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  • 使用现代三维成像技术进行岩体不连续分析(Split-FX数据集)

    阅读: 2022/10/14 16:04:13

    1 引言

    花了将近4个小时创建了Split-FX数据集,有170多篇文章,包括杂志论文、会议论文、研究报告、硕士学位和博士学位论文,几乎包含了自从Split-FX诞生以来所有使用它进行的研究工作(2005-2022)。

    2 Split-FX简介

    Split-FX软件用于处理来自激光雷达扫描(LIDAR)和摄影测量(photogrammetry)的三维点云数据,快速生成有关详细信息,从而进行岩体场地特征分析。可以用Split-FX软件自动处理现场测绘的结果,从而得到关于岩体的三维信息,包括断裂方向的立体图以及断裂尺寸和粗糙度估计的分布,比人工测量更快更准确地描述一个现场的断裂特征。Split-FX可以完成如下工作:

    (1) 确定单元测绘和岩石爆破前的条件,包括原位块体尺寸和节理间距。

    (2) 进行边坡不稳定的横断面分析,岩石滚落模拟和精确的重量测量。

    (3) 岩石滚落和地面运动变化检测。

    传统的岩石特征分析需要人在岩壁上进行测量,而使用LIDAR可以在离岩壁很远的地方进行自动测量,出于安全考虑,有时人员不能在岩壁上开展测量工作,使用LIDAR可以远程进行岩体特征分析。Split-FX可以在短时间内分析数千条岩石裂缝,而使用传统技术只能特征化少数裂缝。此外,Split-FX通过自动收集和处理岩体数据,消除了人的测量偏差。主要功能如下:

    (1) 查看和编辑点云,查看数字图像,创建三角网格,注册点云,创建三维光绘图像,并进行距离、面积和体积的点云测量。

    (2) 自动划定岩石断裂面,确定其产状和其它断裂属性,还可以对断裂进行编辑、删除、手动添加,并以各种方式进行可视化。

    (3) 根据点云上的迹线或垂挂的相片确定断裂方向 ,这对分析断裂面被遮挡或裂缝表面不明显的情况非常有用。

    (4) 绘制极点的赤平投影图和等高线,插入节理组并计算节理组的统计数据,这个功能类似于Dips。

    (5) 为各种岩土工程应用创建横断面,包括岩石沿边坡面的滚落轨迹,爆炸量计算以及以及确定断裂面的粗糙度JRC。

    (6) 测量断裂长度、间距和块体尺寸。

    (7) 输出点云、网格、断裂、迹线和横断面到CAD, 边坡稳定性和其它类型的程序。

    3 软件测试

    启动软件后,使用File > Open 打开一个*.fx文件,fx格式是Split-FX自己的文件格式。此外也可以打开其它类型的文件,如下图所示。

    文件打开后,会产生一个类似项目数的结构,包括导入的4张照片以及点云数据,右击数据名称ouray1,在出现的菜单中点击Display,即在图形区域内显示出点云数据,如下图所示。默认状态下,图形区的背景颜色是黑的,可以通过工具栏中的颜色工具(倒数第2个)修改。

    Split-FX最重要的两个概念和操作是Mesh和Patch,Mesh采用2D网格技术对表面进行三角化,Patch用于对网格的聚类,以后将详细讨论。下左图所示的是现场照片,右图所示的是导入到Split-FX的点云数据。

    4 结束语

    显然,Split-FX不是唯一能进行岩体不连续分析的软件,其它具有类似功能的软件有:ShapeMetrix 3D,Sirovision,Coltop-3D,3DM Analyst,CloudCompare 等,包括开源的分析工具

    转自:“Ai尚研修科研技术动态”微信公众号

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