基于手持式激光测距仪的地下洞室地质编录方法

摘要

本发明公开了一种基于手持式激光测距仪的地下洞室地质编录方法，选择地质对象类别，输入已知桩号；测量距离、方位角和坡角；一个节点测量完毕，通过蓝牙串口向Android设备发送信息流；从信息流中解析出距离、方位角和坡角，利用偏心计算公式计算出节点的坐标；将计算出的节点坐标输出到界面并保存入库；一个地质对象所有节点坐标采集完毕，采集对象的地质属性信息并保存；当前桩号量测范围内的所有地质对象都采集完后，移动激光测距仪到下一个桩号；回到室内直接进行风化、卸荷程度，结构面发育状态的统计分析。本发明优点在于提高了工作效率，降低了安全风险，避免了回到内业的数据录入工作，提高了数据的准确性。

说明书

技术领域

本发明涉及地下洞室地质对象定位与编录的方法，尤其是涉及基于手持式激光测距仪的地下洞室地质编录方法。

背景技术

由于地下洞室没有GPS信号和移动网络，而且需要描述的地下洞室的地质对象有大有小，最小的结构面达到厘米级，要求精度高。传统的地下洞室定位与编录方式是用皮尺、钢卷尺、地质罗盘等设备工具来量测洞室揭露的地质对象（地层界线、结构面、风化卸荷线等）的位置、延伸长度、厚度等几何特征，然后在纸质厘米纸上手工展点绘图，地质罗盘所获取的结构面产状信息记录在表格或记录本上，最后回到室内，再通过计算机扫描矢量化现场图件、数字化纸质记录进行后期统计分析等应用。这种传统的方法不但工作量大、效率低，而且难以保证测量数据的准确性。

随着信息化的发展，目前涌现出一些能对地下洞室地质对象信息进行数字化采集的软件、设备，总结分别主要基于以下四种原理：1、尺子量测，手工将坐标输到采集系统；2、照相、图像处理原理；3、激光点云扫描技术原理；4、激光测距定位。

1、尺子量测、手工输入坐标方式：虽然连同属性信息入库，实现统一管理，并且能够根据相对坐标生成展示图，减少了后期内业的工作量，但是在被测洞室内需要一个节点一个节点的输入相对坐标，记录洞室内地质对象的展布情况，对于发育不规则、节点多的对象，节点录入过程耗费了大量的人力和时间。

2、照相、图像处理原理：拍照要求有一定的重叠以覆盖整个洞室，然后回到室内进行拼接，再在照片上描绘相应的地质对象才能进行具体定位，操作过程中需要固定基座，操作繁琐，效率低，而且在使用过程中受洞室空间大小、粉尘等环境影响具有局限性，回到室内经过大量的数据处理工作，才能看到实质性地质成果。

3、激光点云扫描技术原理：通过扫描建立被测洞壁实体模型，过程虽然快，但是后期利用时需要去噪声、拼接、解译，加大了内业工作量，对工作人员整体素质要求高。

4、激光测距定位原理：目前用于井下地质构造测距定位的一种激光测距定位仪，其部件较多，包括主机和定位杆两大部分，操作时通过移动定位三角板和拧螺栓来完成粗调和微调，洞室内有大量地质出露线，一条出露线有若干个节点，粗调和微调的过程太繁琐且费时间，并且测出的都是最基本的夹角和相对距离，而实际高差和水平距离都要根据测得的基本参数换算才能得到，统计分析效率低下。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于手持式激光测距仪的地下洞室地质编录方法。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

本发明所述基于手持式激光测距仪的地下洞室地质编录方法，按照下述步骤进行：

第一步、连接激光测距仪串口，打开激光测距仪蓝牙开关和手机蓝牙开关，通过Android接口蓝牙适配器BluetoothAdapter扫描、连接激光测距仪串口；

第二步、选择地质对象类别，从地层、岩性、结构面、风化、卸荷、取样点、拍摄点、试验点、地下水等揭露对象列表中选择编录对象类别；

第三步、输入已知桩号，手拿测距仪站在探洞基线上，确定测距仪所在的桩号，将桩号的相对坐标输入到输入口；

第四步、测量距离、方位角和坡角，围绕当前桩号，在测距仪方便测到的范围内采集信息，首先针对一个地质对象的一个节点，测量其距离当前桩号的距离、方位角和坡角；

第五步、一个节点测量完毕，通过蓝牙串口向Android设备发送信息流；

第六步、通过连接好的串口接收信息流；

第七步、根据激光测距仪串口规则，从信息流中解析出距离、方位角和坡角；

第八步、利用偏心计算公式计算出节点的坐标；

第九步、将计算出的节点坐标输出到界面，并保存入库；

第十步、重复第四步至第九步量测这个地质对象的其他节点坐标；

第十一步、一个地质对象所有节点坐标采集完毕，点击激光测距仪完成按钮；

第十二步、弹出地质属性采集界面，采集对象的地质属性信息；

第十三步、属性采集完毕，保存属性信息；

第十四步、重复第四步至第十三步，采集当前桩号量测范围内的其它地质对象；

第十五步、当前桩号量测范围内的所有地质对象都采集完后，移动激光测距仪到下一个桩号，重复第三步至第十四步编录下一个桩号周围的地质揭露情况；

第十六步、可随时查看展示图进行校核；

第十七步、回到室内直接进行风化、卸荷程度，结构面发育状态的统计分析。

所述Android移动设备为安装有Android操作系统的手机。

本发明优点在于提高了工作效率，既在一定程度上节省了时间，降低了安全风险，又避免了回到内业的数据录入工作，提高了数据的准确性。采集信息的同时能够随时查看展示图，校核编录结果，便于纠错，避免回到室内发现错误后又重新进入地下洞室验证的麻烦。具体体现为：

1、由手持式激光测距仪和安装有Android操作系统的手机构成的系统，实现了地下洞室地质对象各节点坐标的自动计算、编录、直接入库，因此不用记录在其它介质上回到室内重新录入，避免了不必要的手误错误。

2、手持式激光测距仪操作过程简单，只需将激光点打到要测的点位，不用架基座、分幅、调整等操作，而且避免了繁琐的手输坐标过程。

3、直接与地质属性关联采集，统一管理，方便随时进行信息查询、统计分析，现场可以直接查看展示图，将后期内业处理工作量减少到无，省去了照相原理的图片矢量化过程和激光点云技术原理的拼接、解译过程，内业不用整理数据、直接输出成果。

附图说明

图1是本发明方法的流程框图。

图2是本发明所述洞室坐标系示意图。

图3是本发明所述已知点与待测点的坐标分解示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

如图1所示，本发明所述基于手持式激光测距仪的地下洞室地质编录方法，按照下述步骤进行：

第一步、连接激光测距仪串口，打开激光测距仪（型号：徕卡D810）蓝牙开关和手机蓝牙开关，通过Android接口蓝牙适配器BluetoothAdapter扫描、连接激光测距仪串口；

第二步、选择地质对象类别，从地层、岩性、结构面、风化、卸荷、取样点、拍摄点、试验点、地下水等揭露对象列表中选择编录对象类别；

第三步、输入已知桩号，手拿测距仪站在探洞基线上，确定激光测距仪所在的桩号，将桩号的相对坐标输入到输入口；

第四步、测量距离、方位角和坡角，围绕当前桩号，在激光测距仪方便测到的范围内采集信息，首先针对一个地质对象的一个节点，测量其距离当前桩号的距离、方位角和坡角；

第五步、一个节点测量完毕，通过蓝牙串口向Android设备发送信息流；

第六步、通过连接好的串口接收信息流；

第七步、根据激光测距仪串口规则，从信息流中解析出距离、方位角和坡角；

第八步、利用偏心计算公式计算出节点的坐标；

第九步、将计算出的节点坐标输出到界面，并保存入库；

第十步、重复第四步至第九步量测这个地质对象的其他节点坐标；

第十一步、一个地质对象所有节点坐标采集完毕，点击激光测距仪完成按钮；

第十二步、弹出地质属性采集界面，采集对象的地质属性信息；

第十三步、属性采集完毕，保存属性信息；

第十四步、重复第四步至第十三步，采集当前桩号量测范围内的其它地质对象；

第十五步、当前桩号量测范围内的所有地质对象都采集完后，移动激光测距仪到下一个桩号，重复第三步至第十四步编录下一个桩号周围的地质揭露情况；

第十六步、可随时查看展示图进行校核；

第十七步、回到室内直接进行风化、卸荷程度，结构面发育状态的统计分析。

偏心计算公式如下：

（公式1）

结合图2、图3，式中，（X₁，Y₁，Z₁）为待测点P₁坐标，L为手持式激光测距仪测得的O点到P1点的距离，O点（X₀，0，0）为手输的已知桩号，桩号布置在探洞的中轴线（基线）上，所以，Y方向和Z方向上都是0，β为坡角，α为方位角，根据公式1计算出P1点的坐标（X₁，Y₁，Z₁）。

本发明所达到的主要技术指标见下表：

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