一種三維激光掃描和gps相結(jié)合的邊坡監(jiān)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明專利設(shè)及地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種S維激光掃描和GPS相結(jié) 合的礦山監(jiān)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 邊坡監(jiān)測是保障公路、鐵路、露天礦、庫岸等工程安全施工的重要措施，而露天礦 邊坡長期處于動(dòng)態(tài)開挖過程，如何做好長期、有效、準(zhǔn)確的開展邊坡監(jiān)測，是礦山企業(yè)急需 解決的一項(xiàng)難題。
[0003] 目前進(jìn)行邊坡位移監(jiān)測的方法很多，如大地觀測、儀表觀測、GPS觀測、近景攝影測 量等。按設(shè)備安裝采集方式可W分為兩類:接觸式測量方法和非接觸式測量方法。
[0004] GPS測量法屬于接觸測量法，該法是在邊坡各監(jiān)測點(diǎn)處布置固定GI^天線，通過GPS 衛(wèi)星發(fā)送導(dǎo)航定位信號進(jìn)行空間后方交會(huì)測量，從而對天線所在點(diǎn)進(jìn)行位移監(jiān)控，該法能 全天候工作，不受測點(diǎn)間通視限制，能準(zhǔn)確同時(shí)測出各監(jiān)控點(diǎn)的=維坐標(biāo)，如專利 201310568264.2"礦山邊坡變形監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)及其預(yù)警方法"所述的GI^監(jiān)測礦山邊坡子系 統(tǒng)采集的是邊坡開采層同側(cè)各變形測點(diǎn)的位移，點(diǎn)的位移超出預(yù)設(shè)范圍報(bào)警，GPS監(jiān)測適用 于點(diǎn)位變形監(jiān)測，不適用于地形復(fù)雜、布點(diǎn)困難的監(jiān)測對象. =維激光掃描測量法屬于非接觸測量方法，如專利201210059014. r'一種利用地面型 =維激光掃描儀快速監(jiān)測形變的方法"，被用于監(jiān)測中小型滑坡。該方法是首先設(shè)置合適的 固定站點(diǎn)，不動(dòng)點(diǎn)目標(biāo)，并在監(jiān)測目標(biāo)上設(shè)置反射體，將激光掃描儀固定在定點(diǎn)墳上，連接 電腦、電源、相機(jī)等設(shè)備，開始采集數(shù)據(jù)，比較不同時(shí)間序列下的掃描文件，根據(jù)觀測對象相 對反射中屯、不同時(shí)序坐標(biāo)的變化完成監(jiān)測任務(wù)，但是要求設(shè)置的反射體在整個(gè)監(jiān)測過程中 固定不動(dòng)，對于復(fù)雜地形，固定點(diǎn)、反射體的布置困難，很難保持不動(dòng)，如果反射體移動(dòng)，變 形監(jiān)測精度降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種用于施工難度大，地形復(fù)雜的邊坡監(jiān)測，可減少施工工 作量，提高監(jiān)測工作效率和測量精度的S維激光掃描和GI^相結(jié)合的邊坡監(jiān)測方法。
[0006] 本發(fā)明的目的是運(yùn)樣實(shí)現(xiàn)的。
[0007] 本發(fā)明的一種S維激光掃描和GI^相結(jié)合的礦山邊坡監(jiān)測方法，其特征在于:將S 維激光掃描儀系統(tǒng)與GI^監(jiān)測定位系統(tǒng)有機(jī)的結(jié)合起來，對邊坡地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)測，具 體步驟如下： (1) 首先在被監(jiān)測邊坡的中軸線上設(shè)置監(jiān)測粧I，所述的監(jiān)測粧I作為基準(zhǔn)粧，在基準(zhǔn) 粧的四周布設(shè)多個(gè)監(jiān)測粧n; (2) 在基準(zhǔn)粧上安裝GPS接收儀或S維激光掃描儀，在每個(gè)監(jiān)測粧n上布設(shè)一個(gè)邊坡 表面GPS接收儀或空屯、反射球，基準(zhǔn)粧上的GPS接收儀與多個(gè)邊坡表面GPS接收儀依次連 接，進(jìn)行GI^靜態(tài)監(jiān)測，監(jiān)測時(shí)段大于50分鐘，獲取監(jiān)測點(diǎn)的S維坐標(biāo)，將監(jiān)測點(diǎn)S維坐標(biāo)實(shí) 時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)測服務(wù)器和數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)，實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，獲取邊坡表面 監(jiān)測點(diǎn)的=維坐標(biāo)隨時(shí)位移變化情況； (3)每隔10-30天將在基準(zhǔn)粧上安裝=維激光掃描儀，若需要在監(jiān)測掃描邊坡上設(shè)置追 蹤目標(biāo)點(diǎn)，則需要將在監(jiān)測掃描范圍內(nèi)監(jiān)測粧上安裝的多個(gè)邊坡表面GPS接收儀換成空屯、 反射球，然后對邊坡進(jìn)行掃描，獲取邊坡各點(diǎn)變形值； 所述獲取邊坡各點(diǎn)變形值的計(jì)算方法是： a、 W掃描范圍內(nèi)監(jiān)測粧上的GI^獲得監(jiān)測點(diǎn)的S維坐標(biāo)作為S維激光掃描儀的參照目 標(biāo)(空屯、球)空屯、反射球中屯、的坐標(biāo)，W此為基準(zhǔn)點(diǎn)將=維激光掃描所獲得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)導(dǎo)入 S維坐標(biāo)系中，獲得邊坡各點(diǎn)的初始值化10，L20，L30…LnO); b、 間隔10-30天，重復(fù)步驟(2)和(3)的工作，立維掃描儀設(shè)置參數(shù)保持與上次監(jiān)測一 致，獲得監(jiān)測時(shí)的邊坡各點(diǎn)S維坐標(biāo)化11，L21，L31…Lnl); C、將步驟(2)獲得的邊坡各點(diǎn)=維坐標(biāo)減去步驟(3)獲得邊坡各點(diǎn)坐標(biāo)初始值，即可獲 得該段時(shí)間內(nèi)邊坡各點(diǎn)的變形值(Vl= LU- L10;V2= L21- 120)，即為該段時(shí)間內(nèi)邊坡各 點(diǎn)的變形值。
[0008] 所述的監(jiān)測粧I包括固定底座，設(shè)置在固定底座中上部的對中空屯、桿，設(shè)置在固定 底座四周的支撐板，在所述的對中空屯、桿的上中下=個(gè)位置分別焊接兩兩呈十字形相互垂 直的支撐螺栓桿，在所述的支撐板上設(shè)有螺栓孔，所述的支撐板通過螺栓與支撐螺栓桿固 定連接，在所述的對中空屯、桿的頂部內(nèi)螺紋連接孔，其對中空屯、桿的頂部內(nèi)螺紋連接孔用 于連接S維激光掃描、GPS監(jiān)測裝置或空屯、反射球，所述的掃描范圍內(nèi)監(jiān)測粧的結(jié)構(gòu)與監(jiān)測 粧I的結(jié)構(gòu)相同。
[0009] 所述的對中空屯、桿的上中下S個(gè)位置分別位于對中空屯、桿的50cm、90cm、130cm 處。
[0010] 本發(fā)明的有益效果是： 本發(fā)明將S維激光掃描儀系統(tǒng)與GI^監(jiān)測定位系統(tǒng)有機(jī)的結(jié)合起來，獲取監(jiān)測點(diǎn)的S 維坐標(biāo)，對邊坡地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)測，將監(jiān)測點(diǎn)=維坐標(biāo)實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)測 服務(wù)器和數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)，實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，獲取邊坡表面監(jiān)測點(diǎn)的=維坐標(biāo)隨時(shí)位移 變化情況。應(yīng)用本發(fā)明能使相關(guān)人員根據(jù)預(yù)警信息及時(shí)采取預(yù)防措施，同時(shí)提高了處于礦 山邊坡附近人員安全性， 本發(fā)明用于施工難度大，地形復(fù)雜的邊坡監(jiān)測工作十分實(shí)用，可減少施工工作量，提高 監(jiān)測工作效率，保障測量精度。
[0011] 對礦山邊坡地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行準(zhǔn)確檢測及預(yù)報(bào)，可W提高監(jiān)測邊坡智能及預(yù)測效果， 對邊坡變形進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，準(zhǔn)確預(yù)測邊坡變形趨勢及提前做好邊坡位移及滑落等地質(zhì)災(zāi) 害，保證礦山生產(chǎn)安全。
【附圖說明】
[0012] 圖1為本發(fā)明監(jiān)測數(shù)據(jù)流程圖。
[0013] 圖2為本發(fā)明在被監(jiān)測邊坡設(shè)置監(jiān)測粧的示意圖。
[0014] 圖3本發(fā)明監(jiān)測粧的結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)圖。
[0015] 圖4本發(fā)明監(jiān)測粧的俯視結(jié)構(gòu)圖。
[0016] 圖5本發(fā)明監(jiān)測粧GPS與空屯、球安裝示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0018] 如圖1-5所示，本發(fā)明的一種S維激光掃描和GPS相結(jié)合的礦山邊坡監(jiān)測方法，其 特征在于:將S維激光掃描儀系統(tǒng)與GI^監(jiān)測定位系統(tǒng)有機(jī)的結(jié)合起來，對邊坡地質(zhì)災(zāi)害進(jìn) 行準(zhǔn)確監(jiān)測，具體步驟如下： (1)首先在被監(jiān)測邊坡的中軸線上設(shè)置監(jiān)測粧II，所述的監(jiān)測粧Il包括固定底座1-1， 設(shè)置在固定底座1-1中上部的對中空屯、桿1-2,設(shè)置在固定底座四周的支撐板1-3,在所述的 對中空屯、桿1-2的上中下=個(gè)位置分別焊接兩兩呈十字形相互垂直的支撐螺栓桿1-4,在所 述的支撐板1-3上設(shè)有螺栓孔，所述的支撐板1-3通過螺栓與支撐螺栓桿1-4固定連接，在所 述的對中空屯、桿的頂部內(nèi)螺紋連接孔1-5,其對中空屯、桿的頂部內(nèi)螺紋連接孔1-5用于連接 S維激光掃描、GPS監(jiān)測裝置1-6或空屯、反射球1-7。如圖3、4、5所示。
[0019] 設(shè)置監(jiān)測粧Il的具體方法是： 1) 在邊坡坡面上開挖邊長25cm、深度50cm的基坑，基坑底面要求平整，將焊接好的固定 底座1-1放入其中； 2) 將對中空屯、桿1-2垂直焊接在固定底座中上部，用水平儀測量調(diào)整固定底座1及對中 空屯、桿1-2