[发明专利]基于测量机器人露天矿边坡监测高程数据的处理方法

说明书

本发明提供一种基于测量机器人露天矿边坡监测高程数据的处理方法，该方法：获取测量机器人采集的露天矿边坡监测基础数据；建立测量机器人测距光径曲线距地面高差模型和测距光径上的大气竖直折光物理量梯度模型；获取测量机器人的仪器高和觇标高；根据测量基点到监测点的倾角、斜距和水平距离，以及测距光径曲线上的大气折光系数、测量机器人的仪器高、觇标高，计算大气折光修正后的监测基点到监测点的高差；根据测量机器人测得的监测基点的高度和大气折光修正后的监测基点到监测点的高差得到修正后的监测点的高程。利用该方法进行高程数据处理，可使高程数据精度有较大幅度的提高，提高了监测成果的可靠性，为露天矿边坡滑坡实时预警奠定基础。

技术领域

本发明属于边坡工程变形监测技术领域，具体涉及一种基于测量机器人露天矿边坡监测高程数据的处理方法。

背景技术

露天矿经过长时间开采，其开采深度不断加深，边坡长度不断加长，很多矿山已处于深凹开采过程之中。因此，露天矿边坡滑坡事故时有发生，其给露天矿安全生产带来了极大威胁。为解决露天矿边坡安全问题，国内外学者多年来一直致力于边坡失稳分析及预测预报工作的研究。边坡监测数据作为边坡失稳分析及预测预报的重要数据源，其精度的高低决定了是否能对边坡失稳做出准确分析及预测预报的关键因素，但由于大气竖直折光因素的影响，致使基于高精度全站仪监测系统采集的高程数据精度一直无法达到边坡失稳分析及预测预报的要求，使其成为了边坡失稳准确分析及预测预报的瓶颈。因此，多年来国内外学者对边坡高程数据的处理方法及大气竖直折光系数的建模展开了相关研究工作。目前研究大气折光模型的主要方法有：①从大气折光的理论入手，按照E.K.webb给定的大气温度轮廓线提出分层计算大气折光系数的方法，对整个光线上的折射率均值通过积分求得：此法理论上适合各种测量环境，且理论精度较高。但是由于Kx是关于大气折光因素物理量的函数，具体环境下的折光因素物理量梯度模型难以建立，因此，基于大气折光理论模型建模到目前为止还未实现。②考虑温度梯度因素，根据实际地形建立“h-x”关系式，最后积分求出折光系数的估值，进行大气折光修正的方法。③直接测定折光角进行修正的方法，根据散射原理，在一般大气条件下色散角ε与折射角δ之间具有如下关系：如果知道散射角，因此无需知道气象元素即可确定折光角，从而进行折光修正，但这种方法应在试验阶段。④利用试验方法确定大气折光系数的影响。其中有代表性的方法有对向观测法，以偶数站高低棱镜对象观测高差闭合差为零来改正大气折光反演系数的方法。⑤在分析竖直折光系数与温度梯度的关系、大气结构及TTM模型基础上通过试验数据求大气折光系数的方法。

但就目前研究状况存在如下问题：①建模方法体现出理论与实践的脱离。②对各大气折光因素物理量随高度变化而变化的规律研究不够深入。③反演的大气折光系数模型没有适用匹配条件，因此缺乏实用性。鉴于上述原因，在露天矿环境下基于测量机器人的大气折光改正一般采用经验模型，但由于经验模型没有适用条件匹配，因此，由此获取三角高程的数据精度较差。

为解决露天矿边坡监测三角高程测不准的关键问题，经过近两年的深入研究，利用露天矿现场氢气球放飞试验，科学建立了露天矿环境下的大气竖直折光梯度模型，以大气折光理论模型为基础，科学建立露天矿环境下的大气竖直折光系数模型，并以多条线路的国家一等水准高差为基准对模型进行了修正，从而获取了可靠的露天矿环境下大气竖直折光系数模型。同时利用多个监测点的高程数据对该模型进行了验证，验证结果表明，利用上述方法可有效提高基于测量机器人监测三角高程数据的精度。该方法能对露天矿山边坡失稳预测、预报提供可靠的数据源。对推动我国边坡监测技术发展、防止高大边坡地质灾害发生、保证矿山安全生产，具有重要的理论与实际意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种基于测量机器人露天矿边坡监测高程数据的处理方法。

本发明的技术方案是：

一种基于测量机器人露天矿边坡监测高程数据的处理方法，包括以下步骤：