CN111768487B - 基于三维点云库的地质岩层数据三维重建***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于三维点云库的地质岩层数据三维重建***，它的岩层探测单元用于探测岩层产状纹理颜色数据，并生成对应的岩层产状纹理颜色点云数据，并将岩层产状纹理颜色点云数据传送回数据处理单元，所述三维定位单元用于获取当前岩层探测单元的三维定位信息，并传送回数据处理单元，数据处理单元将接收到的岩层产状纹理颜色点云数据与当前岩层探测单元的三维定位信息进行三维重建，三维重建后点云数据中的每个点都对应一个岩层产状纹理颜色和相应的三维定位信息，三维点云数据库用于存储三维重建后信息。本发明能提高检测安全性。
Description
技术领域
本发明涉及地质岩层数据处理技术领域，具体地指一种基于三维点云库的地质岩层数据三维重建***及方法。
背景技术
现今城市工程建筑发展迅速，地面工程已经难以满足越来越多的人口需求，城市地下空间工程越来越多地发展起来。
在城市地面以下土层或岩体中修建各种类型地下建筑的工程，例如：地铁、地下停车场、地下隧道、地下仓库、过街地下通道、地下商场等设施，这些建筑能缓解地面空间不足的问题，是未来城市工程建设的主要方向。
地下建筑具有以下优点：
1、良好的热稳定性和密闭性；
2、良好的防灾和防护性能；
3、巨大的社会效益和环境效益。
虽然地下建筑可以很好地解决城市工程建筑发展的瓶颈问题，但是仍然有许多问题制约着地下工程建筑的发展：
1、地下施工工期长，一次性所需投资也较高；
2、地下情况多变，岩体介质复杂，地下管道错综复杂，贸然开挖容易发生事故；
3、地下建筑要极其注意通风和干燥问题。
解决这些问题主要就是要做好施工检测工作，根据检测结果提前建立开挖计划和修改设计方案，可以提高施工效率、避免施工事故、改善施工环境。
传统施工检测方法主要是在地下工程开挖前，对地质状况进行检测，一般有用雷达检测，地震波检测等，但是地下工程现场施工复杂，对现场环境要求高一般检测都需要布线，需要大量人工进行事前工作，但是地下工程环境复杂，人多了还有危险性，施工时都有一定危险性。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种基于三维点云库的地质岩层数据三维重建***及方法，本发明能提高检测安全性。
为实现此目的，本发明所设计的基于三维点云库的地质岩层数据三维重建***，其特征在于：它包括岩层探测单元、三维定位单元、数据处理单元和三维点云数据库，其中，所述岩层探测单元用于探测岩层产状纹理颜色数据，并生成对应的岩层产状纹理颜色点云数据，并将岩层产状纹理颜色点云数据传送回数据处理单元，所述三维定位单元用于获取当前岩层探测单元的三维定位信息，并传送回数据处理单元，数据处理单元将接收到的岩层产状纹理颜色点云数据与当前岩层探测单元的三维定位信息进行三维重建，三维重建后点云数据中的每个点都对应一个岩层产状纹理颜色和相应的三维定位信息，三维点云数据库用于存储三维重建后信息。
本发明的有益效果：
本发明设计的基于三维点云库的技术重建地下地质岩层数据库，可以为地下工程设计提供数据参考，在一定程度上避免施工事故(地下工程设计要考虑地下围岩组成变化规律还有地下洞室的应力集中特征等，防止进行地下工程发生塌方等事故)。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
本发明所设计的基于三维点云库的地质岩层数据三维重建***，如图1所示，它包括岩层探测单元、三维定位单元、数据处理单元和三维点云数据库，其中，所述岩层探测单元用于探测岩层产状纹理颜色数据，并生成对应的岩层产状纹理颜色点云数据，并将岩层产状纹理颜色点云数据传送回数据处理单元，所述三维定位单元用于获取当前岩层探测单元的三维定位信息，并传送回数据处理单元，数据处理单元将接收到的岩层产状纹理颜色点云数据与当前岩层探测单元的三维定位信息进行三维重建，三维重建后点云数据中的每个点都对应一个岩层产状纹理颜色和相应的三维定位信息，三维点云数据库用于存储三维重建后信息，每个点汇聚到一起形成一定范围的数据库信息。
上述技术方案中，所述岩层产状纹理颜色数据包括地底岩层走向、地底岩层倾向和地底岩层倾角。
上述技术方案中，岩层探测单元包括深度相机和带WIFI模块的相机云台，深度相机用于采集岩层表面的产状数据，深度相机安装在云台上，带WIFI模块的相机云台与地下WIFI定位装置通过无线连接来判定深度相机的地下具***置信息，准确得到数据采集点的定位信息。
所述三维定位单元包括地面GPS定位装置和地下WIFI定位装置，地面GPS定位装置得到三维定位单元此时的地面GPS数据，地下WIFI定位装置通过WIFI定位来得到采集点与地面距离数据，进而得到深度相机的三维定位信息，根据深度相机与地面的距离信息和深度相机的地面GPS数据得到深度相机的三维定位信息，只依靠地面GPS只能得到地面的GPS信息，这时候地面的GPS信号是一个二维数据，因为地下接收不到GPS信号，然后从相机(wifi定位就在云台上，同时相机也是固定在云台)距离地面深度得到采集点的详细GPS信息，加上与地面距离之后得到的gps信号就是一个三维定位信息。
上述技术方案中，所述深度相机使用结构光技术结构光技术可以明确采集到产状数据，采集岩层产状纹理颜色数据，并将所得岩层产状纹理颜色数据和深度相机的三维定位信息一起传输回数据处理单元。
所述地面GPS定位装置的定位信息通信端与地下WIFI定位装置的定位信息通信端之间通过电缆连接，所述地下WIFI定位装置位于地面GPS定位装置的正下方。垂直地面GPS不变，只是深度有变化，利用GPS的计算垂直地面比较好计算距离地面的深度。
一种基于三维点云库的地质岩层数据三维重建方法，它包括如下步骤：
步骤1：岩层探测单元探测岩层产状纹理颜色数据，并生成对应的岩层产状纹理颜色点云数据，并将岩层产状纹理颜色点云数据传送回数据处理单元；
步骤2：三维定位单元获取当前岩层探测单元的三维定位信息，并传送回数据处理单元，数据处理单元将接收到的岩层产状纹理颜色点云数据与当前岩层探测单元的三维定位信息进行三维重建，三维重建后点云数据中的每个点都对应一个岩层产状纹理颜色和相应的三维定位信息；
步骤3：三维点云数据库存储三维重建后信息。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (3)
1.一种基于三维点云库的地质岩层数据三维重建***，其特征在于：它包括岩层探测单元、三维定位单元、数据处理单元和三维点云数据库，其中，所述岩层探测单元用于探测岩层产状纹理颜色数据，并生成对应的岩层产状纹理颜色点云数据，并将岩层产状纹理颜色点云数据传送回数据处理单元，所述三维定位单元用于获取当前岩层探测单元的三维定位信息，并传送回数据处理单元，数据处理单元将接收到的岩层产状纹理颜色点云数据与当前岩层探测单元的三维定位信息进行三维重建，三维重建后点云数据中的每个点都对应一个岩层产状纹理颜色和相应的三维定位信息，三维点云数据库用于存储三维重建后信息；
岩层探测单元包括深度相机和带WIFI模块的相机云台，深度相机用于采集岩层表面的产状数据，深度相机安装在云台上，带WIFI模块的相机云台与地下WIFI定位装置通过无线连接来判定深度相机的地下具***置信息；
所述三维定位单元包括地面GPS定位装置和地下WIFI定位装置，地面GPS定位装置得到三维定位单元此时的地面GPS数据，地下WIFI定位装置通过WIFI定位来得到采集点与地面距离数据，进而得到深度相机的三维定位信息，根据深度相机与地面的距离信息和深度相机的地面GPS数据得到深度相机的三维定位信息；
所述深度相机使用结构光技术采集岩层产状纹理颜色数据，并将所得岩层产状纹理颜色数据和深度相机的三维定位信息一起传输回数据处理单元；
所述地面GPS定位装置的定位信息通信端与地下WIFI定位装置的定位信息通信端之间通过电缆连接，所述地下WIFI定位装置位于地面GPS定位装置的正下方。
2.根据权利要求1所述的基于三维点云库的地质岩层数据三维重建***，其特征在于：所述岩层产状纹理颜色数据包括地底岩层走向、地底岩层倾向和地底岩层倾角。
3.一种根据权利要求1所述***的基于三维点云库的地质岩层数据三维重建方法，其特征在于，它包括如下步骤：
步骤1：岩层探测单元探测岩层产状纹理颜色数据，并生成对应的岩层产状纹理颜色点云数据，并将岩层产状纹理颜色点云数据传送回数据处理单元；
步骤2：三维定位单元获取当前岩层探测单元的三维定位信息，并传送回数据处理单元，数据处理单元将接收到的岩层产状纹理颜色点云数据与当前岩层探测单元的三维定位信息进行三维重建，三维重建后点云数据中的每个点都对应一个岩层产状纹理颜色和相应的三维定位信息；
步骤3：三维点云数据库存储三维重建后信息。
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