[发明专利]一种基于点云成像技术确定巷道岩体结构特征参数的方法

权利要求书

1.一种基于点云成像技术确定巷道岩体结构特征参数的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、基于点云成像技术采集巷道岩体结构信息；

S2、基于机器学习技术对点云数据再构模型的几何信息进行分组、分类和统计；

S2.1、将点云数据由相对坐标转换为大地空间直角坐标；

S2.2、数据拼接与预处理：将相邻点云数据采集站扫描测得的点云数据的重叠部分进行数据拼接、剔除，进而获得巷道内点云构建三维效果图；

S2.3、结构面识别与特征数据统计；

S2.3.1、识别

对采集的点云数据，定义多于3个点能够形成的面为一个结构面，并对这个面进行标识，其流程如下：

S2.3.1.1、定义基点，设定扫描的起始点为基点；

S2.3.1.2、搜索基点邻近的2个点并形成面，将该面定义为基准面；

S2.3.1.3、以基准面为中心，搜索邻近的第4个点，判断该点是否与基准面处于同一平面，如果是，则与基准面合并后成为新基准面，并继续搜索第5个点，如此循环，直到无法找到可以再合并入该新基准面的点为止，将由这些点形成的新基准面定义为结构面并做标识；如果以基准面为中心找不到第4个点形成面，则以巷道方向为轴向，变更基点，重复S2.3.1.1；

S2.3.2、统计

根据标识的结构面的特征数据进行统计：

S2.3.2.1、基于标识的结构面上的任何三个点的三维坐标，计算法线在水平投影的方位作为倾向，并记录和统计；

S2.3.2.2、计算法线与竖直方向的夹角作为倾角，并记录和统计；

S2.3.2.3、记录和统计结构面面心的三维坐标，并将三维坐标作为方向；

S2.3.3、分析

将结构面特征数据对各水平优势节理组进行分析，进行得到不同水平优势节理组统计，以及迹长、节理平均间距、空间分布、线密度的几何信息；

S3、根据点云数据处理结果，对巷道岩体结构特征进行分析；

利用结构面的倾向/倾角、节理平均间距和线密度数据，得出巷道岩体结构面体积节理密度。

2.根据权利要求1所述的基于点云成像技术确定巷道岩体结构特征参数的方法，其特征在于，所述步骤S1.1中，基于点云成像技术采集岩体结构信息的具体方法为：在巷道内设置点云数据采集站，采用三维激光扫描仪进行现场巷道扫描后，获取巷道表面形成的点云数据。

3.根据权利要求2所述的基于点云成像技术确定巷道岩体结构特征参数的方法，其特征在于，点云数据采集站间距设为8～12m。

4.根据权利要求1所述的基于点云成像技术确定巷道岩体结构特征参数的方法，其特征在于，所述步骤S2.3.3中，所述对各水平优势节理组进行分析的方法为绘制成节理玫瑰花图。