结构面产状的测量方法技术

本发明专利技术公开了结构面产状的测量方法，包括如下步骤，通过手机以任意姿态贴附被测结构面,利用安卓手机上的传感器测得航向角y、俯仰角p和横滚角r三个欧拉角，利用航向角y、俯仰角p和横滚角r计算结构面产状倾向角α和真倾角β数值，将计算得出的倾向角α进行值域归位转换，得出最终的结构面产状倾向角α和真倾角β数值，本发明专利技术提供了一种测量精确简单的结构面产状的测量方法。

Measurement method of occurrence of structural plane

The invention discloses a method for measuring the attitude of structural surface, which comprises the following steps: attaching the measured structural surface with a mobile phone in any attitude, measuring three Euler angles of heading angle y, pitch angle P and roll angle R with sensors on Android mobile phone, calculating the attitude inclination angle \u03b1 and true inclination angle \u03b2 of structural surface with heading angle y, pitch angle P and roll angle R, and calculating the calculated inclination angle \u03b1 The invention provides a precise and simple method for measuring the occurrence of structural planes.

【技术实现步骤摘要】
结构面产状的测量方法
本专利技术涉及岩体力学测量方法领域，更具体涉及结构面产状的测量方法。
技术介绍
现有的机械式地质罗盘测量方法需要分开测量结构面倾向和倾角：岩体结构面的倾向测量，通常需要使罗盘盘片中心的水泡居中，使盘片调平，然后等待晃动的磁北针稳定，再读取磁方位数据，即结构面倾向角，而结构面的倾角测量，则要沿结构面倾向线将罗盘侧转直立，紧贴结构面，手工调整等待水泡稳定居中，然后读取倾角刻度。当结构面倒悬时，则要将罗盘翻转，紧贴结构面，按上述步骤测量，并反向读取倾向角度，测量要求结构面具备一定面积的平整露头。可见，这种方法对测量条件要求高，测量操作过程繁琐，且测量精度常常较为粗略。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种测量精确简单的结构面产状的测量方法。为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：结构面产状的测量方法，包括如下步骤，通过手机以任意姿态贴附被测结构面,利用安卓手机上的传感器测得航向角y、俯仰角p和横滚角r三个欧拉角，利用航向角y、俯仰角p和横滚角r计算结构面产状倾向角α和真倾角β数值，将计算得出的倾向角α进行值域归位转换，得出最终的结构面产状倾向角α和真倾角β数值。进一步的步骤(2)中真倾角β的计算公式为β＝arccos(cospcosr)。进一步的步骤(2)中倾向角α的计算公式为当手机正面朝上时，|r|<90°，α＝arctan(cotpsinr)，将计算得出的α，按进行转换，当手机正面朝下时|r|>90°，将r按进行转换，将计算出的r代入得出倾向角α。进一步的步骤(3)中倾向角α值域归位转换的公式为综上所述本专利技术可实现任意姿态测量结构面产状，即倾向测量无需盘片调准水平，而倾角测量无需盘片调准铅直且对准倾向线，只需将手机平面以任意姿态贴上结构面，即可读得结构面产状倾向与倾角数据。附图说明图1为结构面产状的测量方法的流程图。具体实施方式参照图1对本专利技术结构面产状的测量方法的实施例作进一步说明。结构面产状的测量方法，包括如下步骤，通过手机以任意姿态贴附被测结构面,利用安卓手机上的传感器测得航向角y、俯仰角p和横滚角r三个欧拉角，利用航向角y、俯仰角p和横滚角r计算结构面产状倾向角α和真倾角β数值，将计算得出的倾向角α进行值域归位转换，得出最终的结构面产状倾向角α和真倾角β数值，其中真倾角β的计算公式为β＝arccos(cospcosr)，倾向角α的计算公式为当手机正面朝上时，|r|<90°，α＝arctan(cotpsinr)，将计算得出的α，按进行转换，当手机正面朝下时|r|>90°，将r按进行转换，将计算出的r代入得出倾向角α，将上述计算得出的倾向角α进行值域归位转换，通过上述方法可实现任意姿态测量结构面产状，即倾向测量无需盘片调准水平，而倾角测量无需盘片调准铅直且对准倾向线，只需将手机平面以任意姿态贴上结构面，即可读得结构面产状倾向与倾角数据。其中安卓手机测欧拉角的文献在下述网址中记载https://www.cnblogs.com/lianjiehere/p/9177363.html，具体为安卓手机可以根据磁力计和加速度计可以得出手机旋转矩阵，只需要求出在大地坐标系下(xyz分别分别对应东，北，天)，x，y，z轴各自在手机坐标系下的投影，再求投影的单位向量即可)，而在正常情况下，重力是向下的，磁场是指向北并且斜向下的，那么重力和磁场向量的叉乘就会得到东西向的向量，同样，由上下方向和东西方向向量叉乘会得到南北向的向量，在手机中，旋转顺序为y，x，z。由加速度计和磁力计得到旋转矩阵及对应欧拉角的matlab代码如下：Function{rotation_x,rotation_y,rotation_z}＝cal_th(acc,mag)Ag＝acc；％天向Mg＝mag；H＝cross(Mg,Ag,1)；％东向H＝H./norm(H)；Ag＝Ag,/norm(Ag)；M＝cross(Ag,H,1)；％北向temp2＝{H,M,Ag}；rotation_z＝atan2(-temp2(1,2),temp2(2,2))/pi*180；rotation_x＝asin(temp2(2,3))/pi*180；rotation_y＝atan2(-temp2(3,1),temp2(3,3))/pi*180；End。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，本专利技术的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本专利技术思路下的技术方案均属于本专利技术的保护范围。应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.结构面产状的测量方法，其特征是：包括如下步骤，(1)通过手机以任意姿态贴附被测结构面,利用安卓手机上的传感器测得航向角y、俯仰角p和横滚角r三个欧拉角。(2)利用航向角y、俯仰角p和横滚角r计算结构面产状倾向角α和真倾角β数值。(3)将计算得出的倾向角α进行值域归位转换。(4)得出最终的结构面产状倾向角α和真倾角β数值。

【技术特征摘要】
1.结构面产状的测量方法，其特征是：包括如下步骤，(1)通过手机以任意姿态贴附被测结构面,利用安卓手机上的传感器测得航向角y、俯仰角p和横滚角r三个欧拉角。(2)利用航向角y、俯仰角p和横滚角r计算结构面产状倾向角α和真倾角β数值。(3)将计算得出的倾向角α进行值域归位转换。(4)得出最终的结构面产状倾向角α和真倾角β数值。2.根据权利要求1所述的结构面产状的测量方法，其特征是：步骤(2)中真倾角β的计算公式...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍劫，伍法权，
申请(专利权)人：浙江岩创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33