Deteksjon av bergsprekker ved hjelp av lidar : en studie av intensitet

Abstract

Manuell deteksjon av bergsprekker er tid- og arbeidskrevende jobb, spesielt ved kartlegging av større arealer som for eksempel steinbrudd. Som en del av et prosjekt hvor earthresQue-senteret ved NMBU er med, skal et dagbrudd ved Rekefjord i Sokndal kartlegges for å se om det egner seg til bruk som deponi av ikke-farlig avfall. En del av denne prosessen innebærer kartlegging av sprekker og sprekkesystemer som forekommer i bruddet. Kunnskap om sprekkesystemene som opptrer i bruddet er viktig for å forstå geologien i området, og for å kunne se om det er en mulig link mellom vann i bruddet og grunnvannet i området rundt. Dette er viktig informasjon for å kunne forhindre en potensiell konterminering av grunnvannet.

Målet med denne studien var å sammenligne RGB-bilder av sprekker i bruddet med intensitetsdata fra laserskanner over samme sprekker, for å finne en bedre metode for deteksjon av bergsprekker. Til dette arbeidet ble det benyttet Canny kantdeteksjon i et forsøk på å skille sprekkene fra den omkringliggende berggrunnen og gjøre dem lettere å detektere.

Intensitetdata fra laserskanner er et komplekst fagområde med flere variabler. I denne oppgaven ble det tatt høyde for noen av disse i et forsøk på å normalisere intensitetsverdiene til signalet som returneres til laserskanneren under skanning. Variablene det er tatt høyde for i denne studien var skanneavstand og innfallsvinkel, som er de variablene som har størst påvirkning på intensitetsverdiene. Ved å korrigere for disse var meningen å kunne få et resultat som vil være det samme uavhengig av skanneavstand og vinkel til overflaten i bruddet.

Undersøkelsen viser at Canny kantdeteksjon sliter med å gi en fullstendig deteksjon av bergsprekker, uavhengig om det er RGB eller intensitetsdata dataene farges etter. En manuell kartlegging i felten vil være nødvendig for å subsidiere mangelfulle sprekkedata og få et mer fullstendig bilde av sprekkenettverket.

Manually detecting rock fractures is time consuming and laborous work, in particular when mapping larger areas such as quarries. As part of a project led by the earthresQue center at NMBU, a quarry at Rekefjord in Sokndal is being mapped to see if it is suitable for use as a landfill site of non-hazardous waste. Part of this process involves mapping the network of fractures that occur in the quarry. Knowledge of the network of fractures in the quarry is important to understand the geology of the area, and to be able to see if there is a possible link between runoff water in the quarry and the groundwater in the bedrock below. This is important information in order to prevent a potential groundwater contamination. The aim of this study was to compare RGB images of fractures in the quarry with intensity data from laser scanners over the same fractures, to find a better method for detecting rock fractures. Canny edge detection was used in this work in an attempt to make a clear separa- tion between the fractures and the surrounding bedrock. By doing this, the fractures would hopefully become easier to detect. Intensity data from laser scanners is a complex field of knowledge with several variables. Some of these variables have been taken into account in this study, in an attempt to nor- malize the intensity values of the signal returned to the laser scanner during scanning. The variables taken into account in this study are scan distance and incidence angle. These are the variables which have the greatest effect on the intensity values. By correcting these, the idea was that we would then get the same results regardless of the scanning position. The study shows that Canny edge detection struggles to provide complete detection of all rock fractures within the quarry, regardless of whether it’s the RGB or the intensity data the Canny operater is using. A manual mapping in the field would be necessary to subsidize the fracture data and get a more complete model of the fracture network within the quarry.