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三维激光扫描在溶洞工程中提供基础数据及工程量核算的应用【上海沪敖3D】

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2021-05-21 14:37     浏览次数:    

前言

随着人类生活方式的改变和城市化建设带来的影响,越来越多珍贵的资源消失在历史的长河中。而溶洞,是在漫长地质历史中形成的,是在流水的侵蚀、冲蚀、溶蚀和重力崩塌作用下形成了浩大的洞穴空间,往往洞内廊道交错,沉积物丰富,造型变幻多姿,异彩纷呈,一般几万年到几十万年的时间才会累积形成直径约 1m 的石钟乳,属于不可再生资源。

因此,溶洞资源脆弱、不可替代且易被损坏,这些特点让溶洞资源在开发和管理上存在困难,

如果开发不当,易导致喀斯特溶洞遭受损坏。因此无论是其作为旅游资源的经济价值还是作为地质学的研究价值,都要求我们正确处理好溶洞资源的开发和保护的关系,这样才能实现资源的可持续发展。

通常,喀斯特溶洞内部环境复杂,钟乳石林立、洞中多支流且空间狭小,如采用常规工程测量方法,如使用全站仪测量等,易受洞体环境影响,大量的死角将无法测量,特别是在溶洞深,洞壁笔直,陡峭,最大和最小直径差异大的情况下,布设测站难度增加。

而使用地面三维激光扫描仪进行洞体测量,其可以不受时间和地点的限制来对目标物进行测量工作获取点云数据,只要具有激光反射信号,便可得到目标物的点云数据,且高速的采样速度非人工操作全站仪测量所能比拟,同时还解决了传统测量存在的安全性隐患等问题,

因此三维激光扫描在溶洞扫描工作中具有效率高、确保溶洞数据的精准度的优势,为溶洞测绘提供了重要的技术保障。

三维激光扫描在溶洞工程中提供基础数据及工程量核算的应用【上海沪敖3D】(图1)

三维扫描应用方向案例

一、为溶洞景区开发提供基础数据支撑

在天然溶洞开发过程中使用三维扫描扫描溶洞,获取溶洞的点云数据。

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溶洞内部狭长、封闭、形状不规则,点云分布不明显。因此需要在制定扫描计划时考虑到点云分布不均会导致测得的数据密度差异,以及其带来的噪声点增加等影响。

天然溶洞在未开发建设前一般内部不具备照明条件,但是三维扫描本身不需要任何光照条件都能工作,没有光干扰的情况下反而更好。(使用Trimble X7或者 Trimble TX系列都是很好的选择)

三维激光扫描在溶洞工程中提供基础数据及工程量核算的应用【上海沪敖3D】(图3)

欢迎点击上图查看Trimble X7设备详情

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欢迎点击上图查看Trimble TX设备详情

三维扫描是360度无死角的扫描,在洞内可视条件不佳的情况下也不用担心漏测。

获取点云数据后可以使用点云封装获得三角网格文件,可以直接导入到3Dmax或者Mars里进行使用。也可以通过点云得到各个高层上的点云切片,可以导出正射影像得到各个任意高层上的轮廓图。

二、工程量核算

二是主要针对景区的人工或者半人工溶洞,在建设完成后,需要对工程量进行核算。

传统方法是采取贴报纸或者简单测量尺寸后进行增比例估算,误差较大。而三维扫描可以不论物体的形状,都可以扫描得到高精度的点云,再通过点云进行封装形成三角网格,可以得到被扫描物体的网格模型,再通过Geomagic软件的自动化计算功能可以得到被测物体的表面积。

这种方案也可以用在其他收方中去,如沪敖之前使用三维扫描在土方体积测量及质量测量的应用(欢迎点击下图查看)及雕塑群的核算。

三维激光扫描在溶洞工程中提供基础数据及工程量核算的应用【上海沪敖3D】(图5) 

点击查看案例:扫描应用于在土方体积测量及质量测量

 三维激光扫描在溶洞工程中提供基础数据及工程量核算的应用【上海沪敖3D】(图6)

点击查看:沪敖雕塑群表面积核算案例

结语

岩溶洞穴是一种特殊的旅游资源,对其进行开发是一个系统工程,其开发有别于房屋建筑、机器制造,其不确定性大,没有明确的标准,因此,怎么在后续的洞穴开发中,在保护好溶洞生态环境的前提下,增强溶洞内景观的可欣赏性和趣味性,达到增强对游客的吸引力,改变同质化的旅游景点模式,是溶洞旅游的发展方向。

三维激光扫描技术在空间信息获取方面迅速发展,其可以深入到复杂的环境和现场进行扫描,并直接将各种大型的、复杂的、不规则实体的三维完整数据采集下来,从而快速重构出扫描物体的三维模型,三维扫描为洞穴测量提供了新的技术手段。

通过三维激光扫描仪获取溶洞内部点云数据信息,一方面可以将溶洞景点的数字化资料永久保存,对后期的深化设计提供基础数据,还可以为计量工作提供便利,更可以通过对溶洞内地形和景观特征建成三维立体模型, 在现有的保护和宣传基础上提供更多的拓展和有益的补充,通过信息的可视化和开放共享进一步促进溶洞旅游景观的保护和宣传工作。


沪敖3D是一家致力于三维数字化行业解决方案的技术型企业,拥有丰富的三维项目经验,公司以行业应用为出发点,为客户提供三维数字化采集、三维数据处理、三维数据管理等一系列应用服务。

沪敖3D拥有结构光拍照式三维扫描仪、手持三维扫描仪(大小空间)、地面三维激光扫描仪、无人机倾斜摄影测量、3D打印等多种技术手段,从几厘米到几百米的物体或三维空间,从几个微米到几个厘米的精度,沪敖均可提供涵盖软硬件产品和项目服务的完整解决方案。

沪敖3D目前主要服务于制造业(汽车、航空航天、船舶、模具、铸造以及各种机械)、建筑业(建筑设计、施工、装修等)、文化遗产(博物馆、古建筑、考古等)、数字化工厂、警用公共安全、影视制作、教育等行业。提供质量检测、三维建模、逆向工程、数字存档、GD/T分析、有限元分析、虚拟安装、干涉分析、工程测绘、形变监测、3D打印等技术方案。

 三维激光扫描在溶洞工程中提供基础数据及工程量核算的应用【上海沪敖3D】(图7)

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