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《武汉大学》 2018年
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基于三维激光扫描的边坡岩体结构信息提取和变形监测研究

陈娜  
【摘要】:岩石边坡的稳定性主要受坡体内部大量发育的结构面控制,准确、高效、全面获取岩体结构面信息,对边坡的稳定性分析有着重要意义。此外,边坡变形监测是对边坡稳定性进行预测预警的重要技术手段,通过对边坡大量变形数据的分析,从而为边坡的稳定性预测提供重要依据。三维激光扫描技术作为一种新兴的测绘方法,可以实现远距离、高精度、高效率的快速扫描,通过向被测物体发射激光点来获取目标对象表面真实的三维坐标信息。三维激光扫描技术可以快速获取边坡表面的点云数据,然后对其进行结构信息的提取和变形的监测分析。本文将测绘学和岩土工程紧密结合,对基于三维激光扫描技术的岩体结构信息全自动提取和边坡变形监测进行了深入研究,主要取得了以下成果:(1)对三维激光扫描技术的发展现状进行了概括归纳,全面的介绍了其技术原理和技术特色。并且总结归纳了当前岩体结构信息采集和边坡变形监测的主流方法,分析了基于三维激光扫描技术的岩体结构信息提取和变形监测的优势。(2)对三维激光扫描技术的数据获取与处理流程进行了详细的介绍,其中包括:如何选择扫描仪的架设位置;如何根据工程需求设置扫描点间距;点云着色的方法;坐标转换的原理等。(3)研究了基于3D点云数据的岩体结构面全自动提取方法。基于改进的Ransac算法对CloudCompare的形状提取插件RSD(Ransac Shape Detection)做了二次开发,将之改编成可以适用于岩体结构面提取的插件RDD(Ransac Discontinuity Detection)。使用Concave算法描绘出了结构面的真实边界,从而计算出结构面的真实面积。(4)提出了基于3D点云数据的岩石块体全自动提取方法。基于结构面的提取结果,编制程序对结构面的相交情况进行统计,构建了候选块体,再使用Floodfill算法和体积法对真实块体和虚拟块体进行识别,最终统计出块体的块度。(5)提出了以特征块体为研究对象的边坡变形监测方法,能够以较高的精度监测到块体10 mm以内的偏移,以及块体各个结构面的面积变化情况,与此同时还可以监测块体旋转等复杂变形情况。
【学位授予单位】:武汉大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TU457

【参考文献】
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