地下溶洞形态分析与可视化

我国是世界上喀斯特地貌面积分布最广泛的国家之一,岩溶类型繁杂,发育较齐全,占国土面积的1/3。岩溶地区存在的主要地质问题有溶洞、断层和软弱地质带等,其具有隐蔽性、突发性和反复性等特点,已成为南方岩溶地区城市工程建设开拓中面临的主要问题。随着激光扫描设备的不断进步和发展,三维激光扫描技术能在封闭式、环境复杂的空间进行自动化测量,具有操作简单、扫描速度快、高分辨率和高精度等特点,可极大地节约测量时间与成本,现已逐渐适应了更广泛的工程应用领域。使用钻孔式三维激光扫描仪获取地下溶洞空间的三维点云数据,针对精度要求较高的复杂空间结构,可能需要布设多个测站进行不同角度扫描获得全局信息。然后,利用深度学习强大的特征学习能力进行点云配准,通过构建数字化模型,客观真实地反映洞内空间形态特征,这将为设计人员提供更精确的岩溶空间信息,制定安全预防措施计划,确保工程施工有序推进。

贵州天柱云洞铅锌矿特征及其成因分析

云洞铅锌矿是近年来通过重晶石整装勘查与科研工作新发现的矿床。通过云洞铅锌矿床、凯里柏松铅锌矿床中闪锌矿硫同位素测试结果,与湖南董家河、花垣铅锌矿床的硫同位素特征的对比,云洞铅锌矿床δ^(34)S值在14.58‰~19.44‰之间,均值为17.24‰,与董家河铅锌矿床硫同位值δ^(34)S(8.44‰~17.92‰,∑12.25‰)比较接近,而与湖南花垣铅锌矿床硫化物的硫同位值δ^(34)S(28.80‰~33.80‰,∑31.98‰)相差甚远。通过野外露头观察,铅锌矿与硫铁矿、重晶石紧密共生,矿床中发现大量的忱状构造、底劈构造、流纹构造和块状构造等,认为天柱云洞铅锌矿床属于海底喷流型矿床。

贵州金瓜洞云朵石的特征及成因初探

通过洞穴调查,发现金瓜洞洞内发育有一类特殊的次生化学沉积——云朵石,以乳房状、佛手瓜状、瓠瓜状和南瓜状为主,集中连片分布,面积达到122m2,金瓜洞可能是全球洞穴云朵石集中分布面积最大的洞穴之一。从其形态、结构和分布位置推断,属水池中沉积的异型石钟乳,即池水—滴水协同沉积。其形态多样,分布集中,面积广大,世界罕见,具有较大的观赏价值,在水下形成的钟乳石沉积过程和成因机理研究和水文环境研究上也具有重要的意义,值得加以研究和保护。

三维激光扫描技术在溶洞探测中的应用

由于溶洞的特殊性,传统测量仪器已经不能满足当前对溶洞探测的要求。三维激光扫描技术采用非接触式高速激光测量方式,能在复杂的现场和空间对被测物体进行快速扫描测量,从而获得点云数据。文中介绍激光扫描的工作原理及三维激光扫描的工作流程,并给出采用Riegl LMS_Z420i三维激光扫描仪对吉首至茶洞高速公路吉首岸索塔基坑下的溶洞进行探测的实例。

机载LiDAR洞穴目标的点云模拟及快速识别

结合洞穴类目标的特殊几何结构,对居民窑洞、天然洞窟两种典型洞穴目标进行点云数据模拟生成,并基于模拟点云数据研究目标的快速识别方法,首先分析机载LiDAR系统成像方式,以参数模型和地形TIN模型两种方式分别模拟生成两类洞穴的点云数据;以激光点与LiDAR传感器之间的距离突变为依据实现目标的快速识别,通过限定目标区域搜索范围及设定突变点个数阈值进一步提高识别精度;并完成对目标正面轮廓与内部结构的正确分类。

雹云机理新见解的观测验证和复现

近期的研究结果认为: 雹云中存在着冰雹“穴道”, 它是由流场和水凝物粒子场相互作用决定的。“穴道”把雹胚形成区和大雹生长区联结成通道, 它对冰雹粒子具有明显的动力吸引作用, 可使大粒子向这里集中, 在宏观上呈现出冰雹粒子的动态累积效果; 涵盖冰雹“穴道”的区域即为播撒人工防雹的“作用区”, 它一般位于主上升气流边侧的主入流区和相对水平速度接近于零的零域(线)附近的下侧等。这些理论结果尚需观测验证和重复再现, 本文利用 Doppler雷达观测事例来作验证, 并引用前人的工作在此稍作物理加工后复现这些理论结果。

综放工作面湿润剂喷雾降尘机理及高效降尘湿润剂的试验

为有效降低煤尘浓度,解决综放工作面煤尘浓度高的问题,基于对添加湿润剂后提高喷雾射流雾化降尘机理的分析,设计了湿润剂溶液的复配实验方案.通过对表面张力、接触角、反向渗透以及煤尘沉降等多方面的系列复配实验,优选出了除尘效果较好的3种湿润剂复配配方.最后,通过现场工业试验,测定了3种润湿煤体性能较好的湿润剂配方的降尘效果,其平均降尘率分别达到了75%,83%和91%,其中配方Ⅲ的降尘效果最为显著.

基于C-ALS的特大溶洞三维探测及其安全分析

在研究三维激光扫描原理的基础上,对溶洞的激光探测方法进行了研究。针对复杂溶洞激光扫描点云数据,研究了点云数据最小距离准则与最大张角准则的精简算法、三维点云数据坐标变换与数据拼接原理。以张家界向家包2号铁路隧道溶洞为例,采用C-ALS探测系统对溶洞进行了三维激光探测,对获取的溶洞点云数据经过精简、转换坐标和拼接处理后,运用三维矿业软件Dimine建立了溶洞三维模型,在此基础上完成体积计算、关键位置平剖面输出,并重点研究了平行隧道、垂直隧道及沿溶洞延伸三个主要方向上溶洞与隧道工程的三维空间位置关系,得出了不同剖面上溶洞与隧道的直线距离。研究结果对指导隧道路线规划、安全施工具有重要工程意义。

杭州南宋洞霄宫道观园林理法与布局

通过文献整理、图文互证、调查分析等方式,以丰富的文献资料,现存的园林遗迹为基本依据,绘制得到南宋洞霄宫道观建筑群布局分析与园林景点空间分布图。从文献资料出发,着眼于洞霄宫道观园林对象本身以及其代表的广义的园林文化,全面细致地考察洞霄宫的历史变迁、选址建设、空间布局及造园理念,并从园林史论研究、文化观念以及弘扬传统等层面对洞霄宫道观园林的调查研究做出园林价值评价。

大型溶洞旅游开发中三维建模测绘技术及应用

溶洞旅游是旅游行业的一个重要组成部分,其具有稀缺性与不可复制性的特点。溶洞旅游开发过程中需要注意开发与保护的统一,传统测绘手段只能为设计单位提供2D数字绘图,不能详细反映溶洞内部细节情况,因此设计单位在设计时可能出现在某些空间上把握不准确,造成空间浪费甚至溶洞内部资源损坏的情况。借助地面三维激光扫描系统,通过前期控制测量,将扫描仪安置在控制点上对溶洞内部进行高精度扫描。以云南某溶洞旅游景区开发项目为例,阐述三维激光扫描技术在地下溶洞旅游开发中的具体应用,包括前期现场准备及作业方法、点云数据处理、复杂表面3D建模、精度评定、作业效率分析及经验总结等,以期为溶洞旅游开发提供一定参考。

贺州市碧水岩溶洞三维激光扫描探测及其旅游开发模式探讨

基于三维激光扫描原理,以贺州碧水岩为例,采用FARO Focus 3D探测系统对溶洞进行三维激光探测。通过对获取的溶洞点云数据进行噪点剔除、精简、转换坐标和拼接处理,并运用SCENE7. 0建立溶洞三维模型,完成体积计算、平、剖、断面输出,该项目成果可以很好地应用于溶洞旅游路线规划、安全施工等。同时,针对贺州市碧水岩洞内次生化学沉积物、景观组合等独特旅游资源,进行旅游开发初步探讨,提出坚持保护好溶洞的生态环境,改变同质化的旅游模式,为相关溶洞的开发利用提供借鉴意义。

新时期粤港澳大湾区生态型高铁新城规划研究——惠州市罗浮新城起步区控制性详细规划及城市设计

新时期高速铁路的发展不仅可以带动沿线的经济发展,也是区域中心城市与周边中小城市联动的重要纽带。随着我国铁路网的日益完善和高铁战略的不断推进,开始出现许多依托站点规划的新型发展片区,此类片区被称为高铁新区或高铁新城。惠州市博罗县罗浮新城是依托广汕高铁和国家级风景名胜区罗浮山打造的具有一定代表性的特色生态型高铁新城,也是粤港澳大湾区边缘城市对接核心发展圈层的重要空间载体。文章以惠州市博罗县罗浮新城起步区的控制性详细规划及城市设计为例,研究分析当前高铁新城发展过程中存在的典型规划矛盾,探讨其针对性解决策略和具体实施措施。

三维激光扫描技术在公路溶洞测量中的应用

某高速公路研究区发现溶洞与拟建高速公路某处桥墩相交,给公路工程建设带来较大安全隐患,为查清溶洞的形态、规模,采用三维激光扫描得到密集点云数据,再运用建模软件将点云数据逆向建立溶洞的三维模型。将溶洞三维模型与桥墩设计模型叠加,准确地分析了溶洞对高速公路的影响;将溶洞三维模型横、纵断面与桥墩横、纵断面进行叠加,准确量测出溶洞到桥墩桩基的距离,为桥墩桩基施工安全提供科学决策依据。

岩溶洞穴多源点云数据的获取及融合方法

为了有效采集岩溶洞穴内部点云数据,克服单一数据采集手段获取岩溶洞穴内点云数据存在较多数据缺失的问题,通过地面架站式三维激光扫描仪、背包式三维激光扫描仪和摄影测量技术获取岩溶洞穴内的多源点云数据,并采用改进的ICP算法对多源点云数据进行融合。结果表明,采用多种数据采集手段能有效采集岩溶洞穴内的三维点云数据,弥补单一数据采集手段造成的数据缺失,得到较为完整的点云数据。采用改进的ICP算法,可以得到较好的数据融合效果。

云冈石窟18窟数字化技术的应用

云冈石窟是我国规模最大的古代石窟群之一,主要以高浮雕为主的石窟寺,普通的测量方法很难实现云冈石窟的数字化保护。三维激光扫描仪比较适用于古典建筑和佛像、雕塑、壁画等的扫描。采用三维激光对云冈石窟18窟扫描,获取高精度的文物数据,通过模型优化、纹理匹配等技术手段将文物逼真再现,多角度、高清晰地展示参观者在展柜旁无法观赏的任意角度和精度的文物细节。

云窟:网师园历史时空中的观与照

园林是中国文人的精神归宿和艺术集成。以网师园为历史基底和空间载体,实验性设计作品“云窟”以“冰裂纹”几何图形的三维数字生成及对山石云起之形态的空间再现,用轻质透明材料构筑了一处文化装置。意于网师园历史文化时空图景中,借由古典语境对话现代技术的“多元时空体文本”,表达时间层序与空间图景的时空因对与古今观照。该作品受邀参展于威尼斯举办的欧洲文化中心2023“时间-空间-存在”建筑双年展,激发了全球语境下关于文化形态的历时性交互和多样态共存的探讨。

基于三维激光点云特征线提取的溶洞多分辨率三维重建方法研究

溶洞表面具有复杂、不规则性,现有的诸多的建模方法都是按照统一分辨率来进行三维重建,但是在三维重建过程中效率很低,且模型文件过大,对后续专业应用造成了很大困难,因此提出了一种基于三维激光点云特征线提取的技术,并针对溶洞进行了多分辨率三维重建。首先,采用改进邻近点几何特征提取溶洞特征值,增加法向量角作为检测特征点的参数;其次,用社会粒子群(SPSO)算法与模糊C-均值(FCM)聚类算法实现点云分类;再次,采用折线生长方法将特征点连接成特征线,并将其投影到三维点云上;最后,利用分类后的点云按照不同分辨率建模,实现高精度、高质量、高效率溶洞三维重建。实验结果表明,该方法可以按照不同分辨率进行建模,减少了三维重建后模型的数据量,提高了三维重建效率,在溶洞三维重建方面具有较高的实用价值。

三维激光扫描技术在大型溶洞中的应用

对三维激光扫描技术用于大型溶洞的若干问题进行探讨,提出将整个溶洞划分成若干独立单元分别进行扫描,并利用控制点约束进行拼接的方案。在分析噪声产生原因的基础上,提出了几种不同的去噪方法,并给出了相应的计算公式和参考阈值。最后,提出利用全站仪测量景观特征点来检验扫描精度的方案。结果显示,扫描精度在2 mm以内,拼接精度在1cm以内,证明了本方案的有效性。

基于三维激光扫描的石窟寺病害可视化研究

以石窟寺为典型代表的石质文物在我国文化遗产中占有非常重要的位置,由于这类文物的保护不仅与文物本身有关,而且与其赋存岩体、周边环境等均有着密切的关系,所以成为文物保护中问题最为复杂的一种类型.近十几年来,激光扫描、卫星遥感等新技术都出现在石窟寺保护加固工程中,为其数据采集的数字化和信息化发展提供了技术保障.三维激光扫描技术作为一种高精度立体扫描技术,是实现石窟寺数字化保护利用的有效手段.本研究通过使用三维激光扫描技术,以庆阳北石窟寺32号窟作为研究对象,采集其点云数据后,通过建模和使用点云和模型扫描软件ReCap对点云数据进行合理的运用,利用点云数据将石窟寺病害定量化,并将石窟内的病害进行标记和添加信息,探索石窟寺病害信息可视化管理的方法.