1.一种复杂场景下顾及空间关系的岩体结构特征识别方法,其特征在于,包括如下步骤:S1:从无人机航拍数据中提取岩体结构面特征和空间关系,并结合岩土工程勘察规范和地质勘查构建岩体结构特征识别的地理知识库:S2:将S1中构建好的基于语义的地理知识库转换为规则引擎可执行的岩体结构特征识别约束,并将无人机航拍数据与相应的岩体场景匹配,在此基础上设计基于Drools规则引擎的复杂场景岩体结构特征提取算法;
S3:基于S2构建的规则引擎实现匹配规则、触发议程、执行Drools、输出结果流程,用以顾及多重地理关系推理并校正岩体结构产状信息,具体包括:S3‑1:通过分析各个单个特征面的倾角与倾向信息,将各个特征面归类到所属的结构面组别当中;
S3‑2:基于空间关系约束推理并归并由于遮挡导致的零散的识别结果,其中在定义规则时,根据《岩土工程勘察规范(GB 50021‑2001)》中的岩体结构分类标准,从工作内存中选取具有相近产状信息的结构面,定义满足各结构面边界之间的间距均小于10cm的结构面为同一结构面;
S3‑3:基于空间位移关系推理并识别延伸方向上产状一致的岩体结构面,其中在定义规则时,根据结构面分类分组后的结果,将具有空间位移关系且产状信息已知的结构面的产状信息赋予由于噪声和遮挡无法获取产状信息的岩体结构面;
S4:将推理后的岩体产状信息更新到事实库中,实现岩体结构特征优化,并利用特征优化后的岩体产状信息进行三维重建。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤S1包括:
S1‑1、收集岩体结构相关的数据,对采集的数据进行预处理,从预处理后的点云数据中基于混合聚类方法提取岩体结构的特征,结构面产状用倾角和倾向表示,在空间直角坐标系xyz坐标系下,面状要素产状的单位法向量坐标即表示为X=(x,y,z),其中:x=sinαsinβ,y=cosαsinβ,z=cosβ,倾角和倾向θ=(α,β),0°≤α≤360°,0°≤β≤90°,β=arccos(z),S1‑2、基于图像数据,通过图像处理技术获取岩体结构面迹线及迹长L;
S1‑3、从无人机航拍数据中提取岩体结构三维方位特征以及空间关系,其中对结构面间距做规范化处理,即:dp=L/N,其中dp为线密度,又称为结构面平均间距,单位为m/条;L为测线长度,单位为m;N是与测线相交的结构面迹线条数,单位为条;空间关系的提取包括:基于点云数据进行拓扑分析,提取岩体结构面间的拓扑关系;通过获取的结构面间距提取岩体结构面之间的接触关系;基于点云数据提供的各结构面空间位置提取其空间位移信息和产状一致性信息;
S1‑4、依据提取的岩体结构面特征和空间关系信息,结合岩土工程勘察规范和地质勘查工作经验构建岩体结构特征识别的地理知识库,方便后续转换为规则引擎可执行的岩体结构特征识别约束。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤S2中,基于Drools规则引擎的复杂场景岩体结构特征提取算法工作流程包括:S2‑2、将步骤S1中提取的包含点云坐标、岩体结构产状的初始数据以txt文本的形式输入至工作内存;
S2‑2、定义用于规则匹配和推理的事实对象,在岩体结构特征信息提取的场景中,事实对象包括倾向、倾角、岩体结构间空间关系,使用匹配器将用于岩体结构特征识别的地理知识规则和数据比较;
S2‑3、匹配到规则后,规则引擎将匹配到的规则加入到议程中,即待执行的规则列表;
S2‑4、按照议程中的规则顺序,依次执行规则,对事实进行处理和推理,提取出岩体结构特征。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述步骤S3‑1包括:
A1:在事实数据库中存储岩体结构面倾向,倾角,邻接结构面信息,通过规则引擎识别出新加入的结构面在事实数据库中的存储结果;
A2:已有的结构面组在事实数据库中保存各自产状信息、平均产状信息及识别阈值,当某结构面无法在事实数据库中通过规则推导找到所属组别时,在事实数据库中为该类结构面新建结构面组,从而划分为新的一类。
5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述步骤S3‑2包括:
B1:定义规则:根据《岩土工程勘察规范(GB 50021‑2001)》中的岩体结构分类标准,从工作内存中选取具有相近产状信息的结构面,定义满足各结构面边界之间的间距均小于
10cm的结构面为同一结构面;
B2:创建Drools会话:通过Drools提供的API创建一个Drools会话,该会话包含了规则引擎的各个组件;
B3:定义并插入事实:将岩体结构产状数据转化为事实对象,并将定义好的事实插入到Drools会话中,使得规则引擎可以对其进行匹配和处理;
B4:匹配规则并触发议程:规则引擎根据B1中已定义的规则,对插入的事实进行匹配,找到符合条件的规则,匹配到规则后,规则引擎将匹配到的规则加入到议程中,即待执行的规则列表;
B5:执行规则并输出结果:按照议程中的规则顺序,依次执行规则,对事实进行处理和推理,归并由于噪声和遮挡导致的零散的识别结果,将归并后的结构面产状信息存储到数据库中供后续分析使用。
6.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述步骤S3‑3包括:
C1:定义规则:根据结构面分类分组后的结果,将具有空间位移关系且产状信息已知的结构面的产状信息赋予由于噪声和遮挡无法获取产状信息的岩体结构面;
C2:创建Drools会话:通过Drools提供的API创建一个Drools会话,该会话包含了规则引擎的各个组件;
C3:定义并插入事实:将具有空间位移关系的岩体结构的产状数据转化为事实对象,并将定义好的事实插入到Drools会话中,使得规则引擎可以对其进行匹配和处理;
C4:匹配规则并触发议程:规则引擎根据C1中已定义的规则,对插入的事实进行匹配,找到符合条件的规则,匹配到规则后,规则引擎将匹配到的规则加入到议程中,即待执行的规则列表,C5:执行规则并输出结果:按照议程中的规则顺序,依次执行规则,对事实进行处理和推理,基于空间位移关系构建的规则集推理延伸方向为同一类型结构面的产状信息,并将更新后的结构面产状信息存储到数据库中供后续分析使用。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤S4中,将推理后的岩体产状信息更新到事实库中,具体包括:S4‑1、明确事实库中需要更新的数据对应列的字段名称;
S4‑2、基于规则引擎动态更新岩体产状信息。
8.一种复杂场景下顾及空间关系的岩体结构特征识别系统,其特征在于,包括:地理知识库构建模块,从无人机航拍数据中提取岩体结构面特征和空间关系,并结合岩土工程勘察规范和地质勘查构建岩体结构特征识别的地理知识库:规则引擎构建模块,将地理知识库构建模块中构建好的基于语义的地理知识库转换为规则引擎可执行的岩体结构特征识别约束,并将无人机航拍数据与相应的岩体场景匹配,在此基础上设计基于Drools规则引擎的复杂场景岩体结构特征提取算法;
岩体结构产状获取模块,基于规则引擎构建模块构建的规则引擎实现匹配规则、触发议程、执行Drools、输出结果流程,用以顾及多重地理关系推理并校正岩体结构产状信息,具体包括:结构面组归属单元,通过分析各个单个特征面的倾角与倾向信息,将各个特征面归类到所属的结构面组别当中;
第一产状识别单元,基于空间关系约束推理并归并由于遮挡导致的零散的识别结果,其中在定义规则时,根据《岩土工程勘察规范(GB 50021‑2001)》中的岩体结构分类标准,从工作内存中选取具有相近产状信息的结构面,定义满足各结构面边界之间的间距均小于
10cm的结构面为同一结构面;
第二产状识别单元,基于空间位移关系推理并识别延伸方向上产状一致的岩体结构面,其中在定义规则时,根据结构面分类分组后的结果,将具有空间位移关系且产状信息已知的结构面的产状信息赋予由于噪声和遮挡无法获取产状信息的岩体结构面;
岩体结构特征优化模块,将推理后的岩体产状信息更新到事实库中,实现岩体结构特征优化,并利用特征优化后的岩体产状信息进行三维重建。
9.一种计算机设备,其特征在于,包括:
一个或多个处理器;
存储器;以及
一个或多个程序,其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中,并且被配置为由所述一个或多个处理器执行,所述程序被处理器执行时实现如权利要求1‑7中任一项所述的复杂场景下顾及空间关系的岩体结构特征识别方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1‑7中任一项所述的复杂场景下顾及空间关系的岩体结构特征识别方法的步骤。