【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地质勘察，具体涉及一种利用无人机高精度三维实景模型的岩体结构面间距几何特征参数的获取方法。
技术介绍
1、岩体结构面是岩体内发育的具有不同方向、不同规模、不同形态和不同特性的面状地质界面，是构成岩体结构并控制岩体力学性质的基本单元。岩体结构面是岩体中力学强度相对薄弱的部位，它导致岩体力学性能的不连续性、不均一性和各向异性，只有掌握了岩体的结构特征，才有可能阐明岩体在不同荷载条件下内部的应力分布和分异情况。岩体的结构特征在很大程度上决定了岩体的介质特征和力学属性，控制了岩体的变形破坏方式和强度特征，是评价岩体结构质量的重要指标，结构面分析在地质勘探领域有着非常重要的应用,例如边坡、滑坡、崩塌、危岩落石、隧道突涌水评价等方面，正确识别并提取结构面对研究岩体变形、稳定性、渗流等具有重要意义。结构面间距指同一组结构面法线方向上两相邻结构面的平均距离,结构面间距几何特征参数主要包括结构面的真间距、平均间距、结构面密度、岩体体积节理数等；它们决定了工程切割岩块的大小，滑动面的位置、岩体质量分级、崩塌的方量和块体数量等，是结构面几何特征的重要参数。
2、岩体结构面常用的测量结构面间距的方法有：线测量、摄影测量法、三维激光扫描法等等。
3、传统的线测量法是采用长测线，在结构面露头处对岩石节理裂隙进行人工实地测量，以测线的长度除以测线覆盖过的结构面的数量,即为该组结构面的平均间距，该方法存在工作量巨大、作业风险大、部分地区无法达到的问题。摄影测量法一般通过单反相机拍摄获取岩体的多幅影像，使用多视影像三维重建软
4、三维激光扫描法是通过采集岩体点云数据，得到初级处理点云，通过均值聚类算法对得到对点云进行聚类分组，获取聚类平面，将属于同一结构面的两个聚类平面合并，将所有聚类平面进行升序排序，搜索第一个聚类平面上每个点与其他聚类平面点的最近邻近点，获取最邻近的两个点之间的距离，得到最邻近两个点对应的两个聚类平面的间距，便获得了结构面的间距。但目前三维激光扫描法受激光射程和视界范围影响较大，通常扫描距离越远获得的激光点越少、精度越差，且扫描范围容易被山体遮挡，导致部分区域的数据无法采集。
技术实现思路
1、针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的岩体结构面间距几何特征参数的获取方法解决了现有三维激光扫描法容易被山体遮挡并受激光射程的影响，致使难以准确获得岩体结构面间距几何特征参数的问题。
2、为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、提供一种岩体结构面间距几何特征参数的获取方法，其包括步骤：
4、s1、在三维实景模型上选取无植被遮挡的岩体区域作为分析样本，并计算分析样本的面积；
5、s2、确定分析样本中最为发育的n组优势结构面，并统计分析样本中非优势结构面的节理裂隙条数，1≤n≤4；
6、s3、按照预设顺序依次计算并验证分析样本中同一组优势结构面中的所有优势结构面，并计算相邻两个优势结构面间的真间距；
7、s4、根据每组优势结构面的所有真间距，计算每组优势结构面的平均间距；采用每组优势结构面的平均间距的倒数作为其结构面密度；
8、s5、累加所有结构面密度作为累加值，并采用分析样本的面积和非优势结构面的节理裂隙条数对累加值进行修正，得到岩体体积节理数；
9、s6、当n为1或2时，则岩体完整；当n为3或4时，确定分析样本的潜在落石数量及最大和最小块体体积。
10、本专利技术的有益效果为：本方案利用无人机三维实景模型的测量数据，能够准确地获取岩体结构面真间距、平均间距、结构面密度、岩体体积节理数、潜在落石数量及最大和最小块体体积共7个参数，平均间距越小、结构面密度越大、体积节理数越大表明岩石稳定性越差，潜在落石数量、最大和最小块体体积可以更准确的模拟计算危岩落石的轨迹和最大最小冲击能量。本方案通过这7项参数可以用于定量分析边坡岩体的稳定性和危岩落石灾害风险。
11、本方案采用数字化调绘方法测量效率高、无人员风险，可测量的范围大，不受山体遮挡，无须开展大量钻探工作，可以广泛运用于地质灾害边坡岩体稳定性分析评价和工程岩体质量分级中，尤其有利于高陡边坡的结构面间距几何特征参数计算分析。
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1.岩体结构面间距几何特征参数的获取方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的岩体结构面间距几何特征参数的获取方法，其特征在于，当n为3或4时，确定分析样本的潜在落石数量及最大和最小块体体积的方法包括：
3.根据权利要求2所述的岩体结构面间距几何特征参数的获取方法，其特征在于，交点坐标O1、交点坐标O2、交点坐标O3和交点坐标O4的计算方法相同；采用克莱姆法则，求解非齐次线性方程组计算交点坐标O1：
4.根据权利要求1所述的岩体结构面间距几何特征参数的获取方法，其特征在于，岩体体积节理数Jv的计算公式为：
5.根据权利要求1所述的岩体结构面间距几何特征参数的获取方法，其特征在于，确定分析样本中最为发育的n组优势结构面的方法包括：
6.根据权利要求5所述的岩体结构面间距几何特征参数的获取方法，其特征在于，步骤S3进一步包括：
7.根据权利要求1-6任一所述的岩体结构面间距几何特征参数的获取方法，其特征在于，还包括：
【技术特征摘要】
1.岩体结构面间距几何特征参数的获取方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的岩体结构面间距几何特征参数的获取方法，其特征在于，当n为3或4时，确定分析样本的潜在落石数量及最大和最小块体体积的方法包括：
3.根据权利要求2所述的岩体结构面间距几何特征参数的获取方法，其特征在于，交点坐标o1、交点坐标o2、交点坐标o3和交点坐标o4的计算方法相同；采用克莱姆法则，求解非齐次线性方程组计算交点坐标o1：
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【专利技术属性】
技术研发人员：李嘉雨，王栋，张泽天，张茹，张广泽，任利，刘美琳，谢晶，袁东，贾哲强，郝齐钧，程武洲，刘小莎，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：
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