[发明专利]面向坝体三维形变监测的两台地基雷达联合观测方法

说明书

本发明公开了面向坝体三维形变监测的两台地基雷达联合观测方法，其包括以下步骤：S1、生成三维模型；S2、构建地基雷达系统；S3、获取得到雷达数据；S4、将雷达数据和三维模型进行融合，得到融合后的模型；S5、基于融合后的模型对被测目标进行监测。本发明使用地面三维激光扫描仪，无人机倾斜摄影测量技术采集到的监测区域的点云数据集，构建出监测区域重点目标的三维模型。与现有计算结果以数字、文字、图像等抽象的表现形式不同，构建并使用三维模型后，可以根据地基雷达采集得到的数据计算出的结果，以更加直观的方式展现在使用者的眼前，降低解译计算结果的专业门槛，使其更容易被广大需求者接受应用，实用性更强。

技术领域

本发明涉及测绘领域，具体涉及一种面向坝体三维形变监测的两台地基雷达联合观测方法。

背景技术

我国地质构造复杂、地形地貌起伏变化大，极易发生滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害。此外，人类的生产、生活活动也很容易诱发滑坡灾害的发生，大量岩土边坡的失稳或滑动屡见不鲜，给工程建设和人民生命财产带来了严重的危害和损失。因此通过先进技术监测目标位移数据，准确演算得到目标的三维位移信息，从而反映出目标的真实位移，对超过正常阈值的形变信息进行报警，对于目标地物结构性能的监测和诊断以及灾害预警具有重要意义。

全站仪是一种较为先进的测量设备，它能够省时省力，且不需计算测量成果，并且精度较高，如角度测量精度可达1″。它不仅能够测量高程、方位角、距离，还能测量空间三维坐标。变形监测测量就是利用其空间三维坐标测量来对其空间的坝体形状变化及位移量来判断其大坝的安全情况。

采用全站仪对大坝变形观测，只需对大坝所有观测标点进行空间三维坐标测量，即(N,E,Z)值，N为Y值，即上下位移量；E为X值，即为左右位移量；Z为高程，为沉陷量。用全站仪进行变形观测，应先确定基站的坐标，即用一个已有的基站，假定其x，y坐标，而z坐标为已知，用控制测量的方法对其进行四等控制测量，这样，一个控制网就生成了，每个基站点都有其固定的坐标，将其记录作为每次测量的基础资料。然后用每排基站对此排所有观测标点进行全站仪坐标测量，即一个基站架设仪器，另一个基站作为方向校核。各个观测标点坐标与往次测量成果进行分析比对，得出水库大坝的安全性态，为大坝的安全运行提供科学的保证。

GNSS形变监测方法：在对大坝进行监测过程中，如果发现大坝在一段时间内变形速率缓慢，那么从空间域和时间域上进行分析，行业内将会把处于这个状态的大坝认为是稳定的。对于设置周期性测量监测点这个模式而言，其主要是利用边或网连接的方式，在大坝上建立监测网，然后利用平差计算法对监测点的三维坐标进行计算，这样就能根据坐标的差值来确定不同监测点所产生的变形量。GNSS固定连续性变形监测，主要利用固定的监测仪器对大坝的变形进行长时间的分析和数据收集，因此，固定连续变形监测模式存在一定的连续性且时间分辨率较高。由于大坝变形的过程存在一定的缓慢性，那么工作人员在对监测数据进行处理时，要对数据进行分组处理，按照监测时间将观测数据进行分组，然后采用静态相对定位和动态相对定位的方式对数据进行综合处理，从而就能得到大坝准确的变形情况。

三维激光扫描技术是一种非接触式主动快速获取物体表面三维密集点云技术，是一种高时空分辨率三维对地观测手段。三维激光扫描系统主要由计算机、电源、扫描仪、数码相机以及控制器等组成，能够主动获取物体表面三维坐标和一定属性，如反射强度等的不规则空间分布的三维点云。传统测量手段相比，其不仅可以扫描一些工作人员难以到达的地方直接获得目标物体的三维坐标信息，同时还可获取目标物的纹理以及色彩信息，并进行各种后期处理分析。其作业流程主要包括：

(1)外业数据采集过程。使用地面型三维激光扫描仪，采用固定单站坐标点的扫描方式，在同一位置对滑坡体进行多次扫描。

(2)内业数据处理过程。首先要进行的是点云数据的拼接。然后进行的是点云数据的滤波。最后完成对点云数据的提取。

(3)建立模型。将前后两期的点云数据建立高精度数字高程模型，在同一坐标系下，将前后两期的DEM相减，即可得到整个滑坡监测区域变化显示。