[發明專利]求解圓盤和橢圓盤模擬自然出露裂隙面表征精度的方法

有效

• 申請號: 202010019426.7
• 申請日: 2020-01-08
• 公開（公告）號: CN111191381B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 鄭俊;郭吉超;呂慶;王炯超;孫紅月
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06T3/00
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

1.一種求解圓盤和橢圓盤模擬自然出露裂隙面表征精度的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)擬合新的裂隙平面

通過攝影或測量獲取裂隙面頂點坐標，在此基礎上，利用最小二乘法擬合出新的裂隙平面P，呈現不規則的多邊形狀，并將裂隙平面的各頂點坐標寫入到矩陣H；

(2)獲取平面P的面積和中心點坐標

求解裂隙平面P的面積S和中心點坐標，并將裂隙平面P進行坐標平移，使得P的中心點與坐標原點重合；

(3)構建坐標點生成區域U

構建一個坐標點生成區域U，要保證U覆蓋整個裂隙多邊形平面，采用邊界極值±1的方法，即

式中：x_max,x_min,y_max,y_min為U的邊界值，x₁,x₂…x_i為裂隙平面P各頂點的x軸坐標值，y₁,y₂…y_i為裂隙平面P各頂點的y軸坐標值，i為裂隙平面P的頂點個數；故U的面積表示為：

A_U＝(x_max-x_min)·(y_max-y_min)

并在區域U內隨機生成N個坐標數值點；

(4)求解圓盤模擬裂隙平面P的表征精度

由裂隙平面P的面積求得圓盤的方程式，統計出N個坐標點中有多少個坐標點既位于多邊形內又位于圓盤內，通過以下公式估算出圓盤與多邊形裂隙的重疊面積：

式中，A₀為模擬裂隙與實際裂隙的重疊面積，N_e為既位于圓盤內又位于多邊形內的坐標點個數，進一步通過下式求得表征精度

式中，I_ra為表征精度，A_r為實際裂隙面的面積；

(5)求解橢圓盤模擬裂隙平面P的表征精度

橢圓與裂隙面P的截交面積受到橢圓的長短軸之比k_e與旋轉角γ的共同影響，因此需要通過循環的方式全面搜索最大值，即A₀達到最大值；所述旋轉角γ為x軸正方向和橢圓長軸向下方向之間的夾角，γ的范圍為0～180°；k_e的范圍需要預先給定一個上限值k_m，從1～k_m開始搜索，若k_m無法滿足，繼續增大k_m，直到搜索到A₀達到最大值為止；與之相應的，當由式求解的表征精度達到最大值時，橢圓盤模型的最佳長短軸之比與旋轉角也能確定。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)中，在區域U內隨機生成的坐標點數目N為1,000,000。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(5)中，橢圓的旋轉角γ的劃分度為1°，長短軸k_e的劃分度在搜索范圍期間設置為0.5，待范圍確定后設置為0.1。