具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明。

实施例一

迎头面摄影地质编录系统，如图1所示：包括固定测绘模块、测绘摄影模块、信息交互模块和处理模块。

固定测绘模块位于迎头面前方的预设位置处，预设位置可以是迎头面前方2m处，固定测绘模块用于在摄影图像中作为比例标尺，固定测绘模块上设有用于调节方向的调平单元，调平单元可用现有的万向节或云台进行水平方向的调节。

固定测绘模块包括三脚架单元，三脚架单元可用现有能够调节高度的摄影三脚架，在进行摄影测绘，调节三脚架单元并稳定地立于地面上；三脚架单元上校准单元、倾角传感单元、微处理单元和显示单元，调平单元位于三脚架单元与校准单元之间；校准单元用于向双方发射出线激光并测量与煤壁的距离值作为摄影测量的比例标尺，校准单元发射出多个位于同一直线上的点激光用于铅垂计算，本实施例一以发射三个点激光为例，点激光之间的发射夹角按照预设角度通过预先设定为已知，校准单元发射点激光后测量每个激光点与煤壁之间的光路距离，光路距离可以根据光速度与时间得到往返距离进行测量，校准单元包括点激光发射器和线激光发射器，点激光发射器和线激光发射器可用现有的激光发射器，点激光发射器朝向周向的煤壁发射点激光，线激光发射器朝向顶部的煤壁发射线激光；倾角传感单元检测校准单元发射点激光时中心与水平的水平夹角，倾角传感单元使用现有的传感器，微处理单元根据发射夹角、光路距离和水平夹角计算得到的水平投影，并根据三个水平投影判断是否铅垂，微处理单元可用现有的SOC芯片。

固定测绘模块上设有指示激光单元，激光指示单元可用现有的激光发射器，指示激光单元发射出多个位于同一直线上的指示光点以指示测绘摄影模块的拍摄位置，指示光点的数量根据实际需要测量点位的数量进行设置，指示激光单元以预设倾斜角度设置在固定测绘模块上，指示激光单元朝向地面一侧倾斜向下设置，指示激光单元在固定测绘模块调节水平之后按照预设倾斜角度向地面发射指示光点。

测绘摄影模块用于拍摄固定测绘模块和迎头面的摄影图像，测绘摄影模块可用现有的本安型摄像机，例如KBA7.4A型号的摄像机。信息交互模块用于将摄影图像发送至处理模块进行编录处理，信息交互模块可用现有的串口通信或者其他数据线进行信息传输。

信息交互模块用于将摄影图像发送至处理模块进行编录处理，处理模块用于将摄影图像依次进行影像处理分析、建立三维模型和地质编录处理，再计算出产状得到迎头面剖面图，地质编录过程中的影像处理分析通过现有的空三解算计算图像拍摄的位姿，通过现有的GeoLog3D软件建立迎头面三维模型，在三维模型中进行定向解算，在三维模型上绘制地质结构面/线/点、产状计算、地质属性录入、巷高、煤厚的量测等的地质编录处理，该过程的处理为现有技术，在此不再详细叙述。

指示激光单元上设有在固定测绘模块上进行水平向和竖直向移动的调节单元，调节单元位于调平单元上并由调平单元调节水平，调节单元包括横向导轨，横向导轨上滑动连接有横向座，横向座上焊接有竖向导轨，竖向导轨上滑动连接有竖向座，横向导轨和竖向导轨分别设置两条，并能够形成“井”字形，指示激光单元固定安装在竖向座上。

倾角传感单元检测校准单元顶端的倾角信息，倾角信息包括横滚角、方位角和俯仰角，微处理单元获取倾角信息并发送至显示单元进行显示，以便于及时查看到对应的调节结果；微处理单元获取发射夹角、光路距离和水平夹角，并计算点激光的光路距离在水平向上的水平投影，微处理单元判断两两激光点的水平投影是否相等，当任意两个激光点的水平投影相等时，处理模块形成固定测绘模块的铅垂信息并发送至显示单元显示。

基于上述迎头面摄影地质编录系统的迎头面摄影地质编录方法，包括以下步骤：

步骤一，通过固定测绘模块发射出多个位于同一直线上的激光点，本方法以发射三个点激光为例，在发射激光点的同时测量光路距离，分别表示为OA、OB和OC，激光点的发射夹角已知，发射夹角表示为ψ1和ψ2，并测量激光点发射中心与水平方向的水平夹角，激光点发射方向之间的发射夹角已知，水平夹角表示为α，根据光路距离、发射夹角和水平夹角计算多个激光点光路距离在水平方向上的水平投影，水平投影表示为：

OA`＝OA*cosα；

OB`＝OB*cos(α+ψ1)；

OC`＝OC*cos(α-ψ2)；

由微处理单元将任意两个激光点的水平投影进行对比，当任意两个激光点的水平投影相等时，生成固定测绘模块的铅垂信息进行显示；

在迎头面前方的预设位置处安装固定测绘模块，以固定测绘模块发射出线激光并测量与煤壁的距离值作为摄影测量的比例标尺，并调节固定测绘模块的顶端面至水平方向，及调制固定测绘模块的铅垂方向，即调节调平单元直至任意两个水平投影相等。

步骤二，由固定测绘模块发射出多个位于同一直线上的指示光点，指示测绘摄影模块的摄影位置，通过测绘摄影模块上的数值水平量规判断拍摄时摄影光轴是否垂直于迎头面，若是，让测绘摄影模块在各个指示光点处拍摄固定测绘模块和迎头面的多张摄影图像，由信息交互模块发射至后台的处理模块。

步骤三，由处理模块将摄影图像依次进行影像处理分析、建立迎头面三维模型和地质编录处理，再计算出产状得到迎头面剖面图。

上述步骤一中，通过固定测绘模块发射点激光至煤壁的预设坐标点处得到的光路距离、方位角和俯仰角，将预设坐标点、光路距离、方位角和俯仰角发送至处理模块，由处理模块根据预设坐标点、光路距离、方位角和俯仰角计算固定测绘模块的绝对三维坐标，预设坐标点通过现有的GNSS摄影测量得到大地坐标，表示为(x，y，z)，方位角表示为β，俯仰角表示为θ，固定测绘模块的绝对三维坐标为(x+OA*sinβ，y+OA*cosβ，z+OA*sinθ)。

本实施例一通过指示光点作为拍摄位置，提高拍摄位置的选取的准确性，减少因位置误差带来的计算量，并自动计算固定测绘模块的绝对三维坐标，无需人为进行测量，提高地下摄影测量活动的安全性，避免人为测量的误差或失误，提高摄影测量活动的准确性。

实施例二

与实施例一的区别在于，系统还包括，指示激光单元发射指示光点后测量与地面之间的间距值并发送至微处理单元，微处理单元将相邻两个指示光点的间距值求和得到临边和值，微处理单元内预存有指示光点之间预设距离对应相邻斜边的预设和值，预设和值根据实际设置的指示光点之间的长度进行设置，微处理单元将预设和值与临边和值作差取绝对值得到差值，微处理单元将差值与阈值进行对比，当差值大于阈值时，微处理单元向显示单元发送预警提示信息。

方法还包括，在步骤二中，在发射指示光点的同时测量与地面之间的间距值，将相邻两个指示光点的间距值求和得到临边和值，将预存的指示光点之间预设距离对应相邻斜边的预设和值与临边和值作差取绝对值得到差值，对比差值与阈值，当差值大于阈值时，显示预警提示信息。

本实施例二通过计算临边和值来确定指示光点之间的间距是否位于预设范围内，以此来判断测绘摄影模块的测量点位是否分布均匀，提高摄影地点的准确性，以均匀拍摄摄影图像。

实施例三

与实施例一的区别在于，如图2和图3所示，迎头面摄影地质编录系统，处理模块内设有期数单元、建模单元、插值单元和剖面单元，期数单元用于给编录得到的单个迎头面三维模型添加期数信息，期数信息根据编录的前后时间顺序以数字进线表示；建模单元根据期数信息的前后时间顺序将迎头面三维模型添加至三维坐标空间中形成迎头面地质三维模型，建模单元可以用现有的EgoInfo软件进行，将多个迎头面三维模型形成迎头面地质三维模型可以通过软件的移动、删除、复制等操作，并辅以绘制线段、折线、点的拾取等进行；差值单元利用迎头构造的轨迹线拼接地层面拐角处做圆滑处理，例如使用二维差值算法和三维空间差值算法进行圆滑处理，提高模型的真实性；剖面单元拾取迎头面地质三维模型上的地质数据，地质数据如煤厚和顶底板高程等，剖面单元根据地质数据构建地质构造变化轨迹线，通过多期迎头面的地质变化线形成巷道剖面图，如图2上的H线。

迎头面摄影地质编录方法，步骤三中，在编录得到单期迎头面三维模型时，通过期数单元给迎头面三维模型添加期数信息，再由建模单元根据期数信息的前后时间顺序，将迎头面三维模型添加至三维坐标空间中形成迎头面地质三维模型；通过差值单元利用迎头构造的轨迹线拼接地层面拐角处做圆滑处理；通过剖面单元拾取迎头面地质三维模型上的地质数据，并根据地质数据构造地质变化轨迹线，在多期数迎头面上拾取多期迎头面的地质变化中轴线处剖面数据形成巷道剖面图，在构造轨迹纵向剖面图中，利用至少两张离散的巷道界面摄影图片，能够勾勒出沿巷道走向的构造变化轨迹。

由于迎头面构造轨迹只是离散的巷道截面片段，矿井地测人员很难由此还原出构造轨迹沿巷道纵向的变化规律，所以，本实施例三通过多期迎头面地质数据的处理编录，然后形成迎头面剖面图，能够勾勒出构造轨迹随迎头推进的连续性变化特征，以迎头编录形成贯通整条巷道的构造痕迹纵剖面图，以连续性地反映采掘过程中迎头上的地质变化特征，以在后续能够准确还原出构造轨迹沿巷道纵向的变化规律。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。