基于无人机摄影测量半自动统计岩体结构面产状的研究

岩体结构面产状是分析边坡稳定性的主要几何特征,传统测量岩体结构面产状的方法为罗盘人工测量,近年来,三维激光扫描仪测量结构面产状的方法也在快速发展并得到应用,但是这两种方法都存在其局限性,只能测量局部结构面产状,无法完成全方位无死角测量。相比前两种方法,无人机摄影测量岩体结构面产状的方法可以实现全方位测量,克服了前两种测量方法的缺点。基于三点法利用无人机摄影测量,人工统计了汉川采石场边坡的结构面产状,并划分了优势结构面产状,为分析边坡稳定性提供了依据。     

一种非接触式结构面产状测量技术原理和数学处理方法

针对传统机械式罗盘接触式测量的应用缺陷,基于激光或红外测距仪测距功能,提出了一种非接触式结构面产状测量方法,阐述了其测量技术原理和数学处理方法,提供了非接触式电子罗盘开发设想.以测距仪安置点为原点,以磁北方向为x轴正方向,建立右手空间笛卡尔直角坐标系;旋转测距仪使测量光束射至待测结构面的3个非共线点,分别记录每支测量光束的垂直旋转角、水平旋转角及测量距离;利用空间向量和几何投影关系定量描述待测结构面倾斜状态,计算出结构面的倾角、倾向和走向.新技术可以实现远距离或难以接触的结构面产状测量,可以有效避免矿物磁性对测量产生的误差,有力地推动了结构面产状测量技术向自动化、数字化方向发展.     

基于HDBSCAN算法的岩体结构面产状识别及分组方法

精准获取岩体结构面的产状信息是进行岩体稳定性分析工作的首要和关键步骤.针对基本DBSCAN算法在处理点云数据时存在聚类判据不足、参数敏感性较强等问题,提出了基于点云附加属性扩展聚类判据的HDBSCAN算法,旨在提高算法聚类的准确性及鲁棒性.同时,基于点云的颜色及密度属性实现了对自然状态下非全裸露岩体研究区域的分割和提取,减少非岩体结构面点云对结构面产状识别和分组的影响.将该方法应用于大石洞灰岩矿某一典型覆土岩坡,结果表明:该方法能够有效地剔除非目标点云数据,同时结构面产状提取和优势分组结果令人满意.与人工测量结构面产状方法相比,最大相对误差小于0.59%,具有一定的工程实用价值.     

基于萤火虫算法的岩体结构面优势产状聚类分析

传统的图形分析方法较为粗糙,且主观因素影响较大,因此提出一种基于萤火虫算法的岩体结构面产状数据划分的新方法.用结构面单位法向量表示结构面的产状,通过单位法向量所夹锐角正弦值来衡量结构面间的距离,并建立模糊目标函数,然后运用萤火虫优化算法搜索最优聚类中心,同时确定组间边界.由于萤火虫算法具有出色的全局寻优能力和较快的收敛速度,使得新算法在解决结构面产状划分问题时非常省时高效.最后应用此算法对怒江松塔坝址区平硐实测结构面产状数据进行优势组划分,结果显示,此方法合理有效,优势明显.     

模拟退火聚类算法在结构面产状分组中的应用

鉴于以往的结构面产状分组方法常存在算法复杂、聚类精度差及分组效率低的不足,提出了一种新型的融合模拟退火算法及K-means聚类(SAK)的结构面分组算法,该算法简单易实现.利用模拟退火算法的退火原理,对K-means算法聚类的结构面分组结果进行优化,以期克服K-means算法易受初始聚类中心影响的缺陷.计算机模拟生成的结构面数据的分析表明,所提方法相较于传统K-means算法具有明显优势.将该方法应用于重庆市三环高速公路兴隆隧道实测结构面的分组中,并与已有方法进行对比.结果表明:该方法不仅聚类精度高,而且迭代速度也较快,具有较强的工程实用性.     

岩体结构面产状随机分布空间表征

基于不同的结构面产状概率分布函数对工程岩体的结构面进行模拟.通过运用内聚理论对结构面进行组别划分,并分别采用双平均密度分布、双正态密度分布、Fisher分布三种不同的分布形式,结合分布参数的反演,进行随机性结构面模拟.引入辽宁省某边坡工程的计算,运用自主研发的Geo SMA-3D(geotechnical structure and model analysis-3D)系统进行关键块体搜索,提出离散性评价参数,分析基于不同结构面产状概率分布计算得到关键块体体积的差异.研究发现当离散性评价参数大于临界值时,生成的关键块体体积随离散性评价参数的减小而增大.     

关于过空间一点与两已知直线均相交的直线的可解性

本文针对一般解析几何教科书中忽视“求过空间一点与两已知直线均相交的直线”这一问题的可解性,给出该问题有解的充要条件,并给出反例说明忽视这一问题的可解性,将产生的谬误。     

利用岩层三角面图解计算产状的新方法

现有的线性投影图解法求解岩层产状尚有某些局限性。该文经理论推导,在原方法的基础上得出三种新的方法。     

SMT中BGA芯片管脚共面性在线测试方法的研究

以BGA芯片为例,成功地将激光线结构光传感器用于表面安装技术中管脚共面性在线测量。提出并研制了测量实验系统,建立了测量系统数学模型。提出了以接触面为基准平面的管脚共面性评价方法,并对测量系统的动态误差进行了实时修正。为实现在线测试提供了方法和理论依据。     

LCP共面波导弯曲结构的时域分析

文中根据时域反射理论,运用HFSS电磁仿真软件,在时域中对基于柔性衬底——液晶聚合物的共面波导传输线的传输特性进行仿真分析,以及传输线弯曲变形对传输特性的影响,从时域曲线中直观判断出发生弯曲的位置以及弯曲带来的反射量,比较了不同弯曲位置以及不同弯曲角度对共面波导传输线传输特性的影响,并且结合实际测量对仿真结果进行了验证。     

基于折叠迷宫环的共面左手结构优化设计

左手材料在微波段的应用越来越广泛,集成化、一体化是其发展趋势.本文提出一种共面紧凑型左手结构——折叠方形迷宫环.利用三维电磁场仿真软件计算其在5.8 GHz的S参数,提取了该结构的等效参数,发现在5.8 GHz附近等效介电常数和等效磁导率同时为负.将该迷宫环以阵列形式排布于棱镜形状的基板上,通过数值实验,观察到了负折射现象和近似零折射现象,该结构可应用于天线以提高辐射性能.     

GUI程序对岩体中结构面产状数据的分析

岩体结构面网络模拟方法,是借助统计学的方法对岩体内的结构面进行研究.在拟合过程选择结构面产状数据的分布函数时,加入了频率累积图和概率分布图的对比,同时结合MATLAB程序,编写了一套GUI程序实现结构面产状分组以及对数据分布函数拟合的人机互动操作.     

岩体结构面精细化空间模型及块体失稳分析

提出了将确定性结构面与随机结构面相结合来模拟岩体结构面的方法.确定性结构面依据工程地质勘测等资料通过多源数据耦合获得;而随机结构面则根据采用数字摄像测量技术现场测量的数据,运用三维网络模拟技术生成.同时引入结构面动态校核机制,利用掘进开挖过程中不断测量得到的数据对模拟的结构面进行动态校核及实时调整,从而建立比较精细的结构面空间模型.基于上述结构面模型,采用作者自行研发的GeoSMA-3D系统可以搜索出失稳块体,这对工程岩体稳定性预报和动态设计施工都有重要意义.     

BGA焊点共面度的特殊结构光投影测量技术

为了解决球栅阵列(BGA)焊点共面度在线检测问题,发展了一种特殊的结构光投影技术。用环形光发射二极管(LED)照明BGA芯片,通过环形灯的中心,布置二个电荷耦合器(CCD)摄像机从不同的角度记录小球上圆环的图像。提出了一个简化的算法,根据两幅图像的差异,可以完成整个BGA芯片的共面度测量。用钢珠和BGA芯片进行的实验验证了方法的精度和可行性。     

基于无人机贴近摄影的高陡边坡结构面识别

岩体结构面的产状和位置信息是分析高陡边坡稳定性及确定支护形式的重要依据.为解决传统接触式勘测手段存在的风险高、效率低等问题,提出了基于无人机贴近摄影和聚类算法的高陡边坡结构面自动识别方法.首先采用M210-RTK无人机获取高分辨率数字图像,并利用运动恢复结构算法(Structure From Motion,SFM)生成细节丰富的高陡边坡三维模型和三维点云;再通过K近邻算法(K-Nearest Neighbor,Knn)及PCA主成分分析法,筛选出共面点云集合并确定了结构面的边界范围;最后采用最小二乘法拟合出共面点云的最佳平面方程,以平面方程的法向量方向确定结构面的产状参数.验证实验表明:基于无人机贴近摄影所建立的三维模型精度优于2 cm,倾向和倾角的误差分别小于3°和2°.本方法应用于长沙丁字镇某高陡边坡的结构面识别,成功识别出其优势结构面,并就其对边坡稳定性的影响进行了分析,可为边坡评价和治理提供重要依据.     

基于摄影测量技术的岩体结构面参数的获取

为了更高效、全面、安全的获得岩体结构面参数,建立了两种从三维模型中获取结构面参数的算法：ply2parameter算法和scanline算法。Ply2parameter算法在三维模型上对表现形式为平面的面状结构面采样,根据采样得到的结构面顶点集合,使用主成分分析计算结构面的法向量,计算岩体结构面参数。sancline算法计算出在三维模型上沿着虚拟测线标记出的面状结构面和表现形式为迹线的线状结构面的参数。最后对结构面进行优势分组;以甘肃北山的一个岩石露头为例应用上述两个算法。将得到的结果和野外实测的结果对比,显示出了良好了相关性。     

平行基线像对的硐室岩层结构面产状量测方法

为了量测硐室岩层微小出露结构面产状,研究了平行摄影相对定向方法;同时依据其产状量测原理,由实验得出,基于平行摄影相对定向量测的产状与实际产状之间相差5度以内,表明此方法可以用于硐室岩层结构面产状量测。     

基于摄影测量三维点云的岩体结构面自动识别方法

建立了一种用数字摄影测量得到的三维点云数据识别和分析岩石边坡出露的面状结构面的方法。该方法使用每一个点及其相应的邻近点构成的子集平面来形成识别结构面的候选,使用主成分分析(PCA)计算平面法向量并剔除异常点,识别结构面并计算其产状(倾向和倾角)。以甘肃北山一岩石边坡为例,使用该方法进行结构面识别。最后对结构面进行优势分组;同时与实测产状进行了对比,结果表明识别效果较好。     

基于模糊 C均值聚类和图形技术的结构面产状分析方法

针对传统的利用极点等密度图和玫瑰图的结构面分组方法主观性强和聚类分析方法不够直观的缺点,建议利用模糊C均值( FCM)聚类的隶属度的结果,结合图形技术绘制隶属度等值线图来进行结构面分组。隶属度等值线图充分利用了模糊C均值聚类中隶属度的信息,展现每个聚类的隶属度的空间分布规律,并且可以分辨出因随机因素形成的结构面,还可以直观地读出聚类中心的范围。三山岛金矿的实例证明,该方法同时具有传统方法直观和聚类分析方法客观的优点,并且能够适应优势组不明显的数据。     

基于面结构光的飞机舱门间隙测量技术与应用

针对复杂试验环境下,战机舱门间隙非均匀变形动态测量难度大、精度要求高的问题,提出了基于面结构光的飞机舱门间隙测量方法,研究了条纹投影结构形面测量方法,包括在不需要空间相位展开过程或任何先验信息的情况下搜索包裹相位图中每个有效像素的立体对应和绝对条纹顺序,生成初始视差图和绝对相位图并进行了视差优化;建立了立体结构光模型,利用视差图和绝对相位图计算三维坐标。对得到的数据进行处理,包括建立被测件的物理坐标系,曲面截取以及对间隙位移量提取。设计了两种标准间隙,对本文方法的合理性和有效性进行了验证,可以对任意曲面和动态场景进行快速、准确的间隙和阶差的测量。将本方法应用于某飞机舱门间隙变形的测量中,获得了实际的变形位移量。