CN103808306B - 基于windows的平板式施工地质可视化快速编录方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于windows的平板式施工地质可视化快速编录方法，包括：在施工开挖面上布设控制点；测量控制点三维坐标；根据控制点及设计方案分析确定施工地质编录平面,建立编录坐标系；将控制点三维坐标换算为编录坐标，在ACAD中绘制地质编录图边框；用数码相机拍摄施工开挖面；根据控制点的编录坐标，对拍摄到的数码图像进行几何校正处理；在ACAD中自动插入校正后的图像作为地质编录图的背景；现场编辑处理地质编录图并进行地质信息数字化采集。本方法提高了地质编录图的精度,优化了施工地质编录工序，提高了工作效率。

Description

基于windows的平板式施工地质可视化快速编录方法

技术领域

 本发明涉及地质勘探技术领域，尤其涉及一种基于windows操作系统的便携平板式施工地质可视化快速编录方法。

背景技术

    随着我国水利水电事业的不断发展，以及现代化施工和信息化管理技术的推进，在大中型水利水电工程建设过程中，地质专业需对现场作出快速反应，以便协同设计、施工等专业及时处理若干潜在的特殊地质问题，确保工程安全和正常施工。

施工地质编录是施工阶段地质工作中一项不可缺少的极为重要的内容，传统的施工地质编录工作，以“手工+罗盘+皮尺”的外业作业模式，即通过皮尺确定结构面的相对位置、延伸长度、厚度、间距等几何特征，现场在纸上勾绘结构面轮廓线；使用地质罗盘获取结构面产状信息，然后通过计算机扫描矢量化现场纸质图件。这种方法需要投入大量的人力，耗费大量的时间来完成，效率较低，而且不能直观地反映现场的地形、地貌等，难以保证测量数据的准确性。另外，随着工程建设规模越来越大，边坡越挖越高，开挖速度越来越快，在施工过程中开挖、运渣、支护往往又是同时进行，因此很难为地质人员提供充裕的时间和安全的空间进行详细的现场地质编录，特别是在高陡边坡开挖过程中，现场获取开挖边坡的岩体结构信息，难度是相当大的。面对快速开挖形成的高陡边坡，如何快速完成相关的地质编录工作，如何减少对施工的影响以及对工作人员的安全隐患，如何在艰苦的环境条件下提高施工地质编录工作的效率和精度，都需要引进快速高效，且对地形条件有很强适宜性的现场地质调查技术。

目前，虽有很多基于数字影像的各种编录方案或设想，结合摄影、录相等手段，真实、全面、立体地记录施工现场，但是拍摄的普通照片只是一种写真资料，虽能真实、全面、立体地记录施工现场，只能定性分析地质现象，无法定量分析地质构造，不能克服普通数字影像量测性能差的缺点，特别是未能较好地结合CAD成图技术，需要在施工现场与办公室之间来回工作，未能实现一个较为完善的摄影地质编录系统。

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，提供一种基于windows平板电脑的快速可视化现场施工地质编录方法，它将测量、数码照相、ACAD绘图和地质记录相结合，可在施工现场快速一次性完成带施工开挖面影像图的ACAD矢量化地质编录图及地质信息现场一次性录入平板电脑。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于windows的平板式施工地质可视化快速编录方法，包括以下步骤：

1）在施工开挖面上布设控制点，所述控制点作为地质编录图边框控制点；

2）用全站仪测量控制点三维坐标；

3）根据控制点及设计方案分析确定施工地质编录平面，建立编录坐标系；

4）采用工程地质编录程序，将控制点三维坐标自动换算为编录坐标，在ACAD中自动绘制地质编录图边框；

5）用数码相机对已布设控制点的开挖面进行拍摄，每幅图像应至少包含四个控制点，相邻图像应有重叠；并对照片依次编号；

6）根据控制点的编录坐标，对拍摄到的数码图像进行几何校正处理；

7）根据控制点的编录坐标，在ACAD中自动插入校正后的图像作为地质编录图的背景；

8）现场编辑处理施工地质编录图并进行地质信息数字化采集。

按上述方案，所述步骤3）中，建立编录坐标系的方法为：根据设计方案及施工开挖情况，采用工程地质编录程序，分析找出合适的三个点确定施工地质编录平面，编录坐标系以该平面作为XOY面；正视该面，以三个点中的左下点作为原点；以该平面与水平面的交线作X轴，向右为正，Y轴沿三个点中的上部点方向为正。

按上述方案，所述步骤4)中，控制点的三维坐标换算为编录坐标后，采用施工地质编录程序，在ACAD中自动标注控制点并连线绘制地质编录图边框。

按上述方案，所述步骤7)中，采用施工地质编录程序，将校正后的图像自动按编录坐标匹配后插入到地质编录图中。

按上述方案，所述步骤8)中，在现场，施工地质编录的具体步骤为：在平板电脑上打开ACAD软件，生成编录图边框，插入施工开挖面的数码图像作为背景，直接勾绘、标注地层岩性、断层、裂隙、软弱夹层、不利结构面组合块体等地质信息；再打开施工地质编录程序，录入相关的地质描述信息，形成包含施工开挖面图像信息的地质编录图。

按上述方案，所述步骤5）中，根据施工开挖面的大小及拍摄精度设定拍摄步长。

按上述方案，所述步骤5）中，用数码相机按幅面进行拍摄时，数码相机镜头与开挖面保持垂直，拍摄点距离施工开挖面5m。

本发明是一种快速、高效、准确、便于成果管理、信息查询的地质编录新技术。相对于现有技术，本发明产生的有益效果是：

1. 采用本发明方法，借助基于windows操作系统的便携式平板电脑，在施工现场即可进行地质信息数字化采集、一次性生成数字化地质编录图，大大提高了工作效率，克服了传统方式需要多次往返办公室绘制编录图，无法一次性生成数字化地质编录图的缺点。

2. 本发明根据施工开挖情况及设计方案确定施工地质编录平面，建立编录坐标系，在ACAD中自动绘制地质编录图边框，自动插入校正后的施工开挖面的数码照片，直接勾绘、标注地层岩性、断层、裂隙、不利结构面等地质信息，免去了手工测绘需要在纸质上描图再扫描矢量化的步骤，大大提高了地质编录图的精度。

3.本发明根据控制点的编录坐标对拍摄的数码照片进行几何校正，并按比例及编录坐标自动插入到ACAD图中；改变了传统的靠匹配相同点的照片拼接方式，精度更高、速度更快。

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是本发明一个实施例的步骤流程图；

图2是本发明一个实施例的施工地质编录图。

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。

以下结合附图和实施例进一步说明本发明。

如图1所示，一种水利水电工程施工地质编录方法，主要包括以下步骤：

作业准备：

设备及器材准备：专用平板电脑；数码照相机（17mm广角镜头）及三角架；全站仪；喷漆设备；

1）在平板电脑上打开ACAD软件，将设计开挖面数据输入平板电脑，在施工开挖面上布设控制点；

2）采用风枪及清水冲洗干净施工开挖面；

3）根据开挖面的大小及拍摄精度设定拍摄步长，一般采用7×12m分幅，采用喷漆设备对每幅开挖面（每幅图像拍摄范围）标记四个测量标识点，对每个标识点进行编号。

测量及数码拍摄部分：

4）用全站仪对油漆标示点进行三维坐标测量并记录，测量点编号规范并唯一；

5）用数码照相机按幅面对已标记油漆点的幅面按序进行拍摄，拍摄的每幅图像应覆盖四个油漆标志点，图像幅面大于所划分的矩形幅面，相邻各图像前后上下通过标记点相互衔接，镜头与开挖面保持垂直，拍摄点距离施工开挖面5m；

6）照片按幅面命名，名字唯一，每幅照片上的标记点与测量点编号一致。

坐标换算及坐标点生成标识点分布示意图

7）用USB接口线将全站仪与平板电脑连接，把测点坐标文件输入到平板电脑；根据需要，在所有测量标识点选取四个测量标识点为设计边框点，作为整个编录面的参考面控制点，获得编录面的设计边框；

8）根据控制点及设计方案分析确定施工地质编录平面，建立编录坐标系；建立编录坐标系的过程为：根据设计方案及施工开挖情况，采用工程地质编录程序，分析找出合适的三个点确定施工地质编录平面，编录坐标系以该平面作为XOY面；正视该面，以三个点中的左下点作为原点；以该平面与水平面的交线作X轴，向右为正，Y轴沿三个点中的上部点方向为正。

9）采用工程地质编录程序，将控制点三维坐标自动换算为编录坐标，在ACAD中自动绘制地质编录图边框；下表为部分测量标识点的坐标转换表：

图像校正及拼接

10) 数码相机用数据线与平板电脑连接，把拍摄的数码照片通过数据线输入到平板电脑；

11)根据图幅编号和控制点编号，对照片及照片上的控制点进行相应的编号命名；

12)采用VPstudio软件对单张数码照片进行几何校正处理并保存。采用自编施工地质编录程序，自动生成与数码照片对应的文本文件，文本文件记录该数码照片的左下角编录坐标及其与实际大小的比例；将校正后的数码照片自动按比例及编录坐标插入到ACAD中，作为地质编录图的背景，如图2所示。

地质编录:

13) 在平板电脑上打开自编的地质编录程序，按标准格式录入综合描述等地质内容；

14)在平板电脑上打开ACAD软件，生成编录图边框，插入施工开挖面的数码图像作为背景，直接勾绘、标注地层岩性、断层、裂隙、软弱夹层、不利结构面组合块体等地质信息；再对其产状、性状、规模等进行量测和描述直接录入专用平板电脑，一次性直接形成包含施工开挖面图像信息的地质编录图。

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 (6)

1.一种基于windows的平板式现场施工地质可视化快速编录方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）在施工开挖面上布设控制点，所述控制点作为地质编录图边框控制点；

2）用全站仪测量控制点三维坐标；

3）根据控制点及设计方案分析确定施工地质编录平面，建立编录坐标系；

4）采用工程地质编录程序，将控制点三维坐标自动换算为编录坐标，在ACAD中自动绘制地质编录图边框；

5）用数码相机对已布设控制点的开挖面进行拍摄，每幅图像应至少包含四个控制点，相邻图像应有重叠；并对照片依次编号；

6）根据控制点的编录坐标，采用VPstudio软件对拍摄到的数码图像进行几何校正处理；

7）根据控制点的编录坐标，采用施工地质编录程序，将校正后的图像自动按编录坐标插入到地质编录图中作为地质编录图的背景；

8）现场编辑处理施工地质编录图并进行地质信息数字化采集。

2.根据权利要求1所述的可视化快速编录方法，其特征在于，所述步骤3）中，建立编录坐标系的方法为：根据设计方案及施工开挖情况，采用自编的工程地质编录程序，分析找出合适的三个点确定施工地质编录平面，编录坐标系以该平面作为XOY面；正视该面，以三个点中的左下点作为原点；以该平面与水平面的交线作X轴，向右为正，Y轴沿三个点中的上部点方向为正。

3.根据权利要求1所述的可视化快速编录方法，其特征在于，所述步骤4)中，控制点的三维坐标换算为编录坐标后，采用施工地质编录程序，在ACAD中自动标注控制点并连线绘制地质编录图边框。

4.根据权利要求1所述的可视化快速编录方法，其特征在于，所述步骤8)中，在现场，施工地质编录的具体步骤为：在平板电脑上打开ACAD软件，生成编录图边框，插入施工开挖面的数码图像作为背景，直接勾绘、标注包括地层岩性、断层、裂隙、软弱夹层、不利结构面组合块体的地质信息；再打开施工地质编录程序，录入相关的地质描述信息，形成包含施工开挖面图像信息的地质编录图。

5. 根据权利要求1所述的可视化快速编录方法，其特征在于，所述步骤5）中，根据施工开挖面的大小及拍摄精度设定拍摄步长。

6. 根据权利要求1所述的可视化快速编录方法，其特征在于，所述步骤5）中，用数码相机按幅面进行拍摄时，数码相机镜头与开挖面保持垂直，拍摄点距离施工开挖面5m。