TLS技术在岩体结构面识别中的应用研究

侯宇徽，宋德坤，李建宇，郭秋志

(吉林建筑大学 测绘与勘查工程学院，吉林 长春 130118)

0 前 言

岩体内部广泛分布的节理裂隙等不连续面使其物理力学性质表现出明显的结构效应，采集岩体结构面几何信息并分析结构面的分布组合规律是研究岩体结构的基础。传统的结构面测量方法不但工作量大、效力低、耗时长，而且由于其需要接触式测量，对于高陡边坡难以完成测量任务。另外，对于高陡边坡、深大矿井和矿山等作业现场，岩体的崩塌、矿井的岩爆和矿山爆破等还将对测量人员造成人身危害。因此，在现代大型工程中，传统的结构面测量方法常常遇到困难[1-2]。三维激光扫描技术是近年来发展起来的新兴技术，给三维空间信息的获取提供了新的技术手段，是传统的地质勘察方法的有益补充。三维激光扫描技术具有的高效率、高精度的技术优势，为测量结构面提供了新的解决途径[3-6]。本文以某岩质边坡为例，探讨基于三维激光扫描技术获取的点云数据提取岩体结构面产状的技术方法。

1 基于三维激光点云提取岩体结构面产状

1)获取点云数据。采用Z+F三维激光扫描仪的彩色扫描功能，进行5个测站数据采集，每个测站大约用时5 min。

2)数据预处理。导出扫描获取的数据，使用JRC软件进行点云拼接，并通过预配准和点云对点云配准两个步骤进行配准。配准误差达到1 cm以内后导出格式为.asc的点云数据，如图1所示。

图1 某边坡坡面三维激光扫描数据

3)利用CloudCo mpare软件提取结构面信息。将拼接好的点云数据导入CloudCo mpare软件中，然后在点云模型中选取某一结构面，运用CloudCo mpare软件中的(Tools-Fit-Plane)功能直接从数据栏中读取出所测量面的产状信息，并进行记录，如图2所示。

图2 利用CloudCo mpare软件读取岩体结构面产状

按上述步骤，共提取204条结构面产状，见表1。

表1 CloudCo mpare软件中读取的岩体结构面产状信息(部分)

2 结 论

利用三维激光扫描技术获取岩质边坡坡面点云数据，在此基础上提取边坡岩体结构面几何数据，这种结构面几何参数的识别方法可以有效弥补传统采集方法的工作效率低、工作范围受限等不足。本文介绍了利用CloudCo mpare软件处理点云数据并提取岩体结构面的基本步骤，对某边坡岩体结构面产状进行提取，与现场调查结果吻合，验证了此方法的可靠性。可在此基础上，尝试提取结构面的迹长、粗糙起伏程度等其他几何参数。综上可知，三维激光扫描技术在获取岩体结构面几何参数方面应用前景十分广阔。

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