技术特征：
1.一种基于双像解析的岩体结构面产状测量方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、布设控制点，从左右两个角度各拍摄一张围岩的影像；s2、估算两幅影像拍摄时的内方位元素和外方位元素；s3、进行误差分析，判断影像解析精度是否满足要求；s4、在左幅影像中沿每条结构面迹线布设多个锚点；s5、搜寻锚点在对应右幅影像中的位置；s6、利用共线方程求解锚点三维坐标；s7、确定结构面所在平面方程；s8、根据平面方程解译出结构面的倾向和倾角。2.根据权利要求1所述的基于双像解析的岩体结构面产状测量方法，其特征在于，所述步骤s1中，两次拍摄保证相机间隔预定距离，所述预定距离设为摄影基线距离，使用彩色颜料在围岩上标注至少3个控制点，每3个控制点的位置呈三角形分布，并使用全站仪测量各个控制点的三维坐标。3.根据权利要求2所述的基于双像解析的岩体结构面产状测量方法，其特征在于，所述步骤s2中，将两幅影像和控制点导入metashape软件，标识控制点后，经软件自动估算影像三个内方位元素x0，y0，f和六个外方位元素，外方位元素包括三个外方位线元素和三个外方位角元素，三个外方位线元素x
s
,y
s
,z
s
用于确定影像或摄影光束的空间位置，三个外方位角元素ω,κ用于确定影像或摄影光束的姿态。4.根据权利要求3所述的基于双像解析的岩体结构面产状测量方法，其特征在于，所述步骤s3中，记录左右拍摄的影像中每个控制点的像平面坐标，然后利用共线方程求解控制点的三维坐标，并将计算值与全站仪实测值进行比较，若两者之间的欧式距离小于预设值，则认为影像解析的控制点三维坐标计算满足精度要求，否则增大摄影基线距离，重复步骤s1和s2，直到误差满足精度要求；其中，所述预设值为彩色颜料标注的控制点的直径；所述共线方程建立像平面坐标系和大地坐标系之间的转换关系：所述共线方程建立像平面坐标系和大地坐标系之间的转换关系：式中：x,y为像素点的像平面坐标；x0，y0，f为影像的内方位元素；x
s
,y
s
,z
s
为影像的三个外方位线元素；x,y,z为待求三维坐标；a
i
,b
i
,c
i
为影像的三个外方位角元素组成的9个方向余弦，i＝1,2,3；已知一幅影像的内方位元素和外方位元素可以列出2个方程，待求未知数为3个，根据左右两幅影像可以列出4个方程，舍弃其中一个，即可求解影像中任一像素点的三维坐标。5.根据权利要求4所述的基于双像解析的岩体结构面产状测量方法，其特征在于，所述步骤s4中，锚点数量至少为3个，为后续能够精确确定结构面所在平面，沿每条迹线布设8-12个锚点，并记录锚点的像平面坐标。6.根据权利要求5所述的基于双像解析的岩体结构面产状测量方法，其特征在于，所述步骤s5中，根据基于图像灰度的模板匹配算法自动确定锚点在对应右幅影像中的位置；
所述基于图像灰度的模板匹配算法，取左幅影像中以锚点为原点，大小为s
×
t的像素为模板t(s,t)，在右幅影像中从左向右，从上向下依次截取与模板大小相等的区域，定义相似度评分标准：式中：(s,t)为模板中任一像素坐标；i(x,y)为右幅影像；若恰好完美匹配则评分值接近于1，当r(x,y)取最大值时对应的(x,y)即为锚点在右幅影像中的像平面坐标。7.根据权利要求6所述的基于双像解析的岩体结构面产状测量方法，其特征在于，所述步骤s6中，完成两幅影像中对应的锚点匹配后，将锚点在左右影像中的像平面坐标导入共线方程，可列出4个方程，舍弃其中一个，即可计算所有锚点的三维坐标。8.根据权利要求7所述的基于双像解析的岩体结构面产状测量方法，其特征在于，所述步骤s7中，根据每条迹线上计算出的多个锚点的三维坐标(x
j
,y
j
,z
j
)，j＝1,2,3,...n，利用最小二乘法求解结构面所在平面方程，平面方程表达式为：ax+by+cz+d＝0(c≠0)
ꢀꢀꢀꢀ
(4)将其变换为如下形式：令此时a0x+a1y+z+a2＝0，最小二乘求解平面方程的矩阵表达式为：利用下式求解(a0,a1,a2)，得到结构面所在平面方程；9.根据权利要求8所述的基于双像解析的岩体结构面产状测量方法，其特征在于，所述步骤s8中，y轴指向正北方向，故结构面倾向β、倾角α计算如下：步骤s8中，y轴指向正北方向，故结构面倾向β、倾角α计算如下：当a0＞0,a1＞0时，β＝β0；当a0＞0,a1＜0时，β＝π+β0；
当a0＜0,a1＜0时，β＝π+β0；当a0＜0,a1＞0时，β＝2π+β0。
技术总结
本发明公开了一种基于双像解析的岩体结构面产状测量方法，包括：布设控制点，从左右两个角度各拍摄一张围岩的影像；估算两幅影像拍摄时的内方位元素和外方位元素；进行误差分析，判断影像解析精度是否满足要求；在左幅影像中沿每条结构面迹线布设多个锚点；搜寻锚点在对应右幅影像中的位置；利用共线方程求解锚点三维坐标；确定结构面所在平面方程；根据平面方程解译出结构面的倾向和倾角。本发明可用于测量结构面暴露面积非常小，仅呈迹线出露而无法直接使用地质罗盘测量的情况，且不会受到磁场干扰，具有测量安全、准确、快速的优点。快速的优点。快速的优点。
技术研发人员：吴顺川 孙贝贝 张化进 储超群 张朝俊
受保护的技术使用者：北京科技大学
技术研发日：2022.04.27
技术公布日：2022/8/5