[发明专利]一种山地微地形坡度、坡向的空间测量方法

权利要求书

1.一种山地微地形坡度、坡向的空间测量方法，其特征在于，该方法包括以下具体步骤：

步骤1：以百诺A650FHD3三脚架上标有BENRO标志的为b轴、标有HD3的为a轴，将所述a轴、b轴分别转动到0刻度的位置，并将三脚架三个支撑脚完全展开，并调整成统一高度，使其上的云台与地面保持平行，放置在所需测量的山地表面；

步骤2：转动b轴，使得云台上的水平气泡在b轴方向水平，记录转动角度β；

步骤3：转动a轴，使得云台上的水平气泡在a轴方向同样水平，即水平气泡居中，记录转动角度α；

步骤4：在云台上放置地质罗盘仪，将N刻度位置对准b轴，记录正北方向到N刻度位置的旋转角度γ；

步骤5：利用三维空间坐标计算坡面与水平面的二面角θ₁，将其作为坡度；

步骤6：利用三维空间坐标计算坡面法线在水平面上的投影方向θ₂，沿北方向顺时针旋转θ₂后的方向，将其作为坡向。

2.根据权利要求1所述的空间测量方法，其特征在于,所述转动角度β以逆时针旋转角度为负，顺时针旋转角度为正；转动角度α，以顺时针旋转角度为负，以逆时针旋转角度为正；旋转角度γ，以顺时针旋转为正角度，以逆时针旋转为负角度。

3.根据权利要求1所述的空间测量方法，其特征在于，所述坡面与水平面的二面角θ₁采用以下公式计算：

ω＝arccos(-tan(α)×tan(β)) (1)

$\stackrel{\→}{a}\×\stackrel{\→}{b}=(-cos(\mathrm{\γ}+\mathrm{\ω})*tan(\mathrm{\β})+cos\left(\mathrm{\γ}\right)*tan\left(\mathrm{\α}\right),$

$\begin{array}{c}-\tan \left(\mathrm{\α}\right)*\sin \left(\mathrm{\γ}\right)+\tan \left(\mathrm{\β}\right)*\sin (\mathrm{\γ}+\mathrm{\ω}),\\ \sin (\mathrm{\γ}+\mathrm{\ω})*\cos \left(\mathrm{\γ}\right)-\cos (\mathrm{\γ}+\mathrm{\ω})*\sin \left(\mathrm{\γ}\right))\end{array}---\left(2\right)$

${\mathrm{\θ}}_1=arccos\left(\right|sin\left(\mathrm{\γ}+\mathrm{\ω}\right)*cos\left(\mathrm{\γ}\right)-cos\left(\mathrm{\γ}+\mathrm{\ω}\right)*sin\left(\mathrm{\γ}\right)|/|\stackrel{\→}{a}\×\stackrel{\→}{b}\left|\right)---\left(3\right)$

其中，公式(1)中的ω为a轴与b轴转动至水平时的夹角，公式(2)中的和为a轴与b轴未转动时的空间向量值。

4.根据权利要求1所述的空间测量方法，其特征在于，所述计算坡面法线在水平面上的投影方向θ₂采用公式(5)或公式(6)，当公式(4)的值大于或等于0时，采用公式(5)计算θ₂；

当公式(4)的值小于0时，采用公式(6)；

-cos(γ+ω)*tan(β)+cos(γ)*tan(α) (4)

$\begin{array}{c}{\mathrm{\θ}}_2=arccos(\left(-tan\left(\mathrm{\α}\right)*sin\left(\mathrm{\γ}\right)+\tan \left(\mathrm{\β}\right)*\sin \left(\mathrm{\γ}+\mathrm{\ω}\right)\right)\\ /\left(\right({\left(\cos \left(\mathrm{\γ}+\mathrm{\ω}\right)*\tan \left(\mathrm{\β}\right)-\cos \left(\mathrm{\γ}\right)*\tan \left(\mathrm{\α}\right)\right)}^2\\ +{\left(\tan \left(\mathrm{\α}\right)*\sin \left(\mathrm{\γ}\right)-\tan \left(\mathrm{\β}\right)*\sin \left(\mathrm{\γ}+\mathrm{\ω}\right)\right)}^2{)}^{0.5}\left)\right)\end{array}---\left(5\right)$