CN106558097A - 一种基于车载式三维探地雷达和道路测绘技术的地下环境透视三维模型建立方法 - Google Patents
一种基于车载式三维探地雷达和道路测绘技术的地下环境透视三维模型建立方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种基于车载式三维探地雷达和道路测绘技术的地下环境透视三维模型建立方法，与现有技术相比解决了地质雷达对探测成果无法建立透视三维模型的缺陷。本发明包括以下步骤：地下环境情况的数据采集，利用车载式三维探地雷达对地下环境的地质条件信息进行采集，通过数据提取技术初步建立探测异常模型；道路信息的采集，利用测绘手段测出道路路面信息的坐标、高程，建立道路路面模型；建立道路地下环境探测成果的透视三维模型，将探测异常模型按照坐标信息投入到道路路面模型中，形成地下环境的透视三维模型。本发明将三维探地雷达探测的成果转换成所需要的三维模型中去，形成地下探测成果的透视三维模型。
Description
技术领域
本发明涉及数据处理技术领域，具体来说是一种基于车载式三维探地雷达和道路测绘技术的地下环境透视三维模型建立方法。
背景技术
随着城市的建设和快速发展，越来越多的市政工程都应用地质雷达来进行地下区域勘察和探测。但是地质雷达的探测成果都是平面的，很难对探测的异常区进行较为直观的说明和展示，尤其是数据对城市地下信息数字化对接一直是个难题。车载式三维探地雷达探测技术在国内很少被应用，其无法将探测成果转化成三维模型。而现有的三维模型技术，大多属于传统意义上的表面三维，能够形成表面上的三维方式的体现，但其内部无法呈现，即无法实现透视三维模型结果。
因此如何利用车载式三维探地雷达探测技术将探测成果转化成三维模型已经成为急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中地质雷达对探测成果无法建立透视三维模型的缺陷，提供一种基于车载式三维探地雷达和道路测绘技术的地下环境透视三维模型建立方法来解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种基于车载式三维探地雷达和道路测绘技术的地下环境透视三维模型建立方法，包括以下步骤：
地下环境情况的数据采集，利用车载式三维探地雷达对地下环境的地质条件信息进行采集，通过数据提取技术初步建立探测异常模型；
道路信息的采集，利用测绘手段测出道路路面信息的坐标、高程，建立道路路面模型；
建立道路地下环境探测成果的透视三维模型，将探测异常模型按照坐标信息投入到道路路面模型中，形成地下环境的透视三维模型。
所述的地下环境情况的数据采集包括以下步骤：
在探测区周边范围内按车载式三维探地雷达基站设定办法确定GPS基站；
将车载式三维探地雷达的起点作为基站定点；
车载式三维探地雷达按探测轨迹进行探测，发射天线向探测体内发射电磁波，利用接收天线接收来自目标体界面的反射波；
车载式三维探地雷达利用自带软件对探测结果进行翻译预处理；
测试数据坐标的校正，将测试的数据起点坐标信息与起点基站坐标信息进行比较，判断两个坐标值是否一致，若不一致则进行调试，通过测绘坐标系转换方法选择基站的坐标信息与道路起点坐标，直至两个坐标值达成一致；
对车载式三维探地雷达测得的三维雷达数据进行预处理、三维偏移处理、地形校正；对三维雷达数据体进行剖面解释、平面解释及解释成果标定；
对车载式三维探地雷达测试的异常数据进行边界采集，边界数据采集按照大于10%的比例和数量进行采集；
对边界数据进行处理，利用线性回归模型计算方法剔除采集的边界数据中与整体数据明显不同且离散性大的点；
对筛选后的点的坐标位置进行插值加密分析处理，初步建立探测边界异常模型。
所述的道路信息的采集包括以下步骤：
利用测绘技术对道路信息进行采集形成坐标系；
判断道路信息坐标系与车载式三维探地雷达采集的坐标系是否一致；若不一致，使用测绘坐标系转换方法转换与车载三维探地雷达探测坐标系相统一的坐标系；
通过测绘手段，测出道路各个异常数据点的坐标、高程；
对道路平面数据采集的位置数据进行网格插值建立道路平面模型；
由道路平面模型进行垂直向下延伸，建立道路探测深度范围内的道路路面模型。
所述的建立道路地下环境探测成果的透视三维模型包括以下步骤：
设定探测异常模型在道路模型中的方向，遵循模型三维数据中X轴为正东方向、Y是正北方向的原则；
将探测异常模型按照坐标信息投入到道路模型中，形成地下环境的透视三维模型。
有益效果
本发明的一种基于车载式三维探地雷达和道路测绘技术的地下环境透视三维模型建立方法，与现有技术相比将三维探地雷达探测的成果转换成所需要的三维模型中去，形成地下探测成果的透视三维模型，能够更直观的进行展示。
附图说明
图1为本发明的方法顺序图。
具体实施方式
为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：
如图1所示，本发明所述的一种基于车载式三维探地雷达和道路测绘技术的地下环境透视三维模型建立方法，包括以下步骤：
第一步，地下环境情况的数据采集。利用车载式三维探地雷达对地下环境的地质条件信息进行采集，通过数据提取技术初步建立探测异常模型。通过车载式三维探地雷达的采集使用，能够发现地下空洞区等异常地质环境。其具体步骤如下：
（1）在探测区周边范围内按车载式三维探地雷达基站设定办法确定GPS基站，针对GPS基站的设置按车载式三维探地雷达自带的基站设定办法进行设定，用于车载式三维探地雷达在探测过程中对地下异常环境的位置确认。
（2）将车载式三维探地雷达的起点作为基站定点，基站定点的确定是为了后期进行测试数据坐标的校正。
（3）车载式三维探地雷达按探测轨迹进行探测，发射天线向探测体内（地面以下范围）发射电磁波，利用接收天线接收来自目标体界面的反射波。
（4）车载式三维探地雷达利用自带软件对探测结果进行翻译预处理，对反射波通过自带软件进行处理，发现空洞等异常区域。
（5）测试数据坐标的校正。由于车载式三维探地雷达在实际使用中，根据车载式三维探地雷达的设计类型，可能会出现坐标系不匹配的情况，在此对测试的数据起点坐标信息与起点基站坐标信息进行比较，即将测试数据的起点坐标与以上步骤中的基站定点进行比较。判断两个坐标值是否一致，若一致，说明坐标系相同，无需转化。若不一致则进行调试，通过测绘坐标系转换方法选择基站的坐标信息与道路起点坐标，直至两个坐标值达成一致。
（6）对车载式三维探地雷达测得的三维雷达数据进行预处理、三维偏移处理、地形校正。同时，路面基层与上下介质之间、缺陷异常体与周围介质之间的电性（特别是介电性）也存在着一定的差异，因此对三维雷达数据体还需进行剖面解释、平面解释及解释成果标定。
（7）对车载式三维探地雷达测试的异常数据进行边界采集，边界数据采集按照大于10%的比例和数量进行采集。
（8）依据在不均匀体边界处有连续的反射波同相轴中断或弯曲分布，其波长变长，波幅明显变化，波组特征也发生明显变化的特点，在此需要对边界数据进行处理。利用线性回归模型计算方法剔除采集的边界数据中与整体数据明显不同且离散性大的点。
（9）对筛选后的点的坐标位置进行插值加密分析处理，插值加密分析可以使用回归分析插值、线性插值、圆弧插值等，从而初步建立探测边界异常模型。
在此，通过车载式三维探地雷达已经探得地下环境中的异常情况（突变点），如空洞等。
第二步，道路信息的采集。利用测绘手段测出道路路面信息的坐标、高程，获得突变点的地面信息，建立道路路面模型。其具体步骤如下：
（1）利用测绘技术对道路信息进行采集形成坐标系。
（2）判断道路信息坐标系与车载式三维探地雷达采集的坐标系是否一致，同样若不一致，使用测绘坐标系转换方法转换与车载三维探地雷达探测坐标系相统一的坐标系。
（3）通过测绘手段，测出道路各个异常数据点的坐标、高程，形成各个异常数据点（地下环境中的异常点）的地面信息。
（4）对道路平面数据采集的位置数据进行网格插值建立道路平面模型。
（5）由道路平面模型进行垂直向下延伸，建立道路探测深度范围内的道路路面模型。
第三步，建立道路地下环境探测成果的透视三维模型。将探测异常模型按照坐标信息投入到道路路面模型中，将车载式三维探地雷达技术与道路测绘技术相结合，即有道路测绘技术所测得的地上数据情况，也有车载式三维探地雷达技术所测得的地下数据情况，形成地下环境的透视三维模型。其具体步骤如下：
（1）设定探测异常模型在道路模型中的方向，遵循模型三维数据中X轴为正东方向、Y是正北方向的原则。
（2）将探测异常模型按照坐标信息投入到道路模型中，直接将地下数据情况和地下数据情况按一致的坐标信息进行结合，形成地下环境的透视三维模型。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (4)
1.一种基于车载式三维探地雷达和道路测绘技术的地下环境透视三维模型建立方法，其特征在于，包括以下步骤：
11）地下环境情况的数据采集，利用车载式三维探地雷达对地下环境的地质条件信息进行采集，通过数据提取技术初步建立探测异常模型；
12）道路信息的采集，利用测绘手段测出道路路面信息的坐标、高程，建立道路路面模型；
13）建立道路地下环境探测成果的透视三维模型，将探测异常模型按照坐标信息投入到道路路面模型中，形成地下环境的透视三维模型。
2.根据权利要求1所述的一种基于车载式三维探地雷达和道路测绘技术的地下环境透视三维模型建立方法，其特征在于，所述的地下环境情况的数据采集包括以下步骤：
21）在探测区周边范围内按车载式三维探地雷达基站设定办法确定GPS基站；
22）将车载式三维探地雷达的起点作为基站定点；
23）车载式三维探地雷达按探测轨迹进行探测，发射天线向探测体内发射电磁波，利用接收天线接收来自目标体界面的反射波；
24）车载式三维探地雷达利用自带软件对探测结果进行翻译预处理；
25）测试数据坐标的校正，将测试的数据起点坐标信息与起点基站坐标信息进行比较，判断两个坐标值是否一致，若不一致则进行调试，通过测绘坐标系转换方法选择基站的坐标信息与道路起点坐标，直至两个坐标值达成一致；
26）对车载式三维探地雷达测得的三维雷达数据进行预处理、三维偏移处理、地形校正；对三维雷达数据体进行剖面解释、平面解释及解释成果标定；
27）对车载式三维探地雷达测试的异常数据进行边界采集，边界数据采集按照大于10%的比例和数量进行采集；
28）对边界数据进行处理，利用线性回归模型计算方法剔除采集的边界数据中与整体数据明显不同且离散性大的点；
29）对筛选后的点的坐标位置进行插值加密分析处理，初步建立探测边界异常模型。
3.根据权利要求1所述的一种基于车载式三维探地雷达和道路测绘技术的地下环境透视三维模型建立方法，其特征在于，所述的道路信息的采集包括以下步骤：
31）利用测绘技术对道路信息进行采集形成坐标系；
32）判断道路信息坐标系与车载式三维探地雷达采集的坐标系是否一致；若不一致，使用测绘坐标系转换方法转换与车载三维探地雷达探测坐标系相统一的坐标系；
33）通过测绘手段，测出道路各个异常数据点的坐标、高程；
34）对道路平面数据采集的位置数据进行网格插值建立道路平面模型；
35）由道路平面模型进行垂直向下延伸，建立道路探测深度范围内的道路路面模型。
4.根据权利要求1所述的一种基于车载式三维探地雷达和道路测绘技术的地下环境透视三维模型建立方法，其特征在于，所述的建立道路地下环境探测成果的透视三维模型包括以下步骤：
41）设定探测异常模型在道路模型中的方向，遵循模型三维数据中X轴为正东方向、Y是正北方向的原则；
42）将探测异常模型按照坐标信息投入到道路模型中，形成地下环境的透视三维模型。
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20190614 Termination date: 20211015 |