[发明专利]一种大坝边坡形变监测系统及方法

说明书

本发明提供一种大坝边坡形变监测系统及方法。所述监测系统，利用无人机摄影测量系统对整个的库区大坝进行监测，确定形变量较大和数字高程差较大(陡坡)的加密监测区域；在加密监测区域利用地基干涉雷达测量系统确定形变量更大的一级重点区域；在一级重点区域采用地基三维激光雷达测量系统选取形变量更大的二级重点区域，在二级重点监测区域采用全球定位导航系统(GNSS)确定形变速度快的重点监测质点，利用微芯桩对重点监测质点区域的崩塌过程进行监测与预警。本发明通过从缓慢到快速到崩塌瞬间的时间无缝化监测和由大区域到小区域再到质点及二维到三维的空间变化全覆盖监测，实现对整个库区大坝的崩塌部位进行精确定位和空天地一体化监测预警。

技术领域

本发明涉及边坡监测领域，特别涉及一种大坝边坡形变监测系统及方法。

背景技术

水库大坝是重要的基础设施，是防洪安全、供水安全、能源安全的重要保障，截止2019年，中国建成各类水库大坝约9.8万余座。然而由于施工技术、地形地貌因素、气候因素、以及大坝使用年限等方面因素，使得其中累计有3000余座大坝发生溃坝事故，在30米以上的溃坝中土石坝占到了89.7％，给社会和人民造成了严重的生命财产损失和生态损失。因此水库大坝的安全与人们的生活息息相关，大坝安全监测能够实时反映大坝的运行状态，及时反馈大坝“健康状态”，对保护人民的生命财产安全有重要意义。

但是受限于监测手段，目前在大体量的水工建筑物非破坏性检测方面，还需要不断的实践和检验掌握先进的技术，开展边坡形变的非接触性监测。尤其在水利大坝边坡形变监测的工作中，由于边坡地形起伏覆盖范围相对较大、大体积水工建筑物分布广泛等，用传统的手段获取地形数据和表面数据工作耗时、费力，且对于高陡地段难以获取高精度的数据。

发明内容

本发明的目的是提供一种大坝边坡形变监测系统及方法，以实现大坝边坡崩塌部位的高精度定位和监测。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种大坝边坡形变监测系统，所述监测系统包括：

无人机摄影测量系统、地基干涉雷达测量系统、地基三维激光雷达测量系统、全球定位导航系统、微芯桩和监控中心；

所述无人机摄影测量系统、所述地基干涉雷达测量系统、所述地基三维激光雷达测量系统、所述全球定位导航系统和所述微芯桩分别与所述监控中心采用有线或无线的方式连接；

所述无人机摄影测量系统用于对库区大坝以第一扫描周期为间隔进行定期扫描，获取库区大坝的激光点云数据和倾斜影像数据，并将所述激光点云数据和所述倾斜影像数据发送给所述监控中心；

所述监控中心用于将每个第一扫描周期的所述激光点云数据和所述倾斜影像数据进行融合生成每个第一扫描周期的库区大坝的数字高程模型和三维场景，并根据每个第一扫描周期的库区大坝的数字高程模型和三维场景选取形变量大于第一预设阈值和数字高程差大于第二预设阈值的区域作为加密监测区域；

所述地基干涉雷达测量系统设置在所述加密监测区域内，用于以第二扫描周期为间隔对加密监测区域进行扫描获取加密监测区域的InSAR数据，并将所述InSAR数据发送给所述监控中心；

所述监控中心还用于根据每个第二扫描周期的所述InSAR数据确定所述加密监测区域中形变量大于第三预设阈值的区域，作为一级重点监测区域；

所述地基三维激光雷达测量系统用于对所述一级重点监测区域以第三扫描周期为间隔进行扫描，获取一级重点监测区域的三维激光数据，并将所述三维激光数据发送给所述监控中心；

所述监控中心还用于根据每个第三扫描周期的所述三维激光数据确定所述一级重点监测区域中三维形变量大于第四预设阈值的区域，作为二级重点监测区域；