CN112884891B - 一种边坡岩层及结构物三维可视化模型建模方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种边坡岩层及结构物三维可视化模型建模方法，包括以下步骤：建立边坡三维模型；将边坡三维模型从中部位置剖开，得到边坡剖面；对边坡剖面进行封边，结合边坡剖面图对边坡三维模型进行分层建模；使用图像采集设备以多角度对边坡结构物进行图像采集，得到边坡结构物实景图像；导入边坡结构物的设计文件，结合边坡结构物实景图像，得到边坡结构物在边坡岩层内部的结构尺寸；根据边坡结构物在边坡岩层内部的结构尺寸进行三维建模。本发明可以解决常规三维建模技术建立的边坡三维模型仅包含浅层表面地形信息，对于边坡内部的地层结构、地质形态以及结构物在地下的布设情况无法再现和展示的技术问题。

Description

一种边坡岩层及结构物三维可视化模型建模方法
技术领域
本发明涉及计算机三维建模技术领域，具体涉及一种边坡岩层及结构物三维可视化模型建模方法。
背景技术
我国地形地质条件复杂，频发的地质灾害给公路安全带来巨大威胁。其中边坡滑坡是公路最常见的地质灾害。为了解、分析边坡滑坡的原因，找出应对措施，目前常用的方法是使用计算机三维建模技术对边坡进行三维建模，根据建成的边坡三维模型进行分析。
但是，现有常规的三维建模技术建立的边坡三维模型仅仅为一个浅层表面地形的三维立体模型，对于边坡内部的岩层结构、地质形态以及构造物在地下的布设情况等信息无法再现和展示，模型简单，信息较少。给地质工作者带来了极大的不便，在查阅相关信息时，还需要配合历史设计资料、相关施工资料等，对照复杂的图文才能了解边坡的内部情况。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提出一种边坡岩层及结构物三维可视化模型建模方法，以解决现有技术中存在的常规三维建模技术建立的边坡三维模型仅包含浅层表面地形信息，对于边坡内部的地层结构、地质形态以及结构物在地下的布设情况无法再现和展示的技术问题。
本发明采用的技术方案是，一种边坡岩层及结构物三维可视化模型建模方法，包括以下步骤：
建立边坡三维模型；
将边坡三维模型从中部位置剖开，得到边坡剖面；
对边坡剖面进行封边，结合边坡剖面图对边坡三维模型进行分层建模；
使用图像采集设备以多角度对边坡结构物进行图像采集，得到边坡结构物实景图像；
导入边坡结构物的设计文件，结合边坡结构物实景图像，得到边坡结构物在边坡岩层内部的结构尺寸；
根据边坡结构物在边坡岩层内部的结构尺寸进行三维建模。
在一种可实现方式中，建立边坡三维模型，具体如下：
导入边坡影像数据；
对齐影像；
根据对齐的影像生成密集点云；
根据密集点云生成网格；
根据网格生成纹理。
在一种可实现方式中，进行分层建模时，边坡剖面与边坡背部转角处连接位置采用相互平行的线条进行分层；对每一层使用不同颜色进行区分，颜色采用岩层对应实物的真实颜色。
在一种可实现方式中，边坡结构物包括锚杆、抗滑桩、挡墙，还包括自动化监测传感器、太阳能设备、仪器支架。
在一种可实现方式中，图像采集设备为广角照相机，采集方式为手持拍照。
在一种可实现方式中，进行图像采集时，具体如下：
使结构物处于稳定不晃动；
保持结构物表面光线亮度均匀；
使结构物表面不为镜面；
对结构物进行多角度拍摄；
图像重叠率大于80％。
在一种可实现方式中，多角度的大于或等于9个角度。
在一种可实现方式中，9个角度包括：上方、右侧方向、左侧方向、前侧方向、后侧方向、上右45°方向、上左45°方向、上前45°方向、上后45°方向。
在一种可实现方式中，边坡岩层及结构物三维可视化模型包括边坡岩层结构三维可视化模型、边坡结构物矢量三维可视化模型。
由上述技术方案可知，本发明的有益技术效果如下：
1.构建的边坡岩层结构三维可视化模型，是根据设计文件及相关数据资料构建的，边坡内部的岩层情况与真实情况完全相符，能够直观的展示边坡岩层内部情况，包括地层结构、地质形态。
2.构建的边坡结构物矢量三维可视化模型，可以直观的反映出边坡结构物在地下的布设情况。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明实施例1的方法流程图；
图2为本发明实施例1剖开后的边坡三维模型效果图；
图3为本发明实施例1的边坡剖面图；
图4为本发明实施例1的边坡岩层结构三维可视化模型效果图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
实施例1
本实施例提供了一种边坡岩层及结构物三维可视化模型建模方法，包括以下步骤：
建立边坡三维模型；
将边坡三维模型从中部位置剖开，得到边坡剖面；
对边坡剖面进行封边，结合边坡剖面图对边坡三维模型进行分层建模；
使用图像采集设备以多角度对边坡结构物进行图像采集，得到边坡结构物实景图像；
导入边坡结构物的设计文件，结合边坡结构物实景图像，得到边坡结构物在边坡岩层内部的结构尺寸；
根据边坡结构物在边坡岩层内部的结构尺寸进行三维建模。
本实施例中，通过建模方法得到的边坡岩层及结构物三维可视化模型，包括边坡岩层结构三维可视化模型、边坡结构物矢量三维可视化模型。以下对这两种可视化模型的建模方法分别加以描述。
边坡岩层结构三维可视化模型的建模方法具体如下：
1、建立边坡三维模型
在本实施例中，使用三维建模软件建立边坡三维模型的方法不作限定，在本实施例中举例说明，按以下步骤进行：
导入边坡影像数据；
对齐影像；
根据对齐的影像生成密集点云；
根据密集点云生成网格；
根据网格生成纹理，得到边坡三维模型。
使用的三维建模软件不作限定，在本实施例中举例说明，可采用Smart3D、PhotoScan。
2、将边坡三维模型从中部位置剖开，得到边坡剖面
本步骤使用的软件不作限定，在本实施例中举例说明，采用3DS Max。剖开后的边坡三维模型效果图如图2所示。
3、对边坡剖面进行封边，结合边坡剖面图对边坡三维模型进行分层建模，得到边坡岩层结构三维可视化模型
边坡的设计文件中包含了通过勘测得到的边坡剖面图，边坡剖面图如图3所示，包含有边坡岩层结构的相关信息，比如高程在70.03处有层厚为4.6米的粉质粘土层，高程在65.63处有层厚为4.4米的砂质粘性土层。
边坡剖面处于镂空状态，对边坡剖面进行封边处理。根据边坡剖面图的边坡岩层结构相关信息，使用线条在边坡三维模型上进行分层建模。分层建模时边坡剖面与边坡背部转角处连接位置采用相互平行的线条进行分层。对每一层使用不同颜色进行区分，颜色采用岩层对应实物的真实颜色。分层建模后，得到边坡岩层结构三维可视化模型，效果图如图4所示。
通过上述技术方案构建的边坡岩层结构三维可视化模型，是根据设计文件及相关数据资料构建的，边坡内部的岩层情况与真实情况完全相符，能够直观的展示边坡岩层内部情况，包括地层结构、地质形态。
边坡结构物矢量三维可视化模型的建模方法具体如下：
1、使用图像采集设备以多角度对边坡结构物进行图像采集，得到边坡结构物实景图像
边坡结构物包括工程中的锚杆、抗滑桩、挡墙等构成，除此之外还加入了自动化监测相关的传感器、太阳能设备、仪器支架等设施。这些边坡结构物有部分露在边坡地表以上，有部分埋在边坡岩层内部。相对于边坡，这些边坡结构物的体型都较小，在本实施例中为取得较好的建模精度，使用广角照相机通过手持拍照，按以下方式，以多角度对边坡结构物进行图像采集：
(1)使结构物处于稳定不晃动的状态；
(2)保持结构物表面光线亮度均匀，通过改变拍摄者的站位来实现；
(3)使结构物表面不为镜面，通过改变拍摄者的站位来实现；
(4)对结构物进行至少9个角度拍摄，分别是上方、右侧方向、左侧方向、前侧方向、后侧方向、上右45°方向、上左45°方向、上前45°方向、上后45°方向。
(5)图像重叠率大于80％。
多角度拍摄到的边坡结构物图像，组合起来可以较为精确的反映出边坡结构物在地表上部分的高度、尺寸等信息。
2、导入边坡结构物的设计文件，结合边坡结构物实景图像，得到边坡结构物在边坡岩层内部的结构尺寸
边坡结构物在制造、使用之前，是通过设计软件设计的，例如锚杆、抗滑桩、传感器外壳都有对应设计文件，比如CAD 3D设计图。将这些边坡结构物的文件导入至边坡三维模型，边坡三维模型通过前文中边坡岩层结构三维可视化模型的建模方法的第1步得到。边坡结构物的设计文件中有边坡结构物整体的高度、尺寸。结合边坡结构物实景图像提供的边坡结构物在地表上部分的高度、尺寸等信息，可以得出边坡结构物在边坡岩层内部的高度、尺寸等信息。
3、根据边坡结构物在边坡岩层内部的结构尺寸进行三维建模，得到边坡结构物矢量三维可视化模型
通过本步骤建模得到的边坡结构物矢量三维可视化模型，可以直观的反映出边坡结构物在地下的布设情况。
按本实施例的技术方案，可以得到边坡岩层结构三维可视化模型、边坡结构物矢量三维可视化模型，能够直观的展示边坡岩层内部情况、边坡结构物在地下的布设情况。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (6)

1.一种边坡岩层及结构物三维可视化模型建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
建立边坡三维模型，包括：导入边坡影像数据，对齐影像，根据对齐的影像生成密集点云，根据密集点云生成网格，根据网格生成纹理；
将边坡三维模型从中部位置剖开，得到边坡剖面；
对边坡剖面进行封边，结合边坡剖面图对边坡三维模型进行分层建模，包括：边坡剖面与边坡背部转角处连接位置采用相互平行的线条进行分层；对每一层使用不同颜色进行区分，颜色采用岩层对应实物的真实颜色；
使用图像采集设备以多角度对边坡结构物进行图像采集，包括：使结构物处于稳定不晃动，保持结构物表面光线亮度均匀，使结构物表面不为镜面，对结构物进行多角度拍摄，图像重叠率大于80％；得到边坡结构物实景图像；导入边坡结构物的设计文件，结合边坡结构物实景图像，得到边坡结构物在边坡岩层内部的结构尺寸；
根据边坡结构物在边坡岩层内部的结构尺寸进行三维建模。
2.根据权利要求1所述的边坡岩层及结构物三维可视化模型建模方法，其特征在于：边坡结构物包括锚杆、抗滑桩、挡墙，还包括自动化监测传感器、太阳能设备、仪器支架。
3.根据权利要求1所述的边坡岩层及结构物三维可视化模型建模方法，其特征在于：所述图像采集设备为广角照相机，采集方式为手持拍照。
4.根据权利要求1所述的边坡岩层及结构物三维可视化模型建模方法，其特征在于：所述多角度的大于或等于9个角度。
5.根据权利要求4所述的边坡岩层及结构物三维可视化模型建模方法，其特征在于，所述9个角度包括：
上方、右侧方向、左侧方向、前侧方向、后侧方向、上右45°方向、上左45°方向、上前45°方向、上后45°方向。
6.根据权利要求1所述的一种边坡岩层及结构物三维可视化模型建模方法，其特征在于：所述边坡岩层及结构物三维可视化模型包括边坡岩层结构三维可视化模型、边坡结构物矢量三维可视化模型。
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