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摘要：岩土工程实践中，，
，由于岩体结构面的保存，，
，极大地影响了岩体的力学性能。。。深入开展对结构面的研究，，
，为改善岩体的稳固性提供参考依据，，
，具有重大意义。。。古板要领接纳罗盘、尺子等对结构面举行研究，，
，保存效率低、误差大等诸多弱点。。。本文先容了一种新的要领，，
，接纳非接触式三维成像手艺，，
，对岩体的结构面举行丈量、统计、剖析，，
，解决了古板丈量要领的缺乏，，
，供工程手艺职员参考。。。

岩体，，
，是指一定工程规模内的自然地质体。。。岩体包括两个基本要素，，
，即岩石和结构面。。。由于结构面的保存，，
，使得岩体和岩石的力学性子保存很大的差别。。。许多工程实践中，，
，在岩石强度很高的洞室内，，
，仍有大宗的变形破损爆发，，
，导致岩体稳固性降低。。。究其缘故原由，，
，就是由于大宗的不整合、褶皱、断层、层理、片理、劈理、节理等结构面的保存。。。结构面又叫“软弱面”，，
，结构面的保存弱化了岩体的力学性能，，
，决议了岩体工程的稳固性，，
，导致了岩体的各向异性。。。因此，，
，对结构面举行深入研究，，
，关于提高岩体的稳固性具有很主要的意义。。。

古板上，，
，通常接纳罗盘、锤子、放大镜以及尺子等，，
，对结构面举行丈量。。。丈量竣事后，，
，再返回室内人工绘图，，
，举行数据统计剖析。。。古板要领效率低下，，
，耗时耗力，，
，误差大。。。丈量的工具都是局部测点，，
，而不是宏观的大规模丈量。。。并且关于一些悬崖峭壁、无法抵达的园地，，
，无法举行现实丈量，，
，造成数据缺失，，
，甚至保存岩石坠落伤人的危害。。。

鉴于古板要领保存的诸多问题，，
，工程科技职员一直地实验，，
，研发新的要领，，
，对岩体结构面举行研究。。。本文先容了一种新型的岩体三维成像及统计剖析系统，，
，可用于岩土工程的勘探和岩体结构的统计剖析。。？？梢宰魑恢中碌氖忠帐侄危
，供工程手艺职员、科研职员使用，，
，深入对岩体结构举行研究，，
，为岩土工程设计职员提供科学的参考依据。。。

ShapeMetriX 3D 系统

ShapeMetriX 3D是奥地利3GSM公司研发的一套全新的系统。。。通过手工照相，，
，天生三维图形，，
，可以对岩体外貌举行丈量和统计剖析，，
，可用于对岩体外貌举行地质学、岩土力学评价剖析。。。ShapeMetriX 3D不是一款摄影丈量软件，，
，而是为相识决工程地质、岩土工程、几何结构等问题而开发的一套系统。。。

关于数据收罗，，
，接纳的是一台经由3GSM软件标定的数码相机来举行的。。。通过一台经由标定的相机，，
，从两个差别角度对目的区域举行照相。。。照相前，，
，要提前在目的规模内安排一个标杆(如图1) 。。。整个数据收罗的历程约莫几分钟(安排标杆，，
，拍两张照片) 。。。

ShapeMetriX 3D常用于隧道工程、矿业工程、岩土工程等。。。ShapeMetriX 3D的一个主要特点是，，
，包括3D评价剖析软件。。。ShapeMetriX 3D是一整套系统，，
，包括标定的成像系统和3D处置惩罚软件。。。

拍摄照片以后，，
，将照片拷贝到盘算机上，，
，输入到SMX Reconstructor软件中合成一幅三维图像。。。接纳的原理是由盘算机视觉而衍生出的立体摄影丈量手艺。。。该手艺不需要显示参考标记，，
，就可以确定各个照片之间的相对偏向。。。

ShapeMetriX 3D所用的基来源理是可扩展的，，
，这就意味着种种尺寸的外貌都可以照相并且天生三维图像。。。可是，，
，一个基本的要求就是外貌必需是不规则的结构（不平整的）。。。

ShapeMetriX 3D的效果是一幅三维图像，，
，它展现的是所纪录外貌的形状。。？？梢杂米源3D软件对这幅三维图像举行种种丈量，，
，也可以举行种种评价剖析。。。

• 岩体的状态客观地举行展现；；
• 不必思量园地无法进入的问题，，
  ，也不必担心丈量时间的限时；；
• 可以举行多种丈量，，
  ，长度、距离、面积等；；
• 可以获得盘算的数据，，
  ，例如可以直接获得结构面距离。。。

• 一幅三维图像不是一组三维外貌丈量，，
  ，而是实着实在的照片；；
• 拍摄照片无需特殊的手艺（会用数码相机即可）。。。

ShapeMetriX 3D系统接纳手持式照相，，
，无需三脚架，，
，支持变焦镜头，，
，可对差别距离的待测目的举行三维成像。。。

使用ShapeMetriX 3D系统照相获得了两幅照片，，
，这两幅照片的偏向是确定的。。。两幅照片上均有一个相同的点P(u,v)，，
，确定了两个偏向和两个点，，
，就可以获得两条射线（如图2中红色射线）。。。这两条射线在三维空间相交于一点P(X,Y,Z)，，
，这个点就确定了。。。与此类推，，
，两幅照片上的所有点在三维空间都可以都可以确定响应的三维点，，
，所有的三维点就形成了一个三维面。。。将一幅照片附在三维面上，，
，就获得了三维图像。。。两次照相的距离以及相机的位置都是无需知道的。。。

这种三维图像获得的是局部坐标系统，，
，没有其它信息。。。也可以加入现有的目的信息，，
，例如关于隧道，，
，可以加入弧度信息。。。若是输入指南针偏向数据，，
，模子就可以大致瞄准真北偏向。。。

模子若是需要加入地理坐标信息，，
，最少需要知道图像区域内三个控制点的坐标信息，，
，这三个点的坐标可以通过全站仪或者更准确的GPS 测得( 见图3) 。。。最终的效果，，
，就会凭证这几个控制点的坐标转换成响应的坐标系统。。。

图4中(a)为一座采石场的岩质边坡三维图像。。。这个三维图像是由许多三维点(b)加上照片组成的。。。用自带的三维评价剖析软件，，
，可以便捷地举行地质制图(d)，，
，也可以绘制岩体结构球形图(e)，，
，并且确定结构面间距(f)，，
，可以快速地对岩体结构面举行评价剖析。。。

输出效果

通常，，
，可以从三维图像中获得几何数据。。。接纳系统自带的JMX Analyst 软件可以对三维图像举行审查，，
，也可以举行一些评价剖析，，
，如图5～6。。。

①长度( 距离，，
，距离) ，，
，m；；

②面积，，
，m2；；

③不一连面或整个岩质边坡( 倾向、倾角) 的空间偏向；；

④不一连迹和地层( 倾向、倾角) 的空间偏向。。。

①间距( 平均间距、法向间距、簇间距、总间距）；；

②沿轮廓线的间距；；

③迹的不一连性，，
，单位/m

④不一连簇的空间差别；；

⑤体积，，
，单位m2。。。

①三维图像数据，，
，VRML文件和OBJ文件；；

②几何数据，，
，DXF文件，，
，可用于CAD；；

③丈量的数据，，
，CSV文件( 可用于Excel) 和DXF 文件( 可用于CAD)；；

④三维图像截图，，
，JPG文件。。。

应用领域

ShapeMetriX 3D可以在多种工程领域获得应用，，
，包括：

隧道开挖

隧道掌子面三维制图，，
，岩土数据收罗，，
，工程治理，，
，地质资料生涯；；

地下采矿

变形监测，，
，岩土数据收罗，，
，支护结构剖析；；

露天采矿

矿区图的更新，，
，确定开挖的体积，，
，稳固性评价( 例如岩质边坡)；；

岩土工程

大致相关性简直定，，
，室内剖析和原位剖析。。。

关于岩土工程而言，，
，研究岩体的结构面是很是主要的。。。岩体开挖、支护设计计划都是凭证岩体结构面的参数来制订的。。。古板的岩体结构面丈量要领效率低，，
，保存许多问题。。。ShapeMetriX 3D系统的泛起，，
，解决了这些问题。。。与古板的丈量要领相比，，
，ShapeMetriX 3D 接纳移动非接触式岩体丈量，，
，不需要专业的勘探手艺，，
，使用简朴、无邪，，
，使用变焦照相机手动照相，，
，快速、清静地举行数据收罗。。。ShapeMetriX 3D系统按一定的规则形貌岩体结构状态，，
，整套系统不但仅只是一台丈量装备，，
，并且带有软件，，
，可以举行剖析评价。。。该系统提高了地质丈量的效率、质量和清静性，，
，可供岩土工程手艺职员参考。。。

参考文献：郑江. 岩体三维成像系统在岩土工程中的应用[J]. 四川建材, 2021, 47(3):93-95.

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