基于多源數(shù)據(jù)的巖體結構面智能識別方法與信息解譯研究.pdf

1、結構面的空間展布與組成特征是決定巖體工程性質的重要因素，同時也是決定工程巖體穩(wěn)定性與破壞模式的關鍵控制因素。傳統(tǒng)巖體結構面測量方法無法對結構面信息進行快速精細的量測，使得巖體結構系統(tǒng)信息不夠準確完備，難以支撐理論嚴密的巖體結構力學模型在巖體工程上的應用。隨著科學技術的發(fā)展，近年來三維激光掃描技術憑借其高精度、遠距離、非接觸的特點逐漸發(fā)展成巖體結構面快速、精確信息采集的重要手段。本文借助地面三維激光掃描技術(TLS)的精準空間信息測量與數(shù)

2、字圖像技術的計算機視覺智能識別，以圖像數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，通過數(shù)字圖像處理技術識別跡線“像素骨架”，結合點云的空間幾何信息，獲取以跡線形態(tài)出露的結構面;以點云為數(shù)據(jù)源，通過點云聚類完成以平面形態(tài)出露的結構面識別。在綜合分析與梳理巖體結構與規(guī)則集構建相關理論與知識的基礎上，構建巖體結構面智能識別規(guī)則引擎，實現(xiàn)復雜巖體結構面信息的自動、半自動提取。本文的主要研究內容及成果如下:
　　(1)基于圖像處理技術的巖體跡線特征提取
　　針對以

3、跡線形態(tài)出露的結構面，利用數(shù)字圖像處理技術，本文給出了從CCD影像中獲取跡線對應的“像素骨架”的骨架提取算法。通過圖像閾值分割、圖像去噪、圖像形態(tài)學處理、圖像細化，提出“蔓延式”毛刺去除方法得到跡線“像素骨架”，通過跡線標記與識別，在配準的點云中映射成三維空間坐標點集，完成巖體跡線特征的提取。
　　(2)基于點云的巖體結構面提取及對比分析
　　針對以平面形態(tài)出露的結構面，以高密度LiDAR點云為基礎數(shù)據(jù)源，本文提出了基于約束

4、的點云特征抽稀算法;分別以點法向量法與區(qū)域生長法為技術手段，實現(xiàn)以平面形態(tài)出露的結構面提取;研究并提出基于區(qū)域生長法的特征面孔洞修補方法，提高特征面的完整性;對比兩種特征面提取方法，分析其不同閾值下的差異性與優(yōu)劣。
　　(3)基于規(guī)則引擎的巖體結構面智能識別
　　通過GIS空間關系知識梳理，建立基于幾何形態(tài)的空間關系規(guī)則引擎，在此基礎上正確識別巖體結構面。針對聚類算法提取的各個點云簇，結合人工干預實現(xiàn)結構面組與非結構面組的識