[发明专利]基于计算机视觉的山体滑坡实时监测方法

说明书

技术领域

基于计算机视觉的山体滑坡实时监测方法属于计算机视觉、摄影测量和嵌入式研究范畴，主要技术领域涉及立体视觉测量、标志点的识别和无线传输。

背景技术

山体滑坡是山区和铁路、公路沿线最常见的地质灾害之一，它严重威胁人民的生命财产安全，破坏工程设施，影响正常的生产和生活，造成巨大经济损失和人员伤亡。传统滑坡监测主要是在现场布置固定传感器或仪表后，通过汇总人工定时读取数据来得到滑坡的安全状况。数据汇总后滑坡可能已经发生破坏，因此不可能及时准确地对滑坡状况进行预测，其最大弊端是难于及时甚至无法捕捉到滑坡临近失稳前的最宝贵信息。若安排工作人员昼夜值守，不仅浪费人力、物力，而且值守人员的生命安全得不到保障。

近年来，随着新技术的发展，一些新的方法不断应用于山体滑坡的监测中。黄春林等人[黄春林, 李永倩,杨志, 李成宾. BOTDR技术在山体滑坡监测中的应用研究[J]. 工程抗震与加固改造, 2009, 31(6): 124-130]将布里渊散射的BOTDR分布式光纤传感技术应用于山体滑坡监测，并提出了结合TCP/IP协议实现立体远程监测的方法。该方法具有抗电磁干扰、长距离检测、高灵敏度等优点，不足之处在于传感光纤的铺设比较困难，而且滑坡监测是以电缆变形为前提，若电缆未产生变形破坏，就很难监测滑坡的位移。段建华等人[段建华, 田丰. InSAR 在山体滑坡监测中的应用[J]. 微计算机信息, 2010, 26(2-1): 22-24]将合成孔径雷达干涉测量法(InSAR)应用于山体滑坡监测。这种方法在一些具有特定特征的地方应用非常成功，比如有足够的散射体，坡度比较缓，植被变化比较慢等的地方。邱健壮等人[邱健壮, 孙克强, 赵立中. GPS监测山体滑坡方法的研究[J]. 山东农业大学学报, 2008, 39(4): 577-582]采用GPS技术对滑坡进行监测，通过跟踪GPS卫星连续不断地传送到全球的电磁波，系统可获取经度、纬度及三维坐标。GPS法以坐标、距离和角度为基础，用新值与初始坐标之差反映目标的运动，来实现监测变形的目的，存在的问题是在高山地区，卫星信号易被遮挡，多路径效应较为严重，对测量有一定影响，另外接收机的价格较贵，妨碍其推广应用。方亿峰等人[方亿峰. GPS与InSAR结合技术在滑坡监测中的应用[J]. 矿山测量, 2010, (1): 48-51]将GPS与InSAR结合应用在滑坡监测中，能够同时提高监测在空间域与时间域的分辨率。周溢德等人[周溢德. 基于无线传感器网络的山体滑坡监测预警系统设计[J]. 铁道通信信号, 2011, 47(4): 77-80]将无线传感器网络应用于山体滑坡监测中，设计了一种针对朔黄铁路山区沿线山体滑坡的监测预警系统，并进行了原型系统试验。相对于传统的人工监测和有线监测方法，该系统具有部署快速、节省人力等优势，但也存在布设的传感器供电与维护困难的问题以及传感器易受雨水和动物等地影响。陈铁军等人[陈铁军, 陈华方, 胡扬超. 基于CC2480 的山体滑坡检测系统[J]. 计算机工程与设计, 2010, 31(20): 4512-4515]将地质学的基于Verhulst模型的位移预报模型融入CC2480 的无线传感器网络检测系统，使之不但能检测山体状况，更能对山体状况做出预估，并且提出了在居民区构建报警装置的方案。赵国梁等人[赵国梁, 岳建利, 余学义, 赵兵朝, 张惠军. 三维激光扫描仪在西部矿区采动滑坡监测中的应用研究[J]. 矿山测量, 2009, (3): 29-32]将激光扫描仪应用于滑坡监测，通过对激光扫描仪量测数据和水准仪以及全站仪测量数据的对比，能够反映出矿区地表移动变形的特殊规律，从而实现对滑坡的预测。然而激光扫描仪价格昂贵，一般用于滑坡后测量。

发明内容

针对传统滑坡监测方法和现代监测方法的缺点，本发明给出了基于计算机视觉的山体滑坡实时监测的设计方法。该方法简单便捷，准确性好，能实时监测山体的形变，为滑坡做出预警。