岩土力学 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (8): 2629-2637.doi: 10.16285/j.rsm.2025.0987CSTR: 32223.14.j.rsm.2025.0987

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

基于点云粗糙度的岩体结构面迹线智能识别方法

周明哲,富海鹰,孔 俐,李雨梵,赵炎炎   

  1. 西南交通大学 极端环境岩土和隧道工程智能建养全国重点实验室,四川 成都 610031
  • 收稿日期:2025-09-15 接受日期:2026-05-28 出版日期:2026-08-11 发布日期:2026-08-17
  • 通讯作者: 富海鹰,女,1971年生,博士,教授,主要从事岩土工程的教学与科研工作。E-mail: hyfu@swjtu.edu.cn
  • 作者简介:周明哲,男,1997年生,博士研究生,主要从事岩石力学和岩体工程稳定性等方面的研究工作。E-mail: 1156059689@qq.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(No. 52278372)

An automatic recognition method of rock mass trace based on 3D point cloud using a roughness

ZHOU Ming-zhe, FU Hai-ying, KONG Li, LI Yu-fan, ZHAO Yan-yan   

  1. National Key Laboratory for Intelligent Construction and Maintenance of Geotechnical and Tunnel Engineering in Extreme Environments, Southwest Jiaotong University, Chengdu, Sichuan 610031, China
  • Received:2025-09-15 Accepted:2026-05-28 Online:2026-08-11 Published:2026-08-17
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (52278372).

摘要: 结构面迹线是岩体表面与岩体结构面相交产生的线性构造,它是表征岩体强度的一个基本而重要的参数。快速、准确识别岩体结构面迹线,对岩体稳定性评价具有重要意义。提出了一种从三维点云数据中自动识别结构面迹线的新方法。首先依据点云粗糙度特征差异识别迹线潜在特征点;采用L1中值算法对潜在特征点进行精细化处理,提取迹线骨架点,该过程无需点云三角剖分,可直接处理原始数据;最后,利用一种改进的骨架线生长算法将离散骨架点连接生成连续迹线。通过4个点云数据集验证了新方法的有效性,并将识别结果与CloudCompare及现有方法进行对比。结果表明,新方法在迹线提取方面表现优异,具有较高的自动化程度,可为岩体质量评价与稳定性分析提供有效数据支持。

关键词: 结构面迹线, 三维点云, 智能识别, 岩体结构面

Abstract: Discontinuity traces constitute linear features generated at the intersection of rock mass surfaces and rock discontinuity, serving as a fundamental and critical parameter for characterizing the strength of rock masses. Quick and accurate identification of the traces of rock mass discontinuities is of great significance for the evaluation of rock mass stability. This paper proposes a novel method for automatically identifying discontinuity traces from 3D point cloud data. Firstly, the potential feature points of the trace are identified based on the differences in the roughness features of the point clouds. Then, the L1 median algorithm is employed to refine the potential feature points and extract the trace skeleton points. This process eliminates the need for point cloud triangulation and can directly process the raw data. Finally, an improved skeleton line growth algorithm is used to connect the discrete skeleton points to generate a continuous trace line. The effectiveness of the new method is validated via four point cloud datasets, and the recognition results are compared with those obtained using CloudCompare and existing methods. The results show that the new method performs exceptionally well in trace line extraction with a high degree of automation, thereby providing effective data support for rock mass quality assessment and stability analysis.

Key words: discontinuity trace, 3D point cloud, intelligent recognition, rock mass discontinuity

中图分类号: TU 45
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