水电水利工程地质三维实景野外编录填图系统技术方案

本发明专利技术涉及一种根据水电水利工程地质野外勘测数据进行计算机地质建模、模拟和分析的系统，其公开了一种水电水利工程地质三维实景野外编录填图系统，解决传统技术中无法实现数据快速分析的问题。本发明专利技术中的水电水利工程地质三维实景野外编录填图系统，包括硬件系统和软件系统，其中硬件系统包括航摄影像采集设备、图形工作站、电脑终端和便携式陆摄影像采集设备，软件系统包括地形场景构建子系统、地质编录数据子系统、地质绘制数据子系统、三维可视化与分析子系统、工程地质数据管理和交换子系统。本发明专利技术针对工程地质野外编录需求提供了快速分析、快速建模的功能，为工程地质野外编录作业提供数字化、智能化、三维可视化的解决方案。

【技术实现步骤摘要】
水电水利工程地质三维实景野外编录填图系统
本专利技术涉及一种根据水电水利工程地质野外勘测数据进行计算机地质建模、模拟和分析的系统，特别涉及水电水利工程地质三维实景野外编录填图系统。
技术介绍
水电水利工程地质勘察是水电水利工程在可行性研究阶段、设计阶段和施工阶段的重要工作内容，是工程设计、施工和运行的重要依据和保障。但由于现场条件所限，工程地质勘测的手段较单一，勘测过程不便捷，其编录成果的准确性和适用性取决于地质工作者本身的经验和技术水平，许多行业内外先进的技术经验并未即时部署到生产实践一线。主要体现为:(1)野外勘测记录多是利用表格、素描、照片，记录手段单一，编录繁琐；(2)实际编录过程多是基于二维平面地质图，编录成果也多以二维图件方式展示，不直观；(3)编录记录和编录图件关联性较弱，不利于数据统一管理；(4)编录的数据成果不能立即展示，所获得的数据很难通过现场实时检查以纠正潜在错误，不利于野外编录作业的进一步展开；(5)后方地质建模分析工作与前方现场编录工作相分离，不利于地质数据的一体化处理。随着计算机技术的兴起，水电水利工程野外地质勘查也开启了数字化和信息化的转型模式。三维实景与倾斜摄影建模技术、三维地质建模技术、计算机图形学及数字影像技术的发展为构建数字化地质信息与三维地质模型系统创造了条件；同时，计算机数据库技术、数字影像技术、模型信息快速展示方法和移动设备的广泛使用，为野外环境下的工程地质编录工作和三维地质填图设计提供了新思路和新方法。近年来，针对地质三维可视化和三维地质填图的研究络绎不绝，也有诸多研究成果和工程应用，但大多是面向矿山、油藏等资源勘探行业，鲜有针对工程地质勘查的研究应用，实用性也不足。同时，水电工程地质其独有的背景和特殊的需求，又为其工程地质的编录提出了一定的要求。因此，考虑从地质勘查的总体需求出发，针对水电工程的特点，结合行业内外先进的技术手段，设计开发一套水电水利工程地质三维实景野外编录填图装置系统尤为必要。胡亚东[1]等研究了涉及一种水电工程地下洞室的地质编录技术；张国宝[2]等公开了一种勘探平洞编录的信息化数据采集系统和方法，主要解决勘探平洞编录数据采集的信息化，实现勘探平洞编录的数据采集的标准化、无纸化、信息化；张夏林[3]等公开了一种基于野外编录数据和自动制图综合的钻孔柱状图编绘技术，主要完成的是数据的录入与存储；这些对于地质信息的保存有一定的意义，但缺少对于数据的快速分析；任治军[4]等公开了一种基于网络和安卓系统的地质编录采集系统及管控方法，包括模块：工程管理模块、项目策划模块、数据采集模块、数据分析模块和后台维护模块，对于地质数据的管理有所提升，但同样存在数据快速分析不足的特点；结合模型进行分析[5]，并对已有信息进行快速推求是野外地质作业的特点。针对这一特点，本次开发的装置系统不仅可以编录地质信息，同时可以进行快速分析，辅助地质勘探活动。参考文献：[1]胡亚东，杨静熙，张世殊，等.一种水电工程地下洞室的地质编录方法[P].专利技术专利ZL201610135833.8，2016[2]张国宝，宫海灵，李进敏，等.一种勘探平洞编录的信息化数据采集系统和方法[P].专利技术专利ZL201510531920.0，2015[3]张夏林，吴冲龙，李章林，等.基于野外编录数据和自动制图综合的钻孔柱状图编绘方法[P].专利技术专利ZL201510375828.X，2015[4]任治军，蔡升华，任亚群，等.基于网络和安卓系统的地质编录采集系统及管控方法[P].专利技术专利ZL201510224786.X，2015[5]钟登华，李明超，刘杰，等.水电水利工程地质信息的三维统一模型构建方法[P]，专利技术专利ZL200610013425.1，2006
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提出一种水电水利工程地质三维实景野外编录填图系统，解决传统技术中无法实现数据快速分析的问题。本专利技术解决上述技术问题所采用的方案是：水电水利工程地质三维实景野外编录填图系统，包括硬件系统和软件系统，其中硬件系统包括航摄影像采集设备、图形工作站、电脑终端和便携式陆摄影像采集设备，软件系统包括地形场景构建子系统、地质编录数据子系统、地质绘制数据子系统、三维可视化与分析子系统、工程地质数据管理和交换子系统；所述地形场景构建子系统通过航摄影像采集设备获取欲编录地质区域的影像信息，利用图形工作站处理合成数字三维地形实景，并导入电脑终端中，作为后续所有地质填图工作的底图；所述地质编录数据子系统运行于电脑终端之中，将所有编录类型的地质对象和地质信息按照事先设计的地质编录记录数据表记载存储，并将关键几何信息及地质属性展示在三维地形实景上；所述地质绘制数据子系统运行于电脑终端之中，协同便携式陆摄影像采集设备，提供一系列地质点、线、地表区域等绘制工具，将三维地形实景上的临时标绘类型的地质点、地质界线和地质区域进行实时绘制并记录保存；所述三维可视化与分析子系统运行于电脑终端之中，负责三维地形实景的渲染和所有编录型和绘制型地质对象的展示、分析和处理；所述工程地质数据管理和交换子系统运行于电脑终端之中，负责存储在三维地形实景上记录的所有地质对象和所有的分析数据，并对外提供几何模型数据接口，将分析生成的地质模型导入其他地质平台中进行后续操作。作为进一步优化，所述地形场景构建子系统获取欲编录地质区域的影像信息，具体包括：通过陆测或航摄获取欲编录区域的DOM和DEM，将DOM和DEM叠加合成为数字三维地形场景；或者，通过无人机倾斜摄影获取欲编录区域的三维地形点云模型，将三维地形点云模型重构网格表面成为数字三维地形场景。作为进一步优化，所述地质编录数据子系统所处理的地质对象为记录地质属性信息的编录类型数据集合，采用分层数据模型作为地质数据基础结构，适用于处理钻探、硐探、坑探、井探、槽探等地质数据。作为进一步优化，所述分层数据模型是针对地质对象的不同属性以深度值作为索引的层次数据索引结构。作为进一步优化，所述地质绘制数据子系统所处理的地质对象为记录地质几何信息的绘制类型数据集合，所绘制的地质对象的几何信息以三维地形实景为参考底图，适用于处理地质点、地质界线和地质区域等地质数据。作为进一步优化，所述三维可视化与分析子系统采用层次细节技术优化三维地形实景的地形渲染效果，并提供地形场景和地质对象的联合展示和浏览功能；其还能够对场景地形和地质对象的几何形态进行地质分析，并生成相应的分析模型和分析结果。作为进一步优化，所述工程地质数据管理和交换子系统是系统内所有地质对象的数据仓库，其中存有编录类型地质对象的地质属性信息和绘制类型地质对象的几何模型信息，同时还能存储地质分析结果及其分析模型信息；其通过几何数据接口与系统外的地质平台进行数据交换和处理。本专利技术的有益效果是：本专利技术充分利用工程地质编录现场的信息资料，将三维地形实景和工程地质数据充分融合，针对工程地质野外编录需求提供了快速分析、快速建模的功能，为工程地质野外编录作业提供数字化、智能化、三维可视化的解决方案。附图说明图1为水电水利工程地质三维实景野外编录填图系统构架图；图2为基于本专利技术的野外编录填图系统的操作流程图。具体实施方式本专利技术提供了一种水电水利工程地质三维实景野外编录填图系统，用以根据野本文档来自技高网...

【技术保护点】
水电水利工程地质三维实景野外编录填图系统，包括硬件系统和软件系统，其特征在于，硬件系统包括航摄影像采集设备、图形工作站、电脑终端和便携式陆摄影像采集设备，软件系统包括地形场景构建子系统、地质编录数据子系统、地质绘制数据子系统、三维可视化与分析子系统、工程地质数据管理和交换子系统；所述地形场景构建子系统通过航摄影像采集设备获取欲编录地质区域的影像信息，利用图形工作站处理合成数字三维地形实景，并导入电脑终端中，作为后续所有地质填图工作的底图；所述地质编录数据子系统运行于电脑终端之中，将所有编录类型的地质对象和地质信息按照事先设计的地质编录记录数据表记载存储，并将关键几何信息及地质属性展示在三维地形实景上；所述地质绘制数据子系统运行于电脑终端之中，协同便携式陆摄影像采集设备，提供一系列地质点、线、地表区域等绘制工具，将三维地形实景上的临时标绘类型的地质点、地质界线和地质区域进行实时绘制并记录保存；所述三维可视化与分析子系统运行于电脑终端之中，负责三维地形实景的渲染和所有编录型和绘制型地质对象的展示、分析和处理；所述工程地质数据管理和交换子系统运行于电脑终端之中，负责存储在三维地形实景上记录的所有地质对象和所有的分析数据，并对外提供几何模型数据接口，将分析生成的地质模型导入其他地质平台中进行后续操作。...

【技术特征摘要】
1.水电水利工程地质三维实景野外编录填图系统，包括硬件系统和软件系统，其特征在于，硬件系统包括航摄影像采集设备、图形工作站、电脑终端和便携式陆摄影像采集设备，软件系统包括地形场景构建子系统、地质编录数据子系统、地质绘制数据子系统、三维可视化与分析子系统、工程地质数据管理和交换子系统；所述地形场景构建子系统通过航摄影像采集设备获取欲编录地质区域的影像信息，利用图形工作站处理合成数字三维地形实景，并导入电脑终端中，作为后续所有地质填图工作的底图；所述地质编录数据子系统运行于电脑终端之中，将所有编录类型的地质对象和地质信息按照事先设计的地质编录记录数据表记载存储，并将关键几何信息及地质属性展示在三维地形实景上；所述地质绘制数据子系统运行于电脑终端之中，协同便携式陆摄影像采集设备，提供一系列地质点、线、地表区域等绘制工具，将三维地形实景上的临时标绘类型的地质点、地质界线和地质区域进行实时绘制并记录保存；所述三维可视化与分析子系统运行于电脑终端之中，负责三维地形实景的渲染和所有编录型和绘制型地质对象的展示、分析和处理；所述工程地质数据管理和交换子系统运行于电脑终端之中，负责存储在三维地形实景上记录的所有地质对象和所有的分析数据，并对外提供几何模型数据接口，将分析生成的地质模型导入其他地质平台中进行后续操作。2.如权利要求1所述的水电水利工程地质三维实景野外编录填图系统，其特征在于，所述地形场景构建子系统获取欲编录地质区域的影像信息，具体包括：通过陆测或航摄获取欲编录区域的DOM和DEM，将DOM和DEM叠加合成为数字三维地形场景。3.如权利要求1所述的水电水利工程地质三维实景野外编录填图系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：张世殊，李明超，王刚，王孜越，石伟明，张野，田华兵，韩帅，刘仕勇，
申请(专利权)人：中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，天津大学，
类型：发明
国别省市：四川,51