在野外地质实习中，个人觉得用机械罗盘进行产状测量非常耗时耗力（真的耗力o(╥﹏╥)o），所以实习期间写了个Android小软件（GeoHelper）用于野外产状测量。

GeoHelper除了可以进行产状测量之外，还能进行产状数据的记录导出、统计分析等功能，同时提供了一些常见矿物岩石的资料。

GeoHelper的下载地址见下：

应用宝：http://sj.qq.com/myapp/detail.htm?apkName=com.thutyh.geology_helper11；360：http://zhushou.360.cn/detail/index/soft_id/3885708；VIVO：http://info.appstore.vivo.com.cn/detail/1933159

一、引言

1.1 概述

岩体结构面统计分析是工程地质、岩体力学研究工作的重点内容之一，相应地，岩体结构面的产状测量也是野外地质工作的重要内容。传统的产状测量主要依靠机械罗盘（罗盘使用见图1），由于测量时需要调整罗盘及倾向和倾角需要分别测量，因此效率往往较低——测量一个产状大约需要一分钟。对于一些重要工程而言，需要测量的结构面数量往往成千上万，这就使得相关人员测量的工作量非常大。此外，使用机械罗盘测量产状，测量时通常需要手动记录、内业整理时又需要人工输入到计算机，进一步加大了工作量。

图1. 机械罗盘测量产状

二、功能设计

2.1 产状测量、统计、导出

Android手机的内置传感器种类和数量因手机型号不同而有所不同，但是绝大多数手机中均有加速度传感器及磁阻传感器，因此本软件实现的产状测量可以应用于大多数Android手机。

利用Android内部函数可以将加速度传感器和磁阻传感器返回值转化为手机绕X轴、Y轴和Z轴的转角（上述三轴示意见图3），记为（手机长边水平为0°，顺正逆负）、（手机短边水平为0°，顺负逆正）和（以Y轴正方向朝北为0°，顺时针180°为正，逆时针180°为负）。

上方显示当前测量的倾向、倾角以及目前的气压和位置信息（海拔和经纬度，使用GPS定位获取，因此GeoHelper安装需要定位权限）。

中部为若干按钮：用户点击“星标存储”，软件存储当前数据并设置标记（Mark）为1，可用于区分优势节理；点击“普通存储”， 软件存储当前数据并设置标记（Mark）为0；点击“删除数据”，则删除数据库最后一条数据；点击“顺序列表”，则下方的文本框按时间先后显示数据；点击“导出数据”，软件导出数据到sdcard/Joint/Time.txt中；点击“清空列表”，则清除SQLite数据库中所有数据。

下方为数据显示文本框，用来显示SQLite目前存储的数据，采用是按时间逆序的显示，方便用户检查测量时是否正常存储数据。

图2 产状测量界面

数据导出文件格式为TXT，默认路径为sdcard/Joint/，文件名为“yyyy-mm-dd~hh:mm:ss.txt”（按下存储按钮的具体时间），导出的内容包括当前气压、位置信息和采集的数据（包括倾向、倾角及是否标记，但不包括时间字段，因为其意义不大）。导出的一个txt文件如图3所示。

图 1导出TXT文件示例

下表是用机械罗盘和Android手机测量的一组数据对比：

序号倾向[if !vml]

[endif]

倾角

罗盘GeoHelper罗盘GeoHelper

1358.01.020.021.0

253.055.021.020.0

3121.0122.018.019.0

4187.0189.018.017.0

5249.0252.027.027.0

6176.0177.041.042.0

7181.0180.046.046.0

8293.0295.067.069.0

9286.0286.055.053.0

10337.0335.067.066.0

11210.0208.059.058.0

12179.0181.043.046.0

13343.0339.048.051.0

14272.0276.056.058.0

15286.0284.067.065.0

3 统计绘图界面

统计绘图界面（如图4~9）分为上下两部分：上方是四个按钮，点击后分别对应绘制不同图象的功能；下方为绘制的图象和相关的标记。如果显示不完整，可以滑动进行查看。

点击“赤平投影绘图”按钮会弹出相应的对话框（图4），需要用户输入3个节理面的倾向倾角信息，然后点击“确定”。下方就会显示绘制的赤平投影图，其中不同节理面设置为不同颜色，同时标注了各节理面信息（详见图5）。

[if !vml]

[endif]

图4 赤平投影图-对话框

图5 赤平投影图

点击“节理极点图”按钮会切换到文件浏览界面（只显示文件夹和TXT文件，见图6），需要用户选择相应格式的数据文件。选择正确的文件后，下方即显示绘制的节理极点图，不同标记的节理对应点设置为不同颜色（标记0为蓝色，标记1为红色），底下标注了TXT数据文件中的节理统计总数量（详见图7）。

图6 节理极点图-文件浏览界面

图7 节理极点图

点击“节理走向玫瑰花图” 按钮同样会切换到与绘制节理极点图一样的文件浏览界面，需要用户选择相应格式的数据文件。选择正确的文件后，下方即显示绘制的节理走向玫瑰花图。考虑到绘图算法的通用性，这里的刻度采用归一化的刻度（即100%所对应的节理数量为节理统计最大数）。因此，底下除了标注TXT数据文件中的节理统计数量之外，还标注了节理统计最大数（详见图8）。

[if !vml]

[endif]

图8 节理走向玫瑰花图

点击“等密度图” 按钮也同样会切换到与绘制节理极点图一样的文件浏览界面，需要用户选择相应格式的数据文件。选择正确的文件后，下方即显示绘制的节理等密度图。底下标注的图例是归一化的刻度，因此也标注了单点节理最大数（即100%所对应的单点节理数量，详见图9）。

图9 节理等密度图

4 系数计算界面

GeoHelper参照《边坡工程理论与实践最新发展》一书中的Hoek法，编写相关程序，实现楔形体稳定系数的计算。

该界面的上方是一个按钮，点击后弹出系数计算相应的对话框（见图10），需要用户输入楔形体的相关参数。具体涉及到的参数有：结构面1的倾向、倾角、内摩擦角及粘聚力，结构面2的倾向、倾角、内摩擦角及粘聚力，坡面的倾向及倾角，坡顶面的倾向及倾角，后缘拉裂隙的倾向、倾角及长度，岩石和水的容重，坡高。

界面的下方为一个文本框，用于显示计算结果。用户输入参数后按“确定”，即可得到该楔形体在充水和干燥情况下的稳定系数（如图11）。

图10 系数计算-对话框

图11 系数计算结果

5 云平台界面

用户点击主界面的“云平台”按钮后，GeoHelper由主界面跳转到云平台界面——地质力学云计算平台网站（http://www.meggs-thu.com/）（如图12）。用户可以进行注册或登录，使用在线赤平投影计算、节理统以及边坡计算等功能。

图12 云平台界面

6 地质资料界面

地质资料界面有六个按钮，点击后分别进入不同的功能模块，包括常见矿物资料、岩浆岩资料、沉积岩资料、变质岩资料、校园中的石头和问题集锦（见图13）。

每一具体模块为列表视图，列表中的项目包括具体对象的图片和名称（图14）。点击某一项目，可弹出具体介绍的对话框（图15）。

图13 地质资料界面

图14 常见矿物界面

图15 花岗斑岩的具体介绍

GeoHelper运行示意