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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。。？
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？梢宰魑恢中碌氖忠帐侄，，，，，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。。？
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？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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