CN109543280A - 一种基于形态修正的节理面粗糙度计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于形态修正的节理面粗糙度计算方法，包括：在待测量的岩石节理面上，建立x‑y坐标系；绘制网格线；确定标准水平面，得到每一个网格点高程；选取测量方向，沿测量方向绘制平行直线并取计算点；根据每一个网格点高程及计算点坐标线性内插得到每一个计算点的高程；计算相邻计算点之间的高差，记为区间段；对整个岩石节理面的起伏状态进行分析，根据高差判断得到斜坡段，统计每个斜坡段所包含的区间段个数及长度，进行修正计算；计算各区间段的最终粗糙度统计值得到各待测直线段的粗糙度统计值和整个岩石节理面的粗糙度统计值。本发明基于整个节理面和全面考虑岩石节理面的影响，可得到不同方向的粗糙度统计值，计算结果更为精确。

Description

一种基于形态修正的节理面粗糙度计算方法

技术领域

本发明涉及一种基于形态修正的节理面粗糙度计算方法，属于岩土工程测量技术领域。

背景技术

在岩土工程中，粗糙度是岩体结构面力学性质的重要影响因素.诸如结构面的剪切强度、节理裂隙的渗流特性均与结构面的粗糙度有着密切的关系，在许多工程应用中，都需要对岩石节理面的粗糙度进行估计。在工程应用中发现，现有的粗糙度系数的确定方法存在如下缺点与不足：现有理论方法大多只考虑岩石节理面的某一方面的粗糙特征，无法全面描述节理面的情况，如节理面凸起的高度、宽度、坡度等，导致粗糙度系数的描述误差较大，现有的传统计算方法没有考虑节理面起伏形态，往往放大了微小凸起、斜坡对节理面粗糙度的影响，扩大了误差。

因此，需要采用一种新的岩石节理面粗糙度的计算方法，基于整个节理面而非单个剖面曲线的粗糙度，全面考虑岩石节理面凸起的坡度、宽度等因素的影响，尤其对造成计算误差的小坡度、小凸起进行修正、筛选、剔除，难以准确描述岩石节理面的粗糙度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，解决现有理论方法大多只考虑岩石节理面的某一方面的粗糙特征，无法全面描述节理面的情况，导致粗糙度系数的描述误差较大，以及没有考虑节理面起伏形态，扩大了误差的问题。

本发明提供一种基于形态修正的节理面粗糙度计算方法，基于整个节理面而非单个剖面曲线的粗糙度，全面考虑岩石节理面凸起的坡度、宽度等因素的影响，以准确描述岩石节理面的粗糙度。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种基于形态修正的节理面粗糙度计算方法，包括以下步骤：

步骤一、在待测量的岩石节理面上，建立x-y坐标系；

步骤二、绘制分别与建立的x-y坐标系中x轴、y轴平行且间距为d的网格线，以得到网格和网格点；

步骤三、确定标准水平面，扫描各网格点相对标准水平面的高程得到每一个网格点高程h(x,y)；

步骤四、选取测量方向，沿测量方向绘制间距为d的平行直线覆盖整个岩石节理面，在每条平行直线上取间距为d的计算点，并编号和计算得到每个计算点在x-y坐标系的坐标(x_ij,y_ij)；

步骤五、根据每一个网格点高程h(x,y)以及计算点的坐标(x_ij,y_ij)线性内插得到每一个计算点的高程h_ij；

步骤六、根据每一个计算点的高程h_ij，计算选取的每条平行直线上相邻计算点之间的高差Δ_ij，并记两个相邻计算点之间为一个区间段；

步骤七、对整个岩石节理面的起伏状态进行扫描，对于每一条待测的平行直线，根据相邻计算点之间的高差Δ_ij判断得到斜坡段，统计每个斜坡段所包含的区间段个数及斜坡段的长度，并对斜坡段构成的凸起段进行修正计算，得到修正后粗糙度统计值Z′_ij和修正后高差Δ′_ij；

步骤八、根据修正后粗糙度统计值Z′_ij和修正后高差Δ′_ij、区间段个数计算各区间段的最终粗糙度统计值Z_ij；

步骤九、根据各区间段的最终粗糙度统计值，计算各待测平行直线上直线段的粗糙度统计值Z_i；

步骤十、根据各待测平行直线上直线段的粗糙度统计值，计算得到整个岩石节理面的粗糙度统计值Z。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤三中选择最低点所在平面为标准水平面。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤四中计算得到每个计算点的坐标(x_ij,y_ij)为：

(x_ij,y_ij)＝(jdcosα,idsecα+jdsinα)

其中，i为计算点的行编号，并取区间内的整数；j为计算点的列编号，并取区间内的整数；α为测量方向与x轴正方向的夹角，a、b为岩石x和y方向的尺寸。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤五线性内插得到每一个计算点的高程h_ij，具体为：

确定计算点在x-y坐标系下坐标(x_ij,y_ij)；

确定计算点在网格中的位置，k表示计算点位于网格k行与k+1行之间，l表示计算点位于网格l列于l+1列之间；

利用线性内插得到计算点的高程h_ij：

其中，h_m为计算点周围某一网格点的高程，r_m为计算点到该网格点的距离；m＝1,2,3,4，为计算点周围四个网格点的编号。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤七中对斜坡段构成的凸起段进行修正计算，具体为：

对于每一条待测的平行直线，判断相邻计算点之间的高差Δ_ij由负变为正的转折点为谷点，及相邻计算点之间的高差Δ_ij由正变为负的转折点为峰点，并将谷点与峰点之间的中间段确定为斜坡段；

统计每个斜坡段的所包含的区间段个数A_k，结合计算点的间距d计算每个斜坡段长度为A_kd，k表示某一直线上斜坡段的编号，并由相邻计算点之间的高差Δ_ij的正负判断得到向上的斜坡段长度A_2s-1d和向下的斜坡段长度A_2sd，其中k＝2s-1或k＝2s；

由一个向上的斜坡段与一个向下的斜坡段构成一个凸起段，记编号(i，m)的点为凸起段起点，编号(i，n)的点为凸起段终点，h_im和h_in分别为编号为点(i，m)和点(i，n)处的高程，则n与m的关系式为n-m＝A_2s-1+A_2s-1；

计算得到凸起段长度(A_2s+A_2s+1)d，并将其与参考值D比较大小，根据比较结果计算得到修正后粗糙度统计值Z′_ij和修正后高差Δ′_ij。

本发明采用上述技术方案，能产生如下技术效果：

本发明提供的基于形态修正的节理面粗糙度计算方法，首先对节理面划分网格、扫描各网格点高程数据，然后按计算方向确定计算点，将网格点高程数据换算为计算点高程数据，通过分析高程数据判别节理面各部分起伏情况，对不同起伏情况的节理面部分采用不同的修正方法和计算公式，以此对小凸起和小坡度起伏进行筛选剔除，从而减小最终误差，最终计算得到节理面的考虑起伏修正的定向粗糙度。

本发明可以沿一定方向对节理面进行扫描，适用于各项异性明显的节理面，应用范围广；进行考虑起伏形态的节理面定向粗糙度计算，仅需一次节理面扫描，即可通过计算得到不同方向的粗糙度统计值，不需要对每个待测方向进行扫描；在计算粗糙度统计值时，将每一个高程点，每一个区段的起伏形态都考虑在内，基于每个斜坡的跨度，凸起程度等情况进行判别，筛选和修正，尤其对于小凸起，小斜坡等进行折减计算与修正，避免小凸起，小斜坡对最终统计结果产生过大的影响，相比传统的未考虑每个斜坡的情况、忽略斜坡和凸起跨度的计算方法，该方法的计算结果更为精确。

综上，本发明可以检测并描述节理面不同方向上的粗糙度，同时考虑不同凹凸起伏形势的影响，尤其对造成计算误差的小坡度、小凸起进行修正、筛选、剔除，计算结果更真实精确，得到更为精准的粗糙度数据，更适用于工程实际。

附图说明

图1是本发明方法中建立x-y坐标系和计算点绘制示意图。

图2是本发明方法中岩石节理面网格布置图。

图3是本发明方法中的计算点编号i、j示意图。

图4是本发明方法中的计算点坐标换算示意图。

图5是本发明方法中的节理面剖面和凹凸点判断示意图。

图6是本发明方法中的节理面小凸起和斜坡修正原理示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的实施方式进行描述。

本发明设计了一种基于形态修正的节理面粗糙度计算方法，基于整个节理面而非单个剖面曲线的粗糙度，全面考虑岩石节理面凸起的坡度、宽度等因素的影响，计算岩石节理面的粗糙度，该方法包括以下步骤：

步骤一、在待测量的岩石节理面上，建立x-y坐标系；可以但不限于将岩石节理面位于所述坐标系第一象限内，如图1所示。

步骤二、绘制分别与建立的x-y坐标系中x轴、y轴平行且间距为d的网格线，以得到网格和网格点，即绘制网格，网格间距设置为d，本实施例中d一般不大于2mm，实际中网格间距d可以根据要求扫描的精度确定，d越小，扫描精度越高；网格线与x-y坐标轴平行，将与x轴平行的网格线称为行，将与y轴平行的网格线称为列，经过原点的网格线分别为0行、0列，绘制完成的网格与节理面如图2所示，网格与坐标轴的关系如图1所示。

步骤三、确定标准水平面，扫描各网格点相对标准水平面高程得到每一个网格点高程h(x,y)，其中x，y为网格点在x-y坐标系内的坐标。优选地，选择最低点所在平面为标准水平面，以便于计算。

步骤四、选取测量方向，沿测量方向绘制间距为d的平行直线覆盖整个岩石节理面，在这些平行直线上取间距为d的计算点，并对计算点进行编号，记从过原点的直线起，往y轴正方向，依次为直线0，直线1，直线2……至直线i……，每一直线上从与y轴的交点开始往x轴正方向，依次为点0，点1，点2……至点j……，因此每一计算点可以根据编号i，j定位，根据计算点的位置将计算点记为编号(i，j)的形式，如图1、图3所示。本发明中计算点标记方式可以采用其他计数方式，相应的后续步骤中的公式也会发生细微变化，而本发明不限于该种方式。

记α为待测方向与x轴正方向的夹角，a、b为岩石节理面两个方向的尺寸，根据几何关系，i为计算点的行编号，可取区间内的整数，j为计算点的列编号，可取区间内的整数。

所取直线方程可表示为y＝xtanα+idsecα，故得到各计算点在x-y坐标系上的坐标(x_ij,y_ij)可表示为(jdcosα,idsecα+jdsinα)。

步骤五、根据每一个网格点高程h(x,y)以及计算点的坐标(x_ij,y_ij)线性内插得到每一个计算点的高程h_ij，计算点计算原理如图4所示，具体步骤如下：

①确定计算点在x-y坐标系下坐标(x_ij,y_ij)；

②确定计算点在网格中的位置，[]表示向下取整，k表示计算点位于网格k行与k+1行之间，l表示计算点位于网格l列于l+1列之间；

③利用线性内插得到计算点的高程h_ij：

其中，h_m为计算点周围某一网格点的高程，r_m为计算点到该网格点的距离，从坐标系中直接测量得到；m＝1,2,3,4，为计算点周围四个网格点的编号，编号顺序不影响计算结果。

步骤六、根据每一个计算点的高程h_ij，计算选取的每条平行直线上相邻计算点之间的高差Δ_ij，记两个相邻计算点之间为一个区间段；定义Δ_ij为编号(i，j+1)的点与编号(i，j)的点之间的高差，则有Δ_ij＝h_i,j+1-h_i,j，得到的直线上的高差信息如图5所示。

步骤七、对整个岩石节理面的起伏状态进行扫描分析，对于每一条待测的平行直线，根据相邻计算点之间的高差Δ_ij判断得到斜坡段，统计每个斜坡段所包含的区间段个数及斜坡段的长度，并对斜坡段构成的凸起段进行修正计算，即判别小凸起并对小凸起处进行修正，得到修正后粗糙度统计值Z′_ij和修正后高差Δ′_ij，具体步骤如下：

①对于每一条待测的平行直线，整理所得到的Δ_ij数据，认为相邻段的高差Δ_ij正负号不同的点为峰点或谷点，具体，Δ_ij由负变为正的转折点为谷点，Δ_ij由正变为负的转折点为峰点，将谷点与峰点之间的中间段称为斜坡段，记录峰点与谷点的节点编号。

②对每一待测的平行直线，统计每个斜坡段的所包含的区间段个数，即Δ_ij的个数，记为A_k，则结合计算点的间距d得到每个斜坡段长度为A_kd，k表示某一直线上斜坡段的编号，当第一段斜坡向上时即Δ_i0>0，k从1开始计,当第一段斜坡向下时即Δ_i0<0，k从0开始计，由此，当k为奇数时，即k＝2s-1时，其中s∈N，N为第i条直线上计算点的个数，A_2s-1d表示的是向上的斜坡；k为偶数时，即k＝2s时，A_2sd表示的是向下的斜坡，将一个向上的斜坡段与一个向下的斜坡段构成一个凸起段，记编号为(i，m)的点为凸起段起点，编号(i，n)的点为凸起段终点，h_im和h_in分别为编号为点(i，m)和(i，n)处的高程，即凸起段起点和凸起段终点的高程，则n与m的关系式为n-m＝A_2s-1+A_2s-1。

③将计算得到凸起段长度(A_2s+A_2s+1)d与参考值D比较大小，根据比较结果计算得到修正后粗糙度统计值Z′_ij和修正后高差Δ′_ij；此处优选取D＝10mm，可以根据实际情况调整，分为以下情况：

A.若凸起段长度(A_2s+A_2s+1)d<参考值D，则令m≤j＜n处的修正后统计值Z′_ij和修正后高差Δ′_ij取值如下：

其中，η为折减系数，优选取值为0.2；

B.若凸起段长度(A_2s+A_2s+1)d>参考值D，可以比较向下的斜坡段长度A_2sd、向上的斜坡段长度A_2s-1d分别与D/2的大小关系，分为以下几种情况：

(a).若向上的斜坡段长度A_2s-1d<D/2，以编号为(i，m)的点为起点，对长度为2A_2s-1d的凸起段进行修正，若记修正段的终点编号为(i，p)，则p与m的关系为：p＝m+2A_2s-1，则m≤j＜p处的修正后统计值Z′_ij和修正后高差Δ′_ij取值如下：

其中，h_ip和h_im分别为编号为(i，p)和(i，m)的点处的高程。

(b).若向下的斜坡段长度A_2sd<D/2，以编号(i，n)的点为终点，向前对长度为2A_2sd的凸起段进行修正，若记修正段的起点编号为(i，q)，则q与m的关系为：

q＝m+A_2s-1-A_2s-1，令q≤j＜n处的修正后统计值Z′_ij和修正高差Δ′_ij取值如下：

其中，h_in和h_iq分别为编号为(i，n)和(i，q)的点处的高程。

(c).若向上的斜坡段长度A_2s-1d>D/2且向下的斜坡段长度A_2sd>D/2，则此凸起段为大凸起段，取：Z′_ij＝0，Δ′_ij＝Δ_ij。对小凸起的修正效果如图6所示。

因此，重复步骤七若干次，直到不再检测到小凸起，即比较结果均为上述B中(c)类的情况。该过程根据实际情况可以减少修正次数，根据实际考虑修正到无小凸起的情况，提高修正精度。

步骤八、根据修正后粗糙度统计值Z′_ij和修正后高差Δ′_ij、区间段个数计算各区间段的最终粗糙度统计值Z_ij，使用下述计算公式：

步骤九、根据各区间段的最终粗糙度统计值，计算各待测平行直线上直线段的粗糙度统计值Z_i，以下为计算第i条直线的粗糙度统计值时的计算公式：

其中，N为第i条待测平行直线上计算点的个数，Z_ij为各区间段的最终粗糙度统计值。

步骤十、根据各待测平行直线上直线段的粗糙度统计值，计算得到整个岩石节理面的粗糙度统计值Z，使用以下计算公式：

其中，Z_i为各待测平行直线上直线段的粗糙度统计值；M为岩石节理面上待测平行直线的条数。

为了验证本发明方法能以检测并描述节理面不同方向上的粗糙度，得到更为精准的粗糙度数据，现列举下述两个验证例进行说明。

验证例1：

在本实施例中，以某实际工程的嵌岩桩案例为背景，选择地基岩石试样的一个节理面，该节理面平面尺寸大小为22mm×22mm。

步骤一、在该岩石节理面上，建立x-y坐标系，使得节理面位于所述坐标系第一象限内。

步骤二、绘制网格，网格间距设置为2mm，网格线与x-y坐标轴平行。

步骤三、确定标准水平面，扫描各网格点相对此水平面的高程，得到每一网格点的高程数据，网格点的坐标与高程数据如表1所示：

表1网格点坐标与高程数据

单位：毫米

步骤四、假设待测量方向与x轴正方向夹角为30°，与y轴正方向夹角为60°，沿待测(剪切)方向绘制间距为2mm的平行直线，覆盖整个节理面，在这些直线上取间距为2mm的计算点，对计算点进行编号，记从过原点的直线起，往y轴正方向，依次为直线0，直线1，直线2……直线i……，每一直线上从与y轴的交点开始往x轴正方向，依次为点0，点1，点2……点j……，因此每一计算点可以根据编号i，j定位，根据计算点的位置将计算点记为编号(i，j)的形式，由i、j计算得到每个计算点的坐标。

步骤五、根据步骤一中的网格点高程h(x,y)以及步骤二中计算点的坐标线性内插得到每一计算点的高程数据，计算点编号与对应的高程数据如表2所示：

表2计算点编号与高程数据

单位：毫米

步骤六、计算每条直线上相邻计算点之间的高差，记两个相邻计算点之间为一个区间段，记Δ_ij为编号(i，j+1)的点与编号(i，j)的点之间的高差。

步骤七、对所取节理剖面的起伏状态进行扫描，判别小凸起并对小凸起处进行修正，具体步骤如下：

①对每一待测的平行直线，整理所得到的Δ_ij数据，认为相邻段的高差Δ_ij出现变号处为峰点或谷点，谷点与峰点间称为斜坡段，记录峰点与谷点的节点编号；

②对每一待测的平行直线，统计每个斜坡段的所包含的区间段个数及每个斜坡段的长度，认为一个向上斜坡段与一个向下斜坡段构成一个凸起段；

③对宽度较小的斜坡段或凸起段进行修正计算得到Z′_ij和Δ′_ij；

以编号为i＝0的直线为例，对小凸起的修正和计算结果如表3所示。

表3直线i＝0粗糙度统计值计算表格

步骤八、对修正后的曲线，计算各区间段的最终粗糙度统计值Z_ij，计算结果如表3所示。

步骤九、计算各待测平行直线上直线段的粗糙度统计值，以下为计算第i条平行直线的粗糙度统计值时的计算公式：

其中，N为第i条平行直线上计算点的个数。所选取的各直线计算结果如表4所示；

表4节理面上各直线粗糙度统计值

i	0	1	2	3	4
						Zi	0.992	0.736	0.489	0.372	0.559

步骤十、计算整个节理面的粗糙度统计值，使用以下计算公式：

因此计算得到该岩石节理面沿选取方向的粗糙度统计值为Z＝0.630。

验证例2：

在本实施例中，以某实际工程的嵌岩桩案例为背景，选择地基岩石试样的一个节理面。与实施例1类似，在该节理面坐标系，绘制网格，网格间距设置为2mm，确定标准水平面，扫描各网格点高程数据。

沿待测或剪切方向绘制间距为2mm的平行直线，假设待测量方向与x轴正方向夹角为10°，与y轴正方向夹角为80°，在直线上取间距为2mm的计算点，根据网格点高程以及计算点的坐标线性内插得到每一计算点的高程数据，其中编号为i＝3直的线上各点的高程如表5所示。

计算该条直线上相邻计算点之间的高差，记两个相邻计算点之间为一个区间段，记Δ_ij为编号为(i，j+1)的点与编号为(i，j)的点之间的高差。

对所取节理剖面的起伏状态进行扫描，判别小凸起并对小凸起处进行修正，具体步骤如下：

①对每一待测直线，整理所得到的Δ_ij数据，认为相邻段Δ_ij出现变号处为峰点或谷点，谷点与峰点间称为斜坡段，记录峰点与谷点的节点编号；

②对每一待测直线，统计每个斜坡段的所包含的区间段个数及每个斜坡段的长度，认为一个向上斜坡段与一个向下斜坡段构成一个凸起段；

③对宽度较小的斜坡段或凸起段进行修正计算得到Z′_ij和Δ′_ij；

修正完成后计算该直线上各段最终的粗糙度统计值，对该直线小凸起的修正结果和粗糙度统计值计算结果如表5所示。

表5直线粗糙度统计值计算表格

最后可以计算得到该平行直线段的粗糙度统计值为Z_i＝0.162。

计算其他各直线的粗糙度统计值，计算结果如表6所示；

表6节理面上各直线粗糙度统计值

i	0	1	2	3	4
						Zi	0.742	0.563	0.259	0.162	0.367

最后计算整个节理面的粗糙度统计值，得到该岩石节理面沿选取方向的粗糙度统计值为Z＝0.418。

综上，本发明方法基于整个节理面而非单个剖面曲线的粗糙度，可以沿一定方向对节理面进行扫描，仅需一次节理面扫描，并全面考虑岩石节理面凸起的坡度、宽度等因素的影响，尤其对造成计算误差的小坡度、小凸起进行修正、筛选、剔除，以准确描述岩石节理面的粗糙度，即可通过计算得到不同方向的粗糙度统计值，不需要对每个待测方向进行扫描，适用于各项异性明显的节理面，应用范围广；相比传统的未考虑每个斜坡的情况、忽略斜坡和凸起跨度的计算方法，该方法的计算结果更为精确。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (10)

1.一种基于形态修正的节理面粗糙度计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、在待测量的岩石节理面上，建立x-y坐标系；

步骤二、绘制分别与建立的x-y坐标系中x轴、y轴平行且间距为d的网格线，以得到网格和网格点；

步骤三、确定标准水平面，扫描各网格点相对标准水平面的高程，得到每一个网格点高程h(x，y)；

步骤四、选取测量方向，沿测量方向绘制间距为d的平行直线覆盖整个岩石节理面，在每条平行直线上取间距为d的计算点，根据行列位置对计算点编号(i，j)，并计算得到每个计算点在x-y坐标系的坐标(x_ij,y_ij)；

步骤五、根据每一个网格点高程h(x，y)以及计算点的坐标(x_ij,y_ij)线性内插得到每一个计算点的高程h_ij；

步骤六、根据每一个计算点的高程h_ij，计算选取的每条平行直线上相邻计算点之间的高差Δ_ij，并记两个相邻计算点之间为一个区间段；

步骤七、对整个岩石节理面的起伏状态进行分析，对于每一条待测的平行直线，根据相邻计算点之间的高差Δ_ij判断得到斜坡段，统计每个斜坡段所包含的区间段个数及斜坡段的长度，并对斜坡段构成的凸起段进行修正计算，得到修正后粗糙度统计值Z′_ij和修正后高差Δ′_ij；

步骤八、根据修正后粗糙度统计值Z′_ij和修正后高差Δ′_ij、区间段个数计算各区间段的最终粗糙度统计值Z_ij；

步骤九、根据各区间段的最终粗糙度统计值，计算各待测平行直线上直线段的粗糙度统计值Z_i；

步骤十、根据各待测平行直线上直线段的粗糙度统计值，计算得到整个岩石节理面的粗糙度统计值Z。

2.根据权利要求1所述基于形态修正的节理面粗糙度计算方法，其特征在于，所述步骤三中选择最低点所在平面为标准水平面。

3.根据权利要求1所述基于形态修正的节理面粗糙度计算方法，其特征在于，所述步骤四中计算得到每个计算点的坐标(x_ij,y_ij)为：

(x_ij,yi_j)＝(jdcosα,idsecα+jdsinα)

其中，i为计算点的行编号，并取区间内的整数；j为计算点的列编号，并取区间内的整数；及α为测量方向与x轴正方向的夹角，a、b为岩石节理面x和y方向的尺寸。

4.根据权利要求1所述基于形态修正的节理面粗糙度计算方法，其特征在于，所述步骤五线性内插得到每一个计算点的高程h_ij，具体为：

确定计算点在x-y坐标系下坐标(x_ij,y_ij)；

确定计算点在网格中的位置，k表示计算点位于网格k行与k+1行之间，l表示计算点位于网格l列于l+1列之间；

利用线性内插得到计算点的高程h_ij：

其中，h_m为计算点周围某一网格点的高程，r_m为计算点到该网格点的距离；m＝1,2,3,4，为计算点周围四个网格点的编号。

5.根据权利要求1所述基于形态修正的节理面粗糙度计算方法，其特征在于，所述步骤七中对斜坡段构成的凸起段进行修正计算，具体为：

对于每一条待测的平行直线，判断相邻计算点之间的高差Δ_ij由负变为正的转折点为谷点，及相邻计算点之间的高差Δ_ij由正变为负的转折点为峰点，并将谷点与峰点之间的中间段确定为斜坡段；

统计每个斜坡段的所包含的区间段个数A_k，结合计算点的间距d计算每个斜坡段长度为A_kd，k表示某一直线上斜坡段的编号，并由相邻计算点之间的高差Δ_ij的正负判断得到向上的斜坡段长度A_2s-1d和向下的斜坡段长度A_2sd，其中k＝2s-1或k＝2s；

由一个向上的斜坡段与一个向下的斜坡段构成一个凸起段，记编号为(i，m)的点为凸起段起点，编号为(i，n)的点为凸起段终点，h_im和h_in分别为编号为点(i，m)和点(i，n)处的高程，及n与m的关系式为n-m＝A_2s-1+A_2s-1；

计算得到凸起段长度(A_2s+A_2s+1)d，并将其与参考值D比较大小，根据比较结果计算得到修正后粗糙度统计值Z′_ij和修正后高差Δ′_ij。

6.根据权利要求5所述基于形态修正的节理面粗糙度计算方法，其特征在于，所述步骤七中根据比较结果计算得到修正后粗糙度统计值Z′_ij和修正后高差Δ′_ij，具体为：

若凸起段长度小于参考值D，则令m≤j＜n处的修正后统计值Z′_ij和修正后高差Δ′_ij取值如下：

其中，η为折减系数。

若凸起段长度大于参考值D，则修正后统计值Z′_ij和修正后高差Δ′_ij取值：Z′_ij＝0，Δ′_ij＝Δ_ij。

7.根据权利要求6所述基于形态修正的节理面粗糙度计算方法，其特征在于，所述步骤七中还包括若凸起段长度大于参考值D时，将向上的斜坡段长度A_2s-1d和向下的斜坡段长度A_2sd分别与参考值的D/2的大小比较，根据比较结果计算得到修正后粗糙度统计值Z′_ij和修正后高差Δ′_ij。

8.根据权利要求1所述基于形态修正的节理面粗糙度计算方法，其特征在于，所述步骤八计算各区间段的最终粗糙度统计值Z_ij，具体为：

其中，A_k为每个斜坡段的所包含的区间段个数；D为参考值；d为计算点的间距。

9.根据权利要求1所述基于形态修正的节理面粗糙度计算方法，其特征在于，所述步骤九计算各待测平行直线上直线段的粗糙度统计值Z_i，具体为：

其中，N为第i条直线上计算点的个数，Z_ij为各区间段的最终粗糙度统计值。

10.根据权利要求1所述基于形态修正的节理面粗糙度计算方法，其特征在于，所述步骤十计算得到整个岩石节理面的粗糙度统计值Z，具体为：

其中，Z_i为各待测平行直线上直线段的粗糙度统计值；M为岩石节理面上待测平行直线的条数。