中国科学院地理科学与资源研究所周玉科获国家专利权
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龙图腾网获悉中国科学院地理科学与资源研究所申请的专利基于结构面约束的陡崖三维建模方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120894512B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-27发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511417234.0,技术领域涉及:G06T17/05;该发明授权基于结构面约束的陡崖三维建模方法及系统是由周玉科设计研发完成,并于2025-09-30向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于结构面约束的陡崖三维建模方法及系统在说明书摘要公布了:本发明公开了基于结构面约束的陡崖三维建模方法及系统,涉及三维地理信息系统技术领域,采集包括陡崖多视角影像和陡崖表面密集点云数据的陡崖区域地质数据,构建地质先验知识库;利用图像识别技术处理陡崖多视角影像,结合点云几何分析,识别包括岩层界面与节理面的结构面空间方位。本发明通过融合地质先验知识,有效解决传统数字高程模型在陡崖区域的几何失真问题,利用图像识别技术提取岩层界面与节理面空间方位,并将其作为硬约束条件构建控制性三角网骨架,避免规则格网DEM的强制平滑误差和不规则三角网的悬空面问题,通过自适应三角剖分算法,能够精确还原陡崖的岩层结构、裂缝分布及危岩体形态。
本发明授权基于结构面约束的陡崖三维建模方法及系统在权利要求书中公布了:1.基于结构面约束的陡崖三维建模方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤1,采集包括陡崖多视角影像和陡崖表面密集点云数据的陡崖区域地质数据,构建地质先验知识库; 步骤2,利用图像识别技术处理陡崖多视角影像,结合点云几何分析,识别包括岩层界面与节理面的结构面空间方位,具体过程为: 对陡崖多视角影像数据进行语义分割,识别岩层界面与节理线状特征,并采用边缘检测的图像识别算法强化结构面几何轮廓,结合高对比度影像增强裂隙信息,同步计算影像的SfM稀疏点云,初步获取特征点的三维空间分布; 基于陡崖表面密集点云数据,通过法向量估计与聚类算法划分岩层界面与节理面,利用主成分分析计算岩层产状,即倾向或倾角,并结合影像提取的二维特征,通过空间配准将节理线状特征映射至三维点云,验证结构面几何一致性并剔除异常解译结果; 整合陡崖区域地质数据的结构面参数,采用极点密度图分析节理面优势方位与间距分布,建立结构面空间拓扑关系,生成控制性几何网络,输出岩层产状与节理展布的三维矢量模型; 步骤3,将识别的结构面作为硬约束条件,构建控制性三角网骨架,具体过程为: 将提取的岩层界面与节理面转换为三维多边形边界,作为Delaunay三角剖分的硬约束条件,强制三角网边与结构面走向一致,并通过约束性边界插入控制点; 基于结构面密度与点云分布动态调整网格尺寸,在节理面的密集区加密三角网网格,采用Ruppert算法优化三角形质量,消除最小角≥25°的狭长三角形,其中,节理面的密集区为间距0.5m的区域,加密三角网网格使边长≤0.1m; 验证结构面交线的连续性,剔除自相交或悬空三角面,通过AlphaShape算法识别孔洞与异常面片,结合径向基函数插值修复不连续区域,输出控制性三角网骨架; 步骤4,联合点云密度与结构面约束,采用自适应三角剖分算法生成地形曲面,构建数字高程模型,具体过程为: 整合陡崖表面密集点云数据,分析点云密度分布特征,明确不同区域数据疏密程度,同时,提取结构面信息并转化为约束条件; 依据点云密度和结构面约束,运用自适应三角剖分算法动态调整网格大小,生成贴合地形且初步消除悬空面的三角网格,构建地形曲面; 检查并处理地形曲面中存在的强制平滑畸变问题,通过局部调整和优化算法,输出符合要求的高保真数字高程模型; 步骤5,基于结构面拓扑关系检查三角网一致性,剔除数字高程模型中的异常面片,修复地形不连续区域; 步骤6,通过实测剖面线与点云数据对比模型误差,迭代优化结构面约束参数; 步骤7,集成岩层纹理与节理面属性,输出融合地质约束的陡崖三维模型。
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