[发明专利]隧道岩层产状三维测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及工程地质勘察技术领域，具体涉及隧道岩层产状三维测量方法。

技术背景

岩层产状测量是工程地质勘察一项重要的基础技术工作，为隧道工程地质断面图的编制提供基础数据。传统岩层产状测量工作是在野外采用罗盘、坡度仪进行现场测量，存在工作量大、整体精度低、受野外条件限制等缺陷。随着三维数字地球空间信息技术的发展，逐步实现了基于计算机和网络平台的大区域范围的地形、地貌、地物信息快速获取，为岩层产状的三维空间测量技术奠定了基础。20世纪60年代，国外利用航片测量产状的理论开始出现并应用（Berger Z, Williams T H L, Anderson D W. Geologicstereo mapping of geologic structure with SPOT satellite data[J] .AAPG Bulletin, 1992,76, 76 (3) :101-102 .），但因受限于遥感影像的分辨率和处理能力而没有得到推广。20世纪90年代，开始技术人员尝试利用航空立体像确定岩层产状（陈建平,苗放. 利用航空立体像对确定岩层产状的计算机方法[J]. 国土资源遥感,1991,10(4):40-45.CHEN Jianping, MIAO Fang．The calculation method for layer attitude with airphoto pair[J]. Remote Sensing for Land & Resources, 1991, 10(4):40-45.），此类方法可以获得较高精度，但存在航空立体像的获取成本高、处理周期长等缺点，不适合进行大范围、批量产状计算。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术问题，提供一种精度高、处理周期短的隧道岩层产状三维测量方法，同时该方法还适合进行大范围、批量产状计算。

为实现此目的，本发明所设计的隧道岩层产状三维测量方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1：在Google Earth（谷歌地球）软件数据库中人工选取多个待测地表岩层分界点的大地坐标，选取的待测地表岩层分界点的个数不少于3个；

步骤2：采用高斯投影将上述待测地表岩层分界点大地坐标转换为平面坐标；

步骤3：在步骤2的平面坐标系中任意选取三个点确定基准平面方程：

A₀X+B₀Y+C₀Z+1=0   (1)

其中，A₀、B₀、C₀是基准平面方程系数，x，y，z是三维空间直角坐标；

步骤4：根据上述基准平面拟合出一个近似平面，即根据上述基准平面方程确定拟合平面方程，任意选取多个点所拟合的平面方程为AX+BY+CZ+1=0       （2）

则拟合平面方程和基准平面方程之间满足如下关系：

A=A₀+A＇，B=B₀+B＇，C=C₀+C＇，其中A'、B'、C'为误差；

步骤5：确定待测地表岩层分界点(X_i,Y_i,Z_i)的拟合平面方程，将A=A₀+A＇，B=B₀+B＇，C=C₀+C＇代入步骤4中确定的拟合平面方程AX+BY+CZ+1=0，得到待测地表岩层分界点(X_i,Y_i,Z_i)的拟合平面方程

V_i=A＇X_i+B＇Y_i+C＇Z_i+A₀X_i+B₀Y_i+C₀Z_i+1=A＇X_i+B＇Y_i+C＇Z_i+M_i      （3）

其中，M_i是将测量点i的坐标代入基准平面方程所得的误差，为常数；

步骤6：根据最小二乘法，用待测地表岩层分界点(X_i,Y_i,Z_i)拟合计算岩层面方程，应使：