[發(fā)明專利]一種基于點云數據的巖體結構面識別與產狀分類方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010364665.6
• 申請日: 2020-04-30
• 公開（公告）號: CN111553292B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發(fā)明（設計）人: 張鵬;顧磊;李俊才
• 申請（專利權）人: 南京工業(yè)大學;南京工巖智慧建筑科技有限公司;南京智慧巖土工程技術研究院有限公司
• 主分類號: G06V20/10
• 分類號: G06V20/10;G06V10/762;G06V10/764;G01C3/00;G01C11/04
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 沈廉

1.一種基于點云數據的巖體結構面識別與產狀分類方法，其特征在于：在采用三維激光掃描與攝影測量技術獲取描述巖體地質幾何特征點云數據的基礎上，采用對點云數據轉換為TIN數據中所有格網單元平面法向量的方向、角度、高程標準差指標進行ISODATA聚類分析，在采用移動窗口法過濾掉較小聚類后獲得潛在巖體結構面；而后對潛在巖體結構面檢驗高程變異標準差，在+1與-1之間判別平面特征來識別巖體結構面；

該方法包括以下步驟：

步驟1：數據采集，在選定巖體地質調查區(qū)域后，采用三維激光掃描技術與多幅定焦攝影測量技術，獲取描述巖體地質調查區(qū)表面幾何形態(tài)的點云數據；

步驟2：數據預處理：包括去噪，去掉巖體地質調查區(qū)中植被或局部表面覆蓋物在點云數據中產生的噪聲；修補，去噪后點云數據局部造成空洞，依據空洞鄰域點云數據趨勢分布進行點云數據填充；抽稀，點云數據分布密度的不均一造成局部數據冗余，對數據分布過密區(qū)根據點云數據趨勢分布進行密度抽稀；大地坐標匹配，依據3個標定點、2個校準點GPS測量，將點云數據與大地坐標進行匹配；

步驟3：數據轉換，依據點云數據進行三角剖分，獲得TIN數據格式；

步驟4：指標計算，依據TIN數據的數字高程模型中每個三角網格的三個頂點坐標，計算三角網格平面法向量的方向、角度、以及三個頂點坐標的高程標準差等三個指標；

步驟5：聚類分析，對所有三角網格單元平面法向量的方向、角度、和高程標準差進行ISODATA聚類分析；

步驟6：聚類過濾，采用移動窗口法將聚類結果再進行空間位置分組，依據現場巖體結構面的面積與點云數據的密度，設置合適的分組三角網格數作為閾值，過濾掉小于閾值的聚類分組，剩余的聚類分組為潛在巖體結構面；

步驟7：結構面判定，計算潛在巖體結構面所組成TIN數據三角網格的頂點坐標的高程變異標準差，檢驗高程變異標準差是否在+1與-1之間，若是則判定該聚類所構成的點云數據呈現平面特征，若否則該聚類為一般巖石暴露面，最后來判別潛在巖體結構面是否是真實的巖體結構面；

步驟8：數據后處理，將巖體結構面所對用的TIN數據轉換為點云數據，采用最小二乘法通過點云坐標計算每個結構面的產狀值包括傾向和傾角。

2.根據權利要求1所述的一種基于點云數據的巖體結構面識別與產狀分類方法，其特征在于所述的巖體結構面包括層面、節(jié)理、斷層。