[发明专利]基于倾斜摄影的岩体地质结构三维可视化建模方法

说明书

本发明提供一种基于倾斜摄影的岩体地质结构三维可视化建模方法，包括以下步骤：对岩体进行航拍，得到岩体的空照图；对空照图进行图像识别，根据纹理、颜色的不同，识别出控制性岩体结构面和层面的标志性点及其坐标；根据标志性点构造岩体构造面和层面的平面方程，得到平面面片；在平面面片上取一定数量的点，使用曲面样条拟合方法进行曲面拟合，对岩体地质结构进行三维可视化建模。本发明可以解决使用有限数量的岩体勘测点数据，不能获得可靠的岩体地质结构三维可视化模型的技术问题。在进行三维可视化显示时，可以使用有限数量的标志性点进行岩体结构面拟合，获得较为可靠的岩体结构的三维可视化模型。

技术领域

本发明涉及倾斜摄影、计算机三维建模技术领域，具体涉及一种基于倾斜摄影的岩体结构三维可视化建模方法。

背景技术

岩体结构面是指在构造应力作用下，岩体中所产生的各种具有一定方向、延展较大、厚度较小的两维面状地质界面。岩体结构面包括断层、节理、层理和破碎带等，可以使用岩体地质结构三维可视化模型，较为直观的反映出岩体结构面的特点。

岩体结构三维可视化模型通常使用对岩体结构面的实地勘察数据来进行三维建模。因此，当获得岩体结构面的实地勘察数据资料越丰富，得到的地质模型越能真实地反映结构面的空间展布特征。但是在很多工程上，野外获得的实地勘察数据是有限的，且具有不均匀性，这些数据往往只能在岩体的某处(比如勘探线、平硐)获得。如何利用这些有限数量点的数据，获得较为可靠的岩体地质结构三维可视化模型，就成为一个需要解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提出一种基于倾斜摄影的岩体结构三维可视化建模方法，以解决现有技术中存在的使用有限数量的岩体勘测点数据，不能获得可靠的岩体地质结构三维可视化模型的技术问题。

本发明采用的技术方案是，一种基于倾斜摄影的岩体结构三维可视化建模方法，包括以下步骤：

对岩体进行航拍，得到岩体的空照图；

对空照图进行图像识别，根据纹理、颜色的不同，识别出岩体结构面的标志性点和坐标；

根据标志性点构造岩体构造面的平面方程，得到平面面片；

使用曲面样条拟合方法对平面面片进行曲面拟合，对岩体地质结构进行三维可视化建模。

在一种可实现方式中，航拍使用倾斜摄影技术。

在一种可实现方式中，岩体构造面的平面方程按以下方法获得：

确定岩体结构面某一标志性点几何参数决定的初始平面方程；

计算岩体结构面的法向矢量；

将法向矢量带入初始平面方程。

在一种可实现方式中，岩体构造面某一区段的平面方程具体如下：

xsinβ_icosα_i+ysinβ_isinα_i+zcosβ_i-(x_isinβ_icosα_i+y_isinβ_isinα_i+z_icosβ)＝0

在上式中，x_i、y_i、z_i为标志性点的空间坐标，α_i为倾向方位角，β_i为倾角。

在一种可实现方式中，使用曲面样条拟合方法进行曲面拟合。

在一种可实现方式中，进行曲面拟合时，在折线附近取点密度高。

在一种可实现方式中，三面样条函数具体如下：