[发明专利]工程边坡实时数字地质编录系统

说明书

技术领域

本发明属于摄影测量技术，主要应用于水利、水电、交通、矿山等各类工程边坡领域，具体涉及应用于工程边坡地质编录的工程边坡实时数字地质编录系统。

背景技术

工程边坡地质编录是收集边坡地质资料，对边坡地质测绘，查明边坡地质要素，并绘制相应地质图件，是边坡治理工程中不可缺少的内容，对消除地质隐患，指导边坡治理的设计，工程的安全运营都有极其重要意义。工程边坡地质编录目前有两种方法：

第一种是传统编录方法，就是工程技术人员在工程边坡需要测绘的点用测量仪器，如皮尺，全站仪或GPS定位装置进行测量，然后根据测绘数据绘制成地质编录图，这种采用人工编录的方法工作量大，存在一定的安全隐患；随着数码技术的发展，出现了第二种数码遥感方法，这种方法是利用数码相机对边坡进行摄影，对同一边坡的两个不同角度分别照相一次，根据摄影测量的原理，解析出边坡影像的相关参数，计算边坡中所需要点的三维坐标，替代人工逐点测量，完成地质编录图。第二种方法相比第一种方法在工作效率、安全性、资料的完整和直观性等方面有很大的提高，具有明显的优势。目前现有运用第二种方法的工作流程是：在边坡的坡顶和坡底布置少量控制点，用一台数码相机对边坡进行两次照相，然后回室内将影像导入计算机中，运用专业的软件进行计算，生成编录图。虽然数码的方法比传统的方法已有很大的进步，但依然存在如下问题，限制了使用和发展:

现场无法解决成图：数码相机的影像和处理程序之间不鞥很好结合，往往需要将数码相机带回室内，进行手工处理，再返回边坡现场校核，因此实时性不强；

一台相机两次照相也存在一些问题：如用定焦镜头，对摄像的距离就会有特殊要求，如用变焦镜头，两次拍摄焦距不一致，影像的解算精度会有影响；

此外，数码相机的液晶屏一般比较小，对边坡影像全局御览也不方便，甚至极端的情况，如数码相机现场拍摄完成，在室内由于未知的原因，造成数码相片损坏，需要返工重新拍摄，影响工作效率。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述缺陷和不足，提供一种实时、准确、精确度高，工作效率高的工程边坡实时数字地质编录系统。

为实现上述目的，本发明设计的工程边坡实时数字地质编录系统，包括计算机和摄影装置，其特别之处在于设置两台相同的摄影装置，两台相同的摄影装置通过数据线与所述计算机连接，所述计算机包括摄影装置控制模块、影像解析模块、产状计算及编录图模块和边坡三维网格构建模块；

所述摄影装置控制模块用于接收输入的摄影装置的参数，控制两台摄影装置接收预览影像，判断出合格的预览影像后控制两台摄影装置同时拍摄，并将拍摄的影像存入影像库；

所述影像解析模块，根据摄影装置的参数信息读出畸变参数，从影像库中读入影像，完成影像的畸变校正，读入边坡控制点坐标，完成几何校正，根据边坡控制点定位,自动拼接影像；

所述产状计算及编录图模块，画出要计算产状的结构面或裂隙键，调入该部位的左右两张影像，自动匹配两张影像的同名点，解算出三个以上点的三维坐标，计算出结构面或裂隙的产状，完成标注生成编录图；

所述边坡三维网格构建模块，计算边坡匹配点三维坐标，基于OpenGL进行渲染，分别进行点云显示、构建三角网显示，输出三维坐标数据文本文件。

上述技术方案中：所述计算机还包括图像预处理模块，用于影像解析处理前的预处理，以便更好地进行图像分析，预处理主要包括图像分幅编码、物方控制点坐标系转换、相机姿态计算。图像分幅编码，现场采集的图像分布在施工地坡面的各个部位，对采集的图像进行统一编码，以便进行后续维护和管理；野外施测的控制点是大地坐标系下的坐标，大地坐标系是左手坐标系，为后续处理的方便应先将其转化为工程坐标系。相机姿态计算是反算拍摄时的外方位元素，是后续反算大地坐标重要的步骤。 

上述技术方案中：所述影像解析模块包括图像分析单元，根据摄影装置的参数信息读出畸变参数，从影像库中读入影像，完成影像的畸变校正，读入边坡控制点坐标，完成几何校正，根据边坡控制点定位,自动拼接影像；