本發(fā)明涉及邊坡監(jiān)測，具體為一種基于北斗定位的邊坡滑坡位移智能監(jiān)測方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著水利工程建設(shè)開發(fā)加速的趨勢，水資源周邊環(huán)境的保護與監(jiān)測也成為需要關(guān)注的重點。但由于水資源周邊環(huán)境地質(zhì)條件較為復雜，導致工程邊坡穩(wěn)定性不足，監(jiān)測結(jié)果實時性差，不能做到及時更新和控制。

2、現(xiàn)有公開申請專利cn118794363a，該方法通過獲取邊坡的三維點云數(shù)據(jù)；并通過對三維點云數(shù)據(jù)進行處理的方式確定邊坡的多個特征監(jiān)測點；同時獲取各特征監(jiān)測點的定位數(shù)據(jù)；根據(jù)三維點云數(shù)據(jù)和各特征監(jiān)測點的定位數(shù)據(jù)進行組合對比的方式對邊坡進行邊坡監(jiān)測；但由于只關(guān)注單一數(shù)據(jù)源的分析，缺乏對多源數(shù)據(jù)的融合與綜合利用，從而難以全面、準確地反映邊坡的變形特征和演化規(guī)律的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、（一）解決的技術(shù)問題

2、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于北斗定位的邊坡滑坡位移智能監(jiān)測方法及系統(tǒng)，具備實時、穩(wěn)定、準確等優(yōu)點，解決了工程邊坡穩(wěn)定性不足，監(jiān)測結(jié)果實時性差，不能做到及時更新和控制的問題。

3、（二）技術(shù)方案

4、為解決上述工程邊坡穩(wěn)定性不足，監(jiān)測結(jié)果實時性差，不能做到及時更新和控制的技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

5、本發(fā)明公開一種基于北斗定位的邊坡滑坡位移智能監(jiān)測方法，具體包括以下步驟：

6、s1、在邊坡監(jiān)測區(qū)域內(nèi)設(shè)置q個輔助標記點，并基于設(shè)置的q個輔助標記點建立坐標系；

7、s2、通過北斗衛(wèi)星對設(shè)置的q個輔助標記點進行初步定位，并設(shè)置離線定位和在線定位兩組定位模式；

8、s3、初步定位后基于設(shè)置的離線定位模式對邊坡監(jiān)測區(qū)域內(nèi)各個輔助標記點進行定位，并實時保存離線定位信息；

9、s4、初步定位后基于設(shè)置的在線定位模式對邊坡監(jiān)測區(qū)域內(nèi)各個輔助標記點進行定位，并實時保存在線定位信息；

10、s5、基于保存的離線定位信息和在線定位信息組合監(jiān)測邊坡監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的位移情況。

11、本發(fā)明通過在邊坡監(jiān)測區(qū)域內(nèi)設(shè)置輔助標記點并建立坐標系，同時通過北斗衛(wèi)星對設(shè)置的輔助標記點進行初步定位，并設(shè)置離線定位和在線定位兩組定位模式；初步定位后基于設(shè)置的離線定位模式對邊坡監(jiān)測區(qū)域內(nèi)各個輔助標記點進行定位，并實時保存離線定位信息，同時初步定位后基于設(shè)置的在線定位模式對邊坡監(jiān)測區(qū)域內(nèi)各個輔助標記點進行定位，并實時保存在線定位信息，最后基于保存的離線定位信息和在線定位信息組合監(jiān)測邊坡監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的位移情況，提高了邊坡滑坡位移智能監(jiān)測的準確性。

12、優(yōu)選地，所述在邊坡監(jiān)測區(qū)域內(nèi)設(shè)置q個輔助標記點，并基于設(shè)置的q個輔助標記點建立坐標系包括以下步驟：

13、s11、基于設(shè)置的輔助標記點，對q個輔助標記點進行編號q1，q2...qq；

14、s12、以輔助標記點q1為坐標原點，根據(jù)q1坐標建立坐標系，并基于輔助標記點q1確定其他各個輔助標記點的坐標；

15、s13、將各個輔助標記點的坐標保存在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫內(nèi)。

16、本發(fā)明通過在邊坡監(jiān)測區(qū)域內(nèi)設(shè)置輔助標記點并建立坐標系的方式，完成了對輔助標記點的編號和相應位置的初步安排，保證了輔助標記點設(shè)置的合理性。

17、優(yōu)選地，所述通過北斗衛(wèi)星對設(shè)置的q個輔助標記點進行初步定位，并設(shè)置離線定位和在線定位兩組定位模式包括以下步驟：

18、s21、定期采集多組北斗衛(wèi)星對邊坡監(jiān)測區(qū)域內(nèi)各個輔助信標的測量值；

19、設(shè)定第n個輔助信標的多組測量值為；

20、其中，表示第n個輔助信標的第一組測量值，表示第n個輔助信標的第e組測量值；

21、s22、對采集的測量值進行處理，確定邊坡監(jiān)測區(qū)域內(nèi)各個輔助信標的標準位置。

22、優(yōu)選地，所述對采集的測量值進行處理，確定邊坡監(jiān)測區(qū)域內(nèi)各個輔助信標的標準位置包括以下步驟：

23、各個輔助信標的標準位置計算公式如下所示：

24、；

25、其中，表示第n個輔助信標和第j個輔助信標之間的歐氏距離，表示第n個輔助信標的橫坐標，表示第j個輔助信標的橫坐標，表示第n個輔助信標的縱坐標，表示第j個輔助信標的縱坐標；

26、計算各個輔助信標之間的歐氏距離，確定邊坡監(jiān)測區(qū)域內(nèi)各個輔助信標的標準位置。

27、本發(fā)明通過定期采集多組北斗衛(wèi)星對邊坡監(jiān)測區(qū)域內(nèi)各個輔助信標的測量值，同時對采集的測量值進行處理，確定邊坡監(jiān)測區(qū)域內(nèi)各個輔助信標的標準位置，提高了邊坡監(jiān)測區(qū)域內(nèi)各個輔助信標的標準位置的可靠性。

28、優(yōu)選地，所述初步定位后基于設(shè)置的離線定位模式對邊坡監(jiān)測區(qū)域內(nèi)各個輔助標記點進行定位，并實時保存離線定位信息包括以下步驟：

29、s31、指紋信息采集并保存；

30、在所有輔助標記點中安裝一個傳感器；

31、在所有輔助標記點中隨機選擇r個輔助標記點作為參考點，并通過激光雷達在每個參考點處采集能夠接收到的傳感器信號，并基于采集的能夠接收到的傳感器信號確定激光雷達的采集范圍；

32、激光雷達在接收到的傳感器信號后，將輔助標記點的位置坐標、傳感器信號以及輔助標記點編號組成一組數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫；

33、設(shè)定組成的一組數(shù)據(jù)為一個位置指紋；

34、s32、基于保存的指紋信息進行定位。

35、優(yōu)選地，所述基于保存的指紋信息進行定位包括以下步驟：

36、設(shè)定每個輔助標記點指紋表示為，每個輔助標記點位置坐標表示為；

37、其中，表示第i個指紋中接收到的第m個傳感器信號；

38、設(shè)定待定位點處接收到的傳感器信號為；

39、則每個輔助標記點與待測點之間的距離為：

40、；

41、其中，表示第i個指紋中接收到的第h個傳感器信號，表示傳感器信號額定值；設(shè)定當t=1時，表示曼哈頓距離，當t=2時，表示歐氏距離；

42、選取其中最小的待測點坐標作為待測點的定位結(jié)果。

43、本發(fā)明通過設(shè)置離線定位模式，采集所有輔助標記點中的傳感器信息并設(shè)置指紋保存，并基于保存的指紋信息計算每個輔助標記點與待測點之間的距離，通過計算距離進行離線定位，提高了離線定位的準確性。

44、優(yōu)選地，所述初步定位后基于設(shè)置的在線定位模式對邊坡監(jiān)測區(qū)域內(nèi)各個輔助標記點進行定位，并實時保存在線定位信息包括以下步驟：

45、s41、基于各個輔助標記點安裝的激光相機實時采集邊坡監(jiān)測區(qū)域內(nèi)環(huán)境的圖像數(shù)據(jù)；

46、s42、對實時采集的邊坡監(jiān)測區(qū)域內(nèi)環(huán)境的圖像數(shù)據(jù)進行處理，得到處理后的圖像數(shù)據(jù)；

47、對實時采集的邊坡監(jiān)測區(qū)域內(nèi)環(huán)境的圖像數(shù)據(jù)進行降噪處理；

48、帶噪聲圖像如公式所示：

49、；

50、其中，為帶噪聲的圖像上的灰度值，為降噪后的圖像，為圖像上的噪聲；

51、設(shè)定連續(xù)自動曝光圖像幀數(shù)為u，多幀平均降噪后的圖像如公式所示：

52、；

53、其中，表示像素點的坐標位置,為該點輸出的灰度均值，為第 l幀圖像在該位置的灰度值，為第 l幀圖像在該位置下的噪聲的灰度值，表示多幀平均降噪后的圖像；

54、設(shè)定多幀平均降噪后的圖像為處理后的圖像數(shù)據(jù)；

55、s43、基于處理后的圖像數(shù)據(jù)估算各個輔助標記點的位置，并進行在線定位。

56、優(yōu)選地，所述基于處理后的圖像數(shù)據(jù)估算各個輔助標記點的位置，并進行在線定位包括以下步驟：

57、設(shè)定邊坡監(jiān)測區(qū)域內(nèi)兩個點經(jīng)緯度分別為a(lat1,lng1)和b(lat2,lng2)，地球的半徑為r，兩點之間的距離為；

58、；

59、設(shè)定處理后的圖像數(shù)據(jù)中對應的兩個點的經(jīng)緯度坐標為e(lat3,lng3)，f(lat4,lng4),根據(jù)兩點間的距離公式可計算出ef之間距離為；

60、設(shè)定圖像的尺寸大小為h×w，圖像上ef之間對應的距離大小為，圖像上每個像素點實際對應的大小，根據(jù)圖像上的尺寸大小與實際對應的距離比值獲得實際大??；

61、；

62、處理后的圖像數(shù)據(jù)中各輔助標記點之間距離的實際大小，計算公式下所示：

63、；

64、其中，sum表示輔助標記點之間的像素點個數(shù)，表示上每個像素點實際對應的大小，輔助標記點之間的距離；

65、將實時計算的輔助標記點之間的距離上傳至北斗衛(wèi)星，并保存；

66、基于實時計算的輔助標記點之間的距離對北斗衛(wèi)星保存的各輔助標記點初步定位坐標進行修正；

67、；

68、其中，表示修正后的定位坐標，表示初步定位坐標的橫軸修正量，表示初步定位坐標的縱軸修正量，表示實時計算的輔助標記點之間的距離變化量。

69、本發(fā)明通過采集邊坡監(jiān)測區(qū)域內(nèi)各個輔助標記點周邊環(huán)境的圖像數(shù)據(jù)，并對實時采集的圖像數(shù)據(jù)進行處理，并基于處理后的圖像數(shù)據(jù)估算各個輔助標記點的位置，完成對各個輔助標記點的在線定位并上傳，提高了在線定位的實時性。

70、優(yōu)選地，所述基于保存的離線定位信息和在線定位信息組合監(jiān)測邊坡監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的位移情況包括以下步驟：

71、s51、當衛(wèi)星信號良好時，監(jiān)測人員從北斗衛(wèi)星中下載各輔助標記點在線定位信息，并基于下載的各輔助標記點在線定位信息通過離線定位模式對各輔助標記點在線定位信息進行驗證，并設(shè)定驗證誤差閾值，當超過驗證誤差閾值時，計算離線定位信息和在線定位信息的平均值，設(shè)定計算的平均值為標準定位信息，并基于標準定位信息計算邊坡位移情況；

72、s52、當衛(wèi)星信號存在波動時，監(jiān)測人員隨機從北斗衛(wèi)星中下載一個輔助標記點在線定位信息，并以下載的輔助標記點為基準進行離線定位，將此次離線定位結(jié)果與上次離線定位結(jié)果進行對比計算邊坡位移情況。

73、本發(fā)明還公開一種基于北斗定位的邊坡滑坡位移智能監(jiān)測系統(tǒng)，用于實現(xiàn)基于北斗定位的邊坡滑坡位移智能監(jiān)測方法，系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)采集模塊、初步定位模塊、離線定位模塊、在線定位模塊以及邊坡位移監(jiān)測模塊；

74、所述數(shù)據(jù)庫用于保存各輔助標記點的位置信息；

75、所述數(shù)據(jù)采集模塊用于采集各輔助標記點的位置信息；

76、所述初步定位模塊用于根據(jù)采集各輔助標記點的位置信息進行初步定位；

77、所述離線定位模塊用于根據(jù)傳感器信號、激光雷達和初步定位結(jié)果進行離線定位；

78、所述在線定位模塊用于通過激光相機實時采集邊坡監(jiān)測區(qū)域內(nèi)環(huán)境的圖像數(shù)據(jù)進行在線定位，并定期上傳；

79、所述邊坡位移監(jiān)測模塊用于根據(jù)離線定位模塊和在線定位模塊組合判斷邊坡位移情況。

80、（三）有益效果

81、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種基于北斗定位的邊坡滑坡位移智能監(jiān)測方法及系統(tǒng)，具備以下有益效果：

82、1、該發(fā)明通過在邊坡監(jiān)測區(qū)域內(nèi)設(shè)置輔助標記點并建立坐標系，同時通過北斗衛(wèi)星對設(shè)置的輔助標記點進行初步定位，并設(shè)置離線定位和在線定位兩組定位模式；初步定位后基于設(shè)置的離線定位模式對邊坡監(jiān)測區(qū)域內(nèi)各個輔助標記點進行定位，并實時保存離線定位信息，同時初步定位后基于設(shè)置的在線定位模式對邊坡監(jiān)測區(qū)域內(nèi)各個輔助標記點進行定位，并實時保存在線定位信息，最后基于保存的離線定位信息和在線定位信息組合監(jiān)測邊坡監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的位移情況，提高了邊坡滑坡位移智能監(jiān)測的準確性。

83、2、該發(fā)明通過在邊坡監(jiān)測區(qū)域內(nèi)設(shè)置輔助標記點并建立坐標系的方式，完成了對輔助標記點的編號和相應位置的初步安排，保證了輔助標記點設(shè)置的合理性。

84、3、該發(fā)明通過定期采集多組北斗衛(wèi)星對邊坡監(jiān)測區(qū)域內(nèi)各個輔助信標的測量值，同時對采集的測量值進行處理，確定邊坡監(jiān)測區(qū)域內(nèi)各個輔助信標的標準位置，提高了邊坡監(jiān)測區(qū)域內(nèi)各個輔助信標的標準位置的可靠性。

85、4、該發(fā)明通過設(shè)置離線定位模式，采集所有輔助標記點中的傳感器信息并設(shè)置指紋保存，并基于保存的指紋信息計算每個輔助標記點與待測點之間的距離，通過計算距離進行離線定位，提高了離線定位的準確性。

86、5、該發(fā)明通過采集邊坡監(jiān)測區(qū)域內(nèi)各個輔助標記點周邊環(huán)境的圖像數(shù)據(jù)，并對實時采集的圖像數(shù)據(jù)進行處理，并基于處理后的圖像數(shù)據(jù)估算各個輔助標記點的位置，完成對各個輔助標記點的在線定位并上傳，提高了在線定位的實時性。