[发明专利]一种基于智能手机的岩体结构面产状非接触测量方法

摘要

本发明公开了一种基于智能手机的岩体结构面产状非接触测量方法，包括：在岩体露头或岩体开挖面上布置一个标靶，使用手机内置电子罗盘测量其产状；利用智能手机对待测量的岩体进行人工移动拍照；将获取的手机照片导入专业摄影测量软件生成三维岩体点云模型；基于标靶产状进行标定，得到相机坐标系与世界坐标系的转换矩阵；采用RANSAC算法提取岩体结构面，获取相机坐标系下结构面单位法向矢量；采用转换矩阵得到世界坐标系下结构面的单位法向矢量，从而计算得到结构面的产状。本发明方法适用于天然岩体露头及边坡、地下隧洞开挖面的岩体结构面测量，其优点是：现场操作简便易行，对复杂场地的适应性强。

主权项

1.一种基于智能手机的岩体结构面产状非接触测量方法，其特征在于，包含以下步骤：1)在待测量岩体露头或开挖面上布设一个标靶，使得标靶的一条边保持水平，利用手机内置的电子罗盘测量标靶面的产状，记录其倾向和倾角；2)对待测量岩体进行拍照，并确保两幅照片之间达到一定的重叠率，且拍摄的照片中含有标靶；3)将拍摄获取的照片导入专业的摄影测量软件，生成基于相机坐标系的三维岩体点云模型；4)在三维岩体点云模型中找到标靶，提取标靶面三个角点A，B，C的坐标，运用关系式1计算向量AB与向量AC的单位矢量ab和ac，运用关系式2计算标靶面单位法向矢量ad；关系式1为：关系式2为：ad＝ab×ac关系式1和关系式2中，x_A、x_A、z_A为点A的坐标，x_B、y_B、z_B为点B的坐标，x_C、y_C、z_C为点C的坐标；5)根据罗盘测量得到的标靶面产状，运用关系式3计算世界坐标系三个轴的单位矢量ox、oy、oz，其中ox、oy轴分别和正东、正北方向保持一致，oz轴竖直向上；关系式3为：关系式3中，α₀为标靶面倾向，β₀为标靶面倾角；6)从相机坐标系下的三维岩体点云模型中提取岩体结构面，得到结构面的单位法向矢量，运用关系式4将其转换为世界坐标系下的单位法向矢量；关系式4为：关系式4中，(n_x，n_y，n_z)为结构面在世界坐标系下的单位法向矢量，为结构面在相机坐标系下的单位法向矢量；7)采用关系式5计算岩体结构面的产状关系式5为：关系式5中，α为结构面倾向，β为结构面倾角；8)重复步骤6)和7)，提取岩体露头或岩体开挖坡面出现的所有结构面的产状信息。