[發(fā)明專利]一種巖體結(jié)構(gòu)面極點(diǎn)圖和產(chǎn)狀玫瑰花圖快速智能繪制方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010822782.2
• 申請日: 2020-08-05
• 公開（公告）號: CN114092630A
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡高建;劉杰;張賀
• 申請（專利權(quán)）人: 紹興文理學(xué)院
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T11/20;G06T11/00;G06T7/80;G06T7/66;G06T7/62;G06K9/62
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一種巖體結(jié)構(gòu)面極點(diǎn)圖和產(chǎn)狀玫瑰花圖快速智能繪制方法，屬于巖體測量技術(shù)領(lǐng)域，其步驟包括：(1)巖體結(jié)構(gòu)面數(shù)字?jǐn)z影測量快速獲取；(2)巖體結(jié)構(gòu)面極點(diǎn)圖和產(chǎn)狀玫瑰花圖智能繪制系統(tǒng)研發(fā)。本發(fā)明采用數(shù)字?jǐn)z影測量方法快速獲得結(jié)構(gòu)面幾何參數(shù)，基于模糊等價(jià)聚類分析方法和產(chǎn)狀玫瑰花圖繪制方法編程研發(fā)巖體結(jié)構(gòu)面極點(diǎn)圖和產(chǎn)狀玫瑰花圖智能繪制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了巖體結(jié)構(gòu)面極點(diǎn)圖和產(chǎn)狀玫瑰花圖的快速智能繪制。本發(fā)明方法手段快速智能，工程應(yīng)用便捷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種巖體結(jié)構(gòu)面極點(diǎn)圖和產(chǎn)狀玫瑰花圖的快速智能繪制方法，特別的是本發(fā)明采用數(shù)字?jǐn)z影測量方法快速獲得巖體結(jié)構(gòu)面參數(shù)信息，基于模糊等價(jià)聚類分析方法和結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀玫瑰花圖繪制方法編程研發(fā)巖體結(jié)構(gòu)面極點(diǎn)圖和產(chǎn)狀玫瑰花圖智能繪制系統(tǒng)，將數(shù)字?jǐn)z影測量、軟件系統(tǒng)研發(fā)相結(jié)合，提供了一種巖體結(jié)構(gòu)面極點(diǎn)圖和產(chǎn)狀玫瑰花圖快速智能繪制方法，屬于巖體測量技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀是控制巖體穩(wěn)定的重要因素，在巖體穩(wěn)定性中起著至關(guān)重要的作用。如在巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析中，結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀對穩(wěn)定性有著很大的影響，如巖體發(fā)育與邊坡相同方向，且傾角小于邊坡角的節(jié)理，就能導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)，如果它們發(fā)育程度在密集，那將大大削弱邊坡的穩(wěn)定性。因此如何快速、有效的對結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀進(jìn)行分析和描述，智能獲得區(qū)域內(nèi)結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀和分布特征等，一直以來是巖體工程界最關(guān)心和亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。

目前國內(nèi)外常用的結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀采集方法主要有測線法、精測線法、取樣窗法和鉆孔巖芯節(jié)理采集法。這些測量方法在施用時(shí)都面臨著野外工作量大，誤差大，效果不佳，不能滿足現(xiàn)代化施工的需求。而數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)作為一種全新的、快速、高效、準(zhǔn)確、全面地獲取隨機(jī)巖體結(jié)構(gòu)面信息的方法，在求解結(jié)構(gòu)面方位和規(guī)模信息方面顯得尤為先進(jìn)。其優(yōu)點(diǎn)是依據(jù)非接觸測量手段，提供基于三維空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)和實(shí)體模型的數(shù)字產(chǎn)品，創(chuàng)建實(shí)時(shí)的地質(zhì)信息交流和反饋環(huán)境，經(jīng)過軟件處理和運(yùn)算，直接獲得巖體的結(jié)構(gòu)面信息數(shù)據(jù)，并建立所測范圍內(nèi)巖體表面的三維實(shí)體模型，直觀的反應(yīng)出巖體表面結(jié)構(gòu)面的發(fā)育情況以及塊體信息。因此，通過數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù)的快速獲取。

常用的結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀統(tǒng)計(jì)方法有結(jié)構(gòu)面玫瑰花圖和極點(diǎn)圖。結(jié)構(gòu)面玫瑰花圖是一種簡單、清晰、直觀的基礎(chǔ)地質(zhì)圖件，在表征構(gòu)造破裂面發(fā)育程度和優(yōu)勢方位方面應(yīng)用廣泛。其做法簡單，醒目，能比較清楚的反映出主要節(jié)理的方向，有助于分析區(qū)域構(gòu)造。在地質(zhì)分析時(shí)，一般常把節(jié)理玫瑰花圖，按測點(diǎn)位置標(biāo)繪在地質(zhì)圖上，以清楚反映不同構(gòu)造部位的節(jié)理、褶皺或斷層的關(guān)系，綜合分析出其局部應(yīng)力的狀況，大致確定主應(yīng)力軸的性質(zhì)和方向。其中，走向玫瑰花圖多應(yīng)用于節(jié)理產(chǎn)狀比較陡峻的情況，傾向和傾角玫瑰花圖多用于節(jié)理產(chǎn)狀變化比較大的情況。產(chǎn)狀玫瑰花圖的缺點(diǎn)是只依據(jù)產(chǎn)狀的分布進(jìn)行分組，當(dāng)同一產(chǎn)狀有多組結(jié)構(gòu)面時(shí)，產(chǎn)狀玫瑰花圖不能完全表示出來。

極點(diǎn)圖是將所測結(jié)構(gòu)面的極點(diǎn)投影到赤平投影圖上，它是一種利用平面上的點(diǎn)和線解析三維空間的線和面的一種圖解方法。并能通過旋轉(zhuǎn)變換，恢復(fù)構(gòu)造破壞前的節(jié)理、地層產(chǎn)狀，通過節(jié)理等密度線圖可以求出優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀。極點(diǎn)圖可以同時(shí)展現(xiàn)結(jié)構(gòu)面的傾向和傾角的分布，相較于玫瑰花圖的方法更科學(xué)和準(zhǔn)確一些。但是極點(diǎn)圖的圖解過程卻是相當(dāng)繁瑣。手工完成一張極點(diǎn)圖如等密線圖，需要經(jīng)過投點(diǎn)，密度統(tǒng)計(jì)、百分比換算、勾繪等直線等工序，即費(fèi)時(shí)間又容易出錯(cuò)。同時(shí)，極點(diǎn)圖還存在著分組結(jié)果主要依靠經(jīng)驗(yàn)，在各組邊界不明顯的情況下，分組結(jié)果缺乏客觀性。因此統(tǒng)計(jì)分析方法和計(jì)算機(jī)處理程序逐漸成為極點(diǎn)圖繪制的重要方法手段。聚類分析是統(tǒng)計(jì)學(xué)上研究分類問題的一種方法，它的任務(wù)是把所有的樣本數(shù)據(jù)分配到若干的簇，使得同一簇的樣本數(shù)據(jù)聚集在簇中心的周圍，它們之間距離比較近，而不同簇樣本數(shù)據(jù)之間的距離比較遠(yuǎn)。聚類分析方法包括系統(tǒng)聚類法、有序樣品聚類法、動態(tài)聚類法、模糊聚類法等。其中，模糊等價(jià)聚類方法在處理結(jié)構(gòu)面上具有較好的優(yōu)勢。