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基于三维激光扫描技术的岩体结构信息化处理方法及工程应用

作　者: 张文
导　师: 巨能攀
学　校: 成都理工大学
专　业: 地质工程
关键词: 三维激光扫描技术 点云数据 岩体结构 信息管理系统
分类号: TU45
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 183次
引　用: 3次
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内容摘要


多年来岩体结构信息快速采集以及信息化处理技术一直是国内外众多学者重视的问题之一。在大量工程实践和研究工作中,国内学者已经建立了一套基于数字摄影测量技术的岩体结构面信息采集技术,但是由于影响其测量精度的因素很多因而难以在工程实践中推广应用。三维激光扫描技术是近年来才兴起的高新测绘技术,是GPS技术以来测量领域内的又一次技术革命,其具有“非接触、快速、精确”等特点,在众多领域发挥着越来越重要的作用。本文基于三维激光扫描技术研究其在岩体结构信息采集中的应用,开发岩体结构信息管理系统实现岩体结构信息的信息化管理、基于数据库自动生成工程地质图程序以及块体稳定性评价等,系统研究中取得如下的研究成果:(1)本文在总结传统岩体结构信息采集方法的基础上提出了将三维激光扫描技术应用到岩体结构信息采集的工作中的优势,并系统阐述三维激光扫描技术的原理及系统特点。(2)结合岩体结构信息采集工作分析了Leica ScanStation2激光扫描仪软件、硬件性能,提出了利用三维激光扫描仪采集岩体结构信息获取点云数据的流程及处理方法。(3)研究基于三维激光扫描数据的结构面信息的快速提取方法,并完成了基于Polyworks、Cyclone软件特征的产状计算程序设计;通过实际工程中的应用,与现场人工罗盘量测对比进行精度分析,得出将三维激光扫描技术应用于岩体结构面信息获取方面的可行性和工程应用中的适用性。(4)对基于三维激光扫描数据的地质编录图生成方法进行了研究,分析其在边坡快速、精确地质编录中的应用,并与传统人工现场地质编录结果进行对比分析,研究结果表明其在地质环境恶劣区域有着传统人工编录无可比拟的优势。(5)开发了岩体结构信息管理系统,实现了快速高效的对复杂繁多的地质编录数据进行有效管理,完成了基于数据库自动生成边坡节理玫瑰花图和钻孔柱状图程序。将块体稳定性评价程序SASW嵌入系统中从而实现了对块体进行快速稳定性评价。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 前言  9-16
  1.1 研究意义及选题依据  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-13
    1.2.1 岩体结构特征研究现状  10-11
    1.2.2 结构面信息采集研究现状  11-13
  1.3 研究思路及技术路线  13-16
    1.3.1 研究内容  13-14
    1.3.2 研究思路及技术路线  14-16
第2章 三维激光扫描技术特点与原理  16-20
  2.1 三维激光扫描系统的特点  16-17
  2.2 三维激光扫描技术的原理  17-18
  2.3 三维激光扫描系统分类  18-20
第3章 三维激光扫描方法及数据处理  20-30
  3.1 Leica ScanStation2 激光扫描仪简介  20-22
    3.1.1 仪器简介  20-21
    3.1.2 硬件组成  21-22
  3.2 三维激光激光扫描仪操作方法及流程  22-24
    3.2.1 Leica ScanStation2 激光扫描仪操作注意事项  22
    3.2.2 Leica ScanStation2 激光扫描仪操作流程  22-24
  3.3 三维点云数据预处理  24-26
    3.3.1 点云数据的拼接  24-25
    3.3.2 点云着色  25
    3.3.3 坐标系的转换  25-26
  3.4 点云精度及影响因素  26-30
    3.4.1 点云精度误差  27
    3.4.2 影响因素分析  27-30
第4章 基于三维激光扫描技术的岩体结构信息提取研究  30-47
  4.1 结构面信息解译  30-33
    4.1.1 结构面识别与拟合  30-31
    4.1.2 结构面迹长、间距解译  31-33
  4.2 结构面产状计算  33-47
    4.2.1 产状计算原理  33-35
    4.2.2 产状计算软件设计  35-39
    4.2.3 解译精度评价  39-43
    4.2.4 边坡地质编录图生成研究  43-47
第5章 岩体结构信息管理系统开发及应用  47-67
  5.1 设计思路与开发工具  47
  5.2 系统数据库设计  47-55
  5.3 系统模块功能设计  55-62
    5.3.1 地质信息录入与保存  56-59
    5.3.2 信息查询管理  59-62
    5.3.3 地质信息输出保存  62
  5.4 基于三维数据的工程地质图生成研究  62-65
    5.4.1 节理玫瑰花图的生成方法研究  62-63
    5.4.2 钻孔柱状图自动生成方法研究  63-65
  5.5 块体稳定性分析  65-67
第6章 工程应用  67-74
  6.1 大岗山水电站工程概况  67-68
  6.2 坝址区工程地质条件  68-69
    6.2.1 地形地貌  68
    6.2.2 地层岩性  68
    6.2.3 地质构造  68-69
  6.3 岩体结构信息化处理技术的应用  69-74
    6.3.1 边坡快速地质编录工程应用  69-71
    6.3.2 岩体结构信息管理系统应用  71
    6.3.3 边坡稳定性评价  71-74
结论  74-76
致谢  76-77
参考文献  77-79
攻读学位期间取得学术成果  79

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 土力学、地基基础工程 > 岩石（岩体）力学及岩石测试
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