。在Global Mapper软件中打开目录内所有文件，设置投影坐标系以及带号，导入Smart3DCapture输出的点云数据，输出DXF矢量格式高程点数据；
5)建立地质临空面GOCAD三维地质模型；
5.1)将DXF格式高程点云数据导入GOCAD；
5.2)利用GOCAD软件点数据构建三维面。
按上述方案，所述步骤1)中基准点为通过红外激光指示器在地质临空面区域均匀布设的标记点。
按上述方案，所述步骤1.2)中基准点的数量根据目标对象范围大小和设定的基准点间隔距离确定。
本发明产生的有益效果是：本发明提供了一种快速建立地质临空面GOCAD三维地质模型的方法，相比现有的地质临空面传统GOCAD建模方法，工作量小、并提高了效率和精度。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例的方法流程图；
图2是本发明实施例的建立的GOCAD三维地质模型示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种地质临空面快速三维建模的方法。
本发明是这样实现的，包括如下具体步骤：
A、确定目标对象范围；
步骤一，确定目标对象的坐标范围；
步骤二，在确定的范围内，根据范围大小选取一定数量的测量基准点；
步骤三，利用免棱镜的全站仪对选取的基准点进行测量，测量基准点的空间坐标。
B、对目标范围进行拍照；
步骤一，根据相邻部位的两张照片重合度不小于70％的技术要求，规划拍摄路线；
步骤二，利用无人机或普通高清照相机对目标范围拍照，确保拍照视角包含目标对象的四周界面；
步骤三，每次拍摄路线的起始端和终止端均需重复拍摄2张照片；
步骤四，按规划的拍摄路线移动无人机或相机，从起点到终点依次拍摄，保证相邻部位的两张照片重合度不小于70％。
C、建立Smart3DCapture三维实体影像图；
步骤一，将拍摄的照片和基准点测量资料存放至一个文件夹内；
步骤二，编辑文本，文本中包含基准测点的编号、坐标、高程及照片编号；
步骤三，将照片及文本导入Smart3D软件，生成三维实体影像图。
D、将Smart3DCapture三维实体影像图的点云数据转化为DXF格式高程点数据；
步骤一，在Smart3DCapture软件中，设置点云间距，输出三维实体影像图点云数据；
步骤二，使用Global Mapper软件导出高程点数据。在Global Mapper软件中打开目录内所有文件，设置投影坐标系以及带号，导入Smart3DCapture输出的点云数据，输出DXF矢量格式高程点数据。
E、建立地质临空面GOCAD三维地质模型；
步骤一，将DXF格式高程点云数据导入GOCAD；
步骤二，利用GOCAD软件点数据构建三维面。
下面以一个具体的实施例对本发明作进一步的说明。
西南某水利水电枢纽工程大坝右岸坝肩抗力体内发育一体积为36.9×104m3的溶洞，溶洞形态不规则，由于受其自然发育条件限制，工程地质勘察过程中无法查明其准确形态，在对溶洞的处理施工过程中由于形态的不准确性，给地质分析、现场施工带来了很大的难度。为了实时跟踪施工过程的工程地质问题，快速、准确明确形态成为工作重点，使用本发明中的方法有效解决了所面临的问题。
现以该溶洞1014m～990m高程段GOCAD三维模型的建立为实例进一步说明本发明。
步骤一：按照步骤拍照形成溶洞穹顶1014m～990m高程段Smart3DCapture三维实体影像图；
步骤二：使用Smart3DCapture软件输出.las格式的点云数据；
步骤三：生成DXF格式高程点数据
(1)打开Global Mapper软件，选择“打开目录内所有文件”，找到相应储存点云数据的文件夹路径；
(2)根据测量提供的中央子午线选择对应的区域(对应的带号)，以及坐标基准，并对已选的文件使用选定投影；
(3)对所有的雷达网格使用这一选项运算，点击确定；
(4)点击菜单，文件》输出》输出矢量格式，输出矢量格式，文件类型选择DXF，获得高程点数据DXF文件。
步骤四：建立Gocad三维模型
(1)启动Gocad软件，导入高程点数据DXF文件；
(2)在General Mode选择Surface Mode，New PointsSet，输入面的名字，选择点云数据，点击确定，建立面(图2)，最后获得三维模型。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种快速建立地质临空面GOCAD三维地质模型的方法，包括以下步骤：
1)确定目标对象范围，即确定需建立三维地质模型的地质临空面的范围；
1.1)确定目标对象的坐标范围；
1.2)在确定的范围内，根据范围大小选取一定数量的测量基准点；
1.3)利用免棱镜的全站仪对选取的基准点进行测量，测量基准点的空间坐标；
2)利用无人机或普通高清照相机对目标范围进行拍照；
2.1)根据相邻部位的两张照片重合度不小于70％的技术要求，规划拍摄路线或无人机飞行航线；
2.2)利用无人机或普通高清照相机对目标范围拍照，确保拍照视角包含四周界面；
2.3)按规划的拍摄路线控制无人机或相机移动，从起点到终点依次拍摄，保证相邻部位的两张照片重合度不小于70％；每次拍摄路线的起点处和终点处均需重复拍摄2张照片；
3)建立Smart3DCapture三维实体影像图；
3.1)将拍摄的照片和基准点测量资料存放至一个文件夹内；
3.2)编辑生成照片和基准点信息文本，文本中包含基准测点的编号、坐标、高程及照片编号；
3.3)将照片及文本导入Smart3D软件，生成三维实体影像图；
4)将Smart3DCapture三维实体影像图的点云数据转化为DXF格式高程点数据；
4.1)在Smart3DCapture软件中，设置点云间距，输出三维实体影像图点云数据；
4.2)使用Global Mapper软件导出高程点数据。在Global Mapper软件中打开目录内所有文件，设置投影坐标系以及带号，导入Smart3DCapture输出的点云数据，输出DXF矢量格式高程点数据；
5)建立地质临空面GOCAD三维地质模型；
5.1)将DXF格式高程点云数据导入GOCAD；
5.2)利用GOCAD软件点数据构建三维面，获得模型。
2.根据权利要求1所述结构面空间展布及性状的多角度识别方法，其特征在于，所述步骤1)中基准点为通过红外激光指示器在地质临空面区域均匀布设的标记点。
3.根据权利要求1所述结构面空间展布及性状的多角度识别方法，其特征在于，所述步骤1.2)中基准点的数量根据目标对象范围大小和设定的基准点间隔距离确定。
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