基于数字表面模型的岩体结构面产状获取

针对传统现场接触式测量获取岩体结构面参数效率低、工作量大、结果精确性受人为因素影响等问题,本文结合数字摄影测量技术与运动法(structure from motion,SFM)进行岩体三维数字表面模型重建,并在此基础上建立了岩体结构面自动识别方法。岩体数字表面模型重建步骤主要为岩体影像资料采集,基于尺度不变特征变换(Scale-Invariant Feature Transform,SIFT)算法进行图像特征匹配、稀疏点云构建、点云稠密化以及岩体曲面模型重构。结构面识别方法流程主要为:首先平滑岩体数字表面模型;通过改变搜索半径和角度阈值实现模型平面分割;基于区域生长原理进行结构面搜索;最后基于随机采样一致性拟合结构面得到结构面产状。将该方法应用于甘肃北山地下实验巷道,实现了巷道三维数字表面模型的重建与结构面产状数据获取,最后将识别到的结构面分组表征在模型表面。与人工实地测量方法以及现有的结构面识别软件相比,本文提出的方法具有良好的准确性,可为工程应用提供一定的参考。

基于摄影测量系统的岩体结构面精细识别表征及应用

岩体结构面的识别和特征参数的表征对于岩体特性及失稳机制研究具有重要的基础意义。本文基于无人机航测、GPS-RTK,以及地面近景摄影组成的摄影测量系统对甘肃北山不同尺度岩体结构面进行了系统性研究。利用不同视角摄影得到的地物照片建立了场区数字正射影像模型和露头三维重构数字表面模型,通过数字化的识别和统计方法实现了岩体结构面信息的有效解译和特征参数的表征。对典型露头和区域的研究结果表明,采用的摄影测量系统可从不同维度和尺度进行岩体结构面的精细化调查和识别。根据结构面特征参数的变异性,对场区大断裂F31断层的断裂影响带进行了评估,初步得到F31断层对上盘岩体完整性的影响范围约为150~200 m,影响形式为负指数型。