[發明專利]一種邊坡地表位移監測系統和方法

在審

• 申請號: 201811173622.9
• 申請日: 2018-10-09
• 公開（公告）號: CN109373908A
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 鄭宗檳;黃燃;胡曉娟;游敬密
• 申請（專利權）人: 福建省地質工程勘察院
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 福州科揚專利事務所 35001
• 代理人: 羅立君

1.一種邊坡地表位移監測系統，其特征在于：包括標志板(10)與監測站(20)，所述標志板(10)豎直固定在需要監測位移的地點，所述標志板(10)上至少設置一標志圖案(11)，所述監測站(20)設置在地質穩定區域，所述監測站(20)包括殼體(21)，以及設于殼體(21)內的激光測距模塊(22)、攝影模塊(23)、圖像處理模塊(24)以及通信模塊(25)，所述激光測距模塊(22)測量監測站(20)與標志板(10)之間的距離，所述攝影模塊(23)獲取標志板(10)的圖像，所述激光測距模塊(22)與攝影模塊(23)將獲取到的信息傳輸至所述圖像處理模塊(24)中，所述圖像處理模塊(24)比對相鄰兩次圖像及相鄰兩次距離差值計算得到被監測點的位置變化信息，或所述圖像處理模塊(24)比對當前圖像與初始圖像以及當前距離與初始距離之間的差值，計算得到被監測點的位置變化信息，然后將所述位置變化信息通過所述通信模塊(25)遠程發送至接收平臺(30)。

2.根據權利要求1所述的一種邊坡地表位移監測系統，其特征在于：以標志板(10)所在方位建立坐標系，所述攝影模塊(23)獲取初始狀態下標志板(10)的初始圖像，圖像處理模塊(24)通過初始圖像獲取標志圖案(11)初始水平位置y₀與初始豎直位置z₀，激光測距模塊(22)獲取監測站(20)與標志板(10)間的初始距離L₀并傳輸給圖像處理模塊(24)，監測站(20)周期性地通過攝影模塊(23)獲取標志板(10)的當前圖像，通過當前圖像獲取標志圖案(11)當前水平位置y_i與當前豎直位置z_i，i為當前監測編號，通過激光測距模塊(22)獲取監測站(20)與標志板(10)間的當前距離L_i，圖像處理模塊(24)將當前圖像與初始圖像進行對比，獲得標志板(10)當前位置的水平橫向位移Δy與豎直位移Δz，同時根據激光測距模塊(22)反饋的當前距離，獲得攝像監測方向上監測站(20)與標志板(10)之間的距離變化ΔL，即得到當前標志板(10)所在監測地點在攝像監測方向、水平橫向以及豎直方向的位移變化量，所述位移變化量即為所述位置變化信息。

3.根據權利要求2所述的一種邊坡地表位移監測系統，其特征在于：所述監測站(20)的攝像監測方向垂直或非垂直所述標志板(10)，以標志板(10)所在方位建立坐標系，測量并記錄監測站(20)攝像監測方向的方位角∠δ₁，監測站(20)與水平面間的傾角∠α以及標志板(10)法向方位角∠δ₂，圖像處理模塊(24)計算出標志板(10)所在監測地點的位移矢量為p＝ΔLsin(α)sin(δ₁-δ₂)i+Δyj+Δzk，所述位移矢量即為位置變化信息，通過ΔLsin(α)sin(δ₁-δ₂)計算出攝像監測方向的縱向位移，所述縱向位移為垂直于標志板(10)方向的位移，所述i、j、k分別是三維坐標系下三個坐標軸方向的單位向量。

4.根據權利要求1所述的一種邊坡地表位移監測系統，其特征在于：所述標志板(10)上設置多個標志圖案(11)，所述圖像處理模塊(24)計算得到各標志圖案(11)的位置變化信息，然后求平均值，將平均值作為該監測點的位置變化信息。

5.根據權利要求3所述的一種邊坡地表位移監測系統，其特征在于：將標志板(10)的位移矢量變換為大地坐標系下位移矢量P＝[ΔLsin(α)sin(δ₁-δ₂)cos(δ₂)+Δysin(δ₂)]i+[Δycos(δ₂)+ΔLsin(α)sin(δ₁-δ₂)sin(δ₂)]j+Δzk。