[发明专利]一种非接触式结构面产状测量方法

权利要求书

1.一种非接触式结构面产状测量方法，其特征在于，利用激光或红外等测距仪的空间测距离功能来测量结构面的三个非共线点到仪器安置点的距离，同时记录仪器测量光线偏离磁北方向的水平角度和偏离水平面的垂直角度，再利用空间向量和几何投影关系模拟出结构面倾斜状态，进而计算出结构面的倾角、倾向和走向，具体步骤如下：

（1）将激光或红外测距仪随测量仪器安置在测站点上，在不影响光线发射和接收的情况下，测站点可以随意选取；

（2）以仪器安置点为原点，以磁北方向为x轴的正方向，再根据右手定则确定y轴和z轴，建立空间笛卡尔直角坐标系；

（3）旋转测距仪使测量光束射至结构面的三个非共线点上，并分别记录测量光束的水平旋转角、垂直旋转角及测量距离；

（4）计算出三个非共线点所在平面的法向量，并求出该平面的法向量与坐标xy平面法向量的夹角，根据倾角的取值范围来确定倾角的取值；

（5）将结构面的法向量与xy水平面的法向量叉乘，得到一个与结构面走向平行的向量由得到一个在结构面上与走向垂直的向量在xy水平面上的投影向量记为根据的值判断倾向的方向向量；最后根据倾向方向向量与x轴单位向量的夹角计算出倾向；

（6）根据倾向与走向的关系，将倾向±90°得出结构面的走向。

2.如权利要求1所述的非接触式结构面产状测量方法，其特征在于，所述测量光束的垂直旋转角为θ_i(i=1,2,3)、水平旋转角及测量距离l_k(k=1,2,3)，利用空间向量和几何投影关系计算出结构面的倾角α、倾向β和走向γ，其代表性公式有：

倾角α：

α=arccos|a1b2+a2c1+b1c2-a2b1-a1c2-b2c1|(a2b3+a3c2+b2c3-a3b2-a2c3-b3c2)2+(a3b1+a1c3+b3c1-a1b3-a3c1-b1c3)2+(a1b2+a2c1+b1c2-a2b1-a1c2-b2c1)2,]]>

(α∈[0,90°])

式中，

倾向β：

其中当v>0时，0≤β'<180°；当v<0时，180°≤β'≤360°；

当u=0,v=0时，结构面为水平面；当w=0时，结构面与水平面垂直；

式中：u=a₂b₃+a₃c₂+b₂c₃-a₃b₂-a₂c₃-b₃c₂，

v=a₃b₁+a₁c₃+b₃c₁-a₁b₃-a₃c₁-b₁c₃，w=a₁b₂+a₂c₁+b₁c₂-a₂b₁-a₁c₂-b₂c₁

走向γ：γ=β±90°。