多阶段文献回顾: 摄影测量技术在岩石工程中的应用

1 引言

本文以摄影测量技术在岩土工程中的应用(application of photogrammetry)为例，总结了目前使用的多阶段搜索途径。第一阶段，完全匹配字符串，即所谓的精准搜索，搜索的字符串为"application of photogrammetry"，一般来说，这个搜索结果不会太多；第二阶段，使用C(n,3)组合算法对单句进行搜索，例如photogrammetry stability slopes，这三个单词在句中的顺序是不固定的；第三阶段以段落为单位进行搜索，例如"application of" 和 "photogrammetry"查询所有同时包括这两个短语的段落，这种方法在很大程度上依赖于段落的划分。本文主要强调了前两个阶段的查询手段。

2 application of photogrammetry

地面激光扫描仪(Terrestrial Laser Scanner, TLS)和地面数字摄影测量(Terrestrial digital photogrammetry, TDP)被广泛用于描述岩体不连续性和岩面形态，例如Rosser(2005)；Sturzenegger(2009)；Slob(2010)；Sturzenegger(2011)；Brideau(2012)。Abellan(2014) 全面回顾了TLS技术在岩石暴露特征方面的应用。这些方法通常基于对岩石暴露的分割，并从识别的平面的边界和方向获得不连续的特征[Umili(2013)]。对收集到的数据进行统计，并用于岩体特征的描述。

第一阶段搜索字符串"application of photogrammetry"，共得到5篇。Wickens and Barton (1971) 提出了摄影测量法在开挖岩石边坡稳定性中的应用，这可能是这种方法在岩石工程中最早的应用。随著技术的不断发展，Strozzi (2010)利用卫星SAR干涉测量法、差分GPS、机载数字摄影测量法和机载摄影解释法对岩体运动进行了综合观测；Oka(1998) 应用摄影测量法观察边坡破坏。在地下开挖方面，Preston (2014)的博士论文应用摄影测量法估计矿柱的损坏程度以及矿柱强度，Slaker and Mohamed(2017) 使用单反相机在地下煤矿对间柱进行特征测量。

3 photogrammetry stability slopes

第二阶段对photogrammetry stability slopes三个单词组合查询，共得到3篇。Bonilla-Sierra (2014) 将摄影测量数据与离散元模型结合起来进行岩坡稳定性评估。通过DFN-DEM模型，描述了沿预先存在的不连续体的屈服和完整岩石的断裂，并与摄影测量技术相结合，综合评估了潜在的不稳定岩石边坡的稳定性；Curtaz (2014) 把地面摄影测量和数值模型(LEM，3DEC)相结合，评价高山地区岩坡稳定性分析。另一个有趣的研究是试图澄清摄影测量法是否能产生准确的JRC测量值，以用于评估边坡稳定性。针对一个已经发生楔形破坏的岩石边坡，采用了三种不同的方法测量JRC：人工测量、摄影测量和倾斜试验。结果显示这三种不同的测量方法得到的JRC值存在着一些差异。摄影测量方法确定的JRC值比使用Barton提出的原始方法获得的JRC值略高，而倾斜测试结果倾向于产生高估的JRC值。

4 photogrammetry discontinuities rock

第二阶段对photogrammetry discontinuities rock三个单词组合查询，这个查询产生了更详细的结果。

Rogers (2007) 利用离散断裂网络方法(DFN)描述断裂岩体的原位破碎特征，特别指出钻孔成像工具和先进的摄影测量技术能够准确描述岩体中不连续的方向、范围和岩石特征，对生成DFN提供了更准确的原始数据。地面数字摄影测量是表征破坏面形态的最佳方法。Sturzenegger (2009, 2010) 的博士论文利用地面遥感技术对岩体不连续和岩坡几何进行多尺度表征，记录了在南非Palabora露天矿使用长程地面数字摄影测量进行的实地调查。Sturzenegger (2012) 对加拿大落基山脉的Palliser Rockslide使用地面数字摄影测量技术表征岩石破坏面的形态，从而把阶梯路径的几何特征，包括预先存在的不连续体和完整的岩石裂缝细分为四种类型。Lato (2012) 使用三维激光雷达LiDar和摄影测量模型自动测绘岩石的不连续性。Havaej (2015) 在他的博士论文《Characterisation of High Rock Slopes using an Integrated Numerical Modelling -Remote Sensing Approach》中，使用摄影测量法描述岩石的不连续性，产生边坡3D点云，然后从3D点云产生网格，最后把网格输入到边坡稳定数值模型3DEC中。Zhao (2016) 在他的硕士炉温中，基于无人机拍摄的图像，通过地面激光扫描和摄影测量对岩石不连续性进行测量和建模，识别岩坡的地质结构，并提出了一种线性露头检查的半自动方法。Tannant (2017) 使用三维摄影测量模型辨识出阶梯状平面滑移面和破坏面的形状是由不连续点定义的，进而进行了阶梯式平面滑移面上的平移性岩石滑坡特征和分析。Sarro (2018) 使用无人机摄影测量数据模拟岩石滚落(rockfall), 通过将运动结构摄影测量技术应用于遥控飞机系统拍摄的一组图像，分析了岩体的主要不连续现象。Zhang (2019) 使用无人机摄影测量岩体的不连续性和岩石滚落的可能性。

5 结束语

很显然，第二阶段的查询完全取决于3个单词的选择，因而这个回顾是不完整的，缺失了个别非常重要的文献，通过改变单词搭配，例如使用photogrammetry rock characterization来查询，将会得到更丰富和有价值的结果。