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专利名称：隧道岩层产状三维测量方法
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。
背景技术：
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 ff.Geologicstereo mappingof geologic structure with SPOT satellite data[J].AAPG Bulletin, 1992,76，76:101-102.)，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。
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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 (I)其中，A0> B0> C0是基准平面方程系数，X，y，z是二维空间直角坐标；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 丨，B=B0+B 丨，C=C0+C 丨，其中 A’、B’、C，为误差；步骤5:确定待测地表岩层分界点(HZi)的拟合平面方程，将A=Ac^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(XpUi)的拟合平面方程Vi=A ; Xj+B ; Yj+C ; Zj+AoXi+BoYi+CoZi+^A ; X^B ; Y^C ; ZjMi(3)其中，Mi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(UpZi)拟合计算岩层面方程，应使:
权利要求
1.一种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(I) 其中，A0> B0> C0是基准平面方程系数，X，y，z是二维空间直角坐标； 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 丨，B=B0+B 丨，C=C0+C 丨，其中 A’、B’、C，为误差； 步骤5:确定待测地表岩层分界点 (XiJiJi)的拟合平面方程，将A=Ac^A ^ ,B=B0+B ;，C=C0+C丨代入步骤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(Xi, Yi, Zi)的拟合平面方程Vi=A ; Xj+B ; Yj+C ; Zj+AoXi+BoYi+CoZi+^A ; X^B ; Y^C ; Z^Mi (3) 其中，Mi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(XpYpZi)拟合计算岩层面方程，应使:
2.根据权利要求1所述的隧道岩层产状三维测量方法，其特征在于:所述步骤7中岩层的走向的计算方法为:AX+BY+CZ+1=0平面与平面Z=O的交线，岩层走向的计算公式为:
3.根据权利要求1所述的隧道岩层产状三维测量方法，其特征在于:所述步骤7中岩层倾角通过如下公式计算:
4.根据权利要求1所述的隧道岩层产状三维测量方法，其特征在于:所述步骤11中标记语言文件的实时生成与加载通过C#编程实现。
全文摘要
本发明公开了一种隧道岩层产状三维测量方法，该方法以Google Earth提供的海量DEM、影像等地理信息数据为数据源，利用Google Earth COM API实现从Google Earth上获取岩层分界点数据，进行岩层面拟合，计算岩层产状，并通过标记语言实现岩层面以及岩层产状要素的可视化显示。基于Google earth平台隧道岩层产状的三维测量方法相比用地质罗盘进行野外勘测，不仅省时省力，而且扩展了勘测范围，对自然条件恶劣、岩层跨度范围大的区域，亦可方便测出其岩层产状要素，是对传统测量方法的一个很好补充。
文档编号G01V9/00GK103207419SQ20131012939
公开日2013年7月17日 申请日期2013年4月15日 优先权日2013年4月15日
发明者高山, 冯光胜, 蒲浩, 赵新益, 曹柏树, 陈世刚, 岳永兴, 李添翼, 汪继锋 申请人:中铁第四勘察设计院集团有限公司