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原文传递结构面信息提取方法研究

论文题名：	结构面信息提取方法研究
关键词：	地铁隧道;三维激光扫描;结构面;智能识别
摘要：	三维激光扫描技术是近些年来在岩体体积测算、结构面测量、地铁隧道变形监测、山体滑坡方量计算、智能汽车自动驾驶等方面逐步发展走向成熟的一种测量技术。摄影测量的方法对于光线及隧洞环境要求较高难以在隧道等深部工程进行应用。　　传统的结构面测量由人工手持地质罗盘对每一个结构面分别测量走向、倾向、倾角不但费时费力效率低而且在某些危险地段对工作人员的安全造成重大安全隐患。但是三维激光扫描技术的优势就在于此，不但可以减少工作人员的工作量而且能够极大地提高了效率，本文通过结合测量学、计算机编程技术与Python语言并和岩土工程紧密相连，对基于点云识别结构面进行了深入研究，通过三维空间中平面法向量和产状之间存在的空间几何换算关系计算结构面产状。通过对前人在点云识别结构面研究的基础上总结并对其中方法加以改进，所做的研究工作和取得的研究成果如下: 　　1)对三维激光扫描仪的工作原理和性能进行了详细研究，并对扫描仪产生误差的原因及种类进行了深入分析; 　　2)针对点云的数据结构特点运用了数学理论极具成熟的Delaunay三角剖分方法，其独特的空圆特性和剖分中产生较少的畸形三角形和耗时极少的运行时间非常适合海量的点云数据特征; 　　3)使用萤火虫算法对识别后的结构面进行了聚类，无论是分组的速度还是效率均远远高于传统人工分组方法。接下来结合结构面的分组情况对结构面组的间距、迹长进行了相关计算并将最终的结果汇总。　　4)以甘肃省金昌市金川二矿作为工程依托，验证了算法的可行性并将其应用于工程实践中，实验表明该方法在实际工程中具有重大的意义，能够为岩体质量评价、边坡稳定性的分析提供快速便捷的原始数据作为重要的参考。
作者：	赵旭
专业：	建筑与土木工程
导师：	赵军
授予学位：	硕士
授予学位单位：	安徽理工大学
学位年度：	2021