[發(fā)明專利]一種大壩邊坡形變監(jiān)測系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910769474.5
• 申請日: 2019-08-15
• 公開（公告）號: CN110453731B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發(fā)明（設計）人: 鄭璀瑩;雷添杰;賈金生;李翔宇;王嘉寶;趙春
• 申請（專利權(quán)）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00;G01B21/32;G01C11/00;G01S13/88;G01S13/90;G01S17/88;E02B7/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 程江濤

本發(fā)明提供一種大壩邊坡形變監(jiān)測系統(tǒng)及方法。所述監(jiān)測系統(tǒng)，利用無人機攝影測量系統(tǒng)對整個的庫區(qū)大壩進行監(jiān)測，確定形變量較大和數(shù)字高程差較大(陡坡)的加密監(jiān)測區(qū)域；在加密監(jiān)測區(qū)域利用地基干涉雷達測量系統(tǒng)確定形變量更大的一級重點區(qū)域；在一級重點區(qū)域采用地基三維激光雷達測量系統(tǒng)選取形變量更大的二級重點區(qū)域，在二級重點監(jiān)測區(qū)域采用全球定位導航系統(tǒng)(GNSS)確定形變速度快的重點監(jiān)測質(zhì)點，利用微芯樁對重點監(jiān)測質(zhì)點區(qū)域的崩塌過程進行監(jiān)測與預警。本發(fā)明通過從緩慢到快速到崩塌瞬間的時間無縫化監(jiān)測和由大區(qū)域到小區(qū)域再到質(zhì)點及二維到三維的空間變化全覆蓋監(jiān)測，實現(xiàn)對整個庫區(qū)大壩的崩塌部位進行精確定位和空天地一體化監(jiān)測預警。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及邊坡監(jiān)測領(lǐng)域，特別涉及一種大壩邊坡形變監(jiān)測系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

水庫大壩是重要的基礎設施，是防洪安全、供水安全、能源安全的重要保障，截止2019年，中國建成各類水庫大壩約9.8萬余座。然而由于施工技術(shù)、地形地貌因素、氣候因素、以及大壩使用年限等方面因素，使得其中累計有3000余座大壩發(fā)生潰壩事故，在30米以上的潰壩中土石壩占到了89.7％，給社會和人民造成了嚴重的生命財產(chǎn)損失和生態(tài)損失。因此水庫大壩的安全與人們的生活息息相關(guān)，大壩安全監(jiān)測能夠?qū)崟r反映大壩的運行狀態(tài)，及時反饋大壩“健康狀態(tài)”，對保護人民的生命財產(chǎn)安全有重要意義。

但是受限于監(jiān)測手段，目前在大體量的水工建筑物非破壞性檢測方面，還需要不斷的實踐和檢驗掌握先進的技術(shù)，開展邊坡形變的非接觸性監(jiān)測。尤其在水利大壩邊坡形變監(jiān)測的工作中，由于邊坡地形起伏覆蓋范圍相對較大、大體積水工建筑物分布廣泛等，用傳統(tǒng)的手段獲取地形數(shù)據(jù)和表面數(shù)據(jù)工作耗時、費力，且對于高陡地段難以獲取高精度的數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種大壩邊坡形變監(jiān)測系統(tǒng)及方法，以實現(xiàn)大壩邊坡崩塌部位的高精度定位和監(jiān)測。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

本發(fā)明提供一種大壩邊坡形變監(jiān)測系統(tǒng)，所述監(jiān)測系統(tǒng)包括：

無人機攝影測量系統(tǒng)、地基干涉雷達測量系統(tǒng)、地基三維激光雷達測量系統(tǒng)、全球定位導航系統(tǒng)、微芯樁和監(jiān)控中心；

所述無人機攝影測量系統(tǒng)、所述地基干涉雷達測量系統(tǒng)、所述地基三維激光雷達測量系統(tǒng)、所述全球定位導航系統(tǒng)和所述微芯樁分別與所述監(jiān)控中心采用有線或無線的方式連接；

所述無人機攝影測量系統(tǒng)用于對庫區(qū)大壩以第一掃描周期為間隔進行定期掃描，獲取庫區(qū)大壩的激光點云數(shù)據(jù)和傾斜影像數(shù)據(jù)，并將所述激光點云數(shù)據(jù)和所述傾斜影像數(shù)據(jù)發(fā)送給所述監(jiān)控中心；

所述監(jiān)控中心用于將每個第一掃描周期的所述激光點云數(shù)據(jù)和所述傾斜影像數(shù)據(jù)進行融合生成每個第一掃描周期的庫區(qū)大壩的數(shù)字高程模型和三維場景，并根據(jù)每個第一掃描周期的庫區(qū)大壩的數(shù)字高程模型和三維場景選取形變量大于第一預設閾值和數(shù)字高程差大于第二預設閾值的區(qū)域作為加密監(jiān)測區(qū)域；

所述地基干涉雷達測量系統(tǒng)設置在所述加密監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，用于以第二掃描周期為間隔對加密監(jiān)測區(qū)域進行掃描獲取加密監(jiān)測區(qū)域的InSAR數(shù)據(jù)，并將所述InSAR數(shù)據(jù)發(fā)送給所述監(jiān)控中心；

所述監(jiān)控中心還用于根據(jù)每個第二掃描周期的所述InSAR數(shù)據(jù)確定所述加密監(jiān)測區(qū)域中形變量大于第三預設閾值的區(qū)域，作為一級重點監(jiān)測區(qū)域；

所述地基三維激光雷達測量系統(tǒng)用于對所述一級重點監(jiān)測區(qū)域以第三掃描周期為間隔進行掃描，獲取一級重點監(jiān)測區(qū)域的三維激光數(shù)據(jù)，并將所述三維激光數(shù)據(jù)發(fā)送給所述監(jiān)控中心；

所述監(jiān)控中心還用于根據(jù)每個第三掃描周期的所述三維激光數(shù)據(jù)確定所述一級重點監(jiān)測區(qū)域中三維形變量大于第四預設閾值的區(qū)域，作為二級重點監(jiān)測區(qū)域；