[发明专利]一种隧道洞口多源信息融合的边坡稳定性数字化评估平台

说明书

本发明公开了一种隧道洞口多源信息融合的边坡稳定性数字化评估平台，包括：数据采集及预处理模块，用于对隧道洞口三维点云数据进行预处理；多源信息融合集成模块，用于进行三维地质模型构建，并进行GIS空间分析；统计学边坡稳定性评价模块，用于进行数字高程模型的构建，并基于加权信息量法进行隧道洞口边坡的高风险区进行分析；边坡数值模拟功能模块，用于对预处理后隧道洞口三维点云数据进行边坡台阶线的提取，基于地质勘探数据进行隧道洞口实体模型的构建，通过划分网格对隧道洞口实体模型进行数值模拟计算；统计学分析模块，用于得出加权信息量法的滑坡风险图，该平台能够高效评估隧道洞口边坡稳定性。

技术领域

本发明属于隧道洞口边坡稳定性评判领域，涉及一种隧道洞口多源信息融合的边坡稳定性数字化评估平台。

背景技术

由于隧道在开挖期间，洞口的边帮岩体处于动态演化中，导致边坡的稳定性受到诸多动态复杂的影响。对此，有必要进行隧道洞口的边坡稳定性研究。基于多指标多方法的综合评判方法确定边坡高风险区域，对高风险进行重点加固防护，开发动态实时监测的可视化边坡稳定性评价平台，这样有利于降低隧道开挖洞口边坡失稳的风险，从而有效提升隧道开挖过程中的工程安全性以及节省边坡加固的成本。

现有的预警平台很难将其进行功能集成。平台仍停留在“查一查，看一看”的层面。然而伴随着大数据、物联网和人工智能技术的引领，未来的数字化边坡稳定性评价平台应基于随掘、随采、随探的隧道洞口地质综合探测技术与装备。通过构建信息数据平台，动态的信息处理方能实现。因此，现有的隧道洞口边坡稳定性评价信息化平台虽采集数据多源，量大，但平台仍处在“重采集，轻分析”的技术瓶颈。较多平台皆以单一监测数据作为阈值来评价边坡稳定性。因此，针对边坡在动态开采的情境下预测较为困难的情况，采用多分析手段，多预警指标进行综合反演才是未来边坡稳定性评价平台的趋势。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种隧道洞口多源信息融合的边坡稳定性数字化评估平台，该平台能够高效评估隧道洞口边坡稳定性。

为达到上述目的，本发明所述的隧道洞口多源信息融合的边坡稳定性数字化评估平台包括：

数据采集及预处理模块，用于对获取的隧道洞口三维点云数据进行预处理；

多源信息融合集成模块，用于对预处理后隧道洞口三维点云数据进行三维地质模型构建，并进行GIS空间分析；

统计学边坡稳定性评价模块，用于基于预处理后隧道洞口三维点云数据进行数字高程模型的构建，并基于加权信息量法进行隧道洞口边坡的高风险区进行分析；

边坡数值模拟功能模块，用于对预处理后隧道洞口三维点云数据进行边坡台阶线的提取，基于地质勘探数据进行隧道洞口实体模型的构建，通过划分网格对隧道洞口实体模型进行数值模拟计算；

统计学分析模块，用于数字高程模型进行评价，基于地勘资料进行风险因子确定，采用加权信息量法对风险因子进行统计分析，并最终得出加权信息量法的滑坡风险图。

所述数据采集及预处理模块包括无人机倾斜摄影测量模块、Lidar三维激光扫描数据模块及数据预处理子模块。

所述Lidar三维激光扫描数据模块利用全站式扫描仪对隧道洞口边坡进行全过程扫描，获取大地绝对坐标系下隧道洞口的三维点云数据。

所述无人机倾斜摄影测量模块利用无人机搭载镜头对隧道洞口的边坡进行影像拍摄，再基于Smart3D进行倾斜摄影模型的构建；

所述数据预处理子模块对Lidar三维激光扫描数据模块获取的三维点云数据的噪点数据进行剔除以及三维台阶线的提取，其中，利用体素化下采样的方法对采集得到的点云数据进行数据大小缩减，利用渐进形态学滤波对非地面点云进行数据过滤。