[发明专利]基于扫描全站仪与GNSS的边坡变形监测方法及系统

说明书

本发明涉及岩土工程技术领域，公开了一种基于扫描全站仪与GNSS的边坡变形监测方法及系统，旨在解决现有的边坡监测方法无法对边坡进行面监测的问题，方案主要包括：获取待测边坡的地表点云数据和的GNSS数据；根据GNSS数据获取各GNSS静态观测接收机对应位置的边坡局部范围变形方向和空间变形值；对各GNSS静态观测接收机对应位置的预设范围内的地表点云数据进行点云差分，获得待测边坡的各地表点云数据对应的当前周期相对于初始周期的坡面变形值和变形方向；绘制坡面变形特征图，根据坡面变形特征图反映出待测边坡的坡面变形情况。本发明融合了GNSS监测和扫描全站仪的各自特点，实现了对边坡准确的面监测，特别适用于水库边坡。

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，具体来说涉及一种基于扫描全站仪与GNSS的边坡变形监测方法及系统。

背景技术

库区边坡稳定是水电站安全运行的重要前提，如何对不稳定的边坡做好有效且准确的面监测，是库区边坡监测急需解决的一项难题。目前进行边坡位移监测的方法有很多。按采集方式不同可以分为两类：接触式测量方法和非接触式测量方法。

GNSS测量法属于接触式测量法，如专利202110599693.0。该方法是在边坡各监测点处布置固定GNSS天线，通过GNSS卫星发送导航定位信号进行空间后方交会测量，从而对监测点进行位移监测，该法不受测点间通视限制，能准确测出各监测点的变形方向和变形值，但属于单点测量，不能反映出边坡不同区域完整地变形情况。

三维激光扫描测量法属于非接触测量方法，如专利201210059014.1。该方法首先设置合适的架设三维激光扫描仪的固定站点，不动点标靶目标，并在标靶目标上设置反射体，比较不同时间序列下的扫描点云数据，根据不同时序坐标的变化完成变形监测。这种方法虽具有面监测的特点，但变形监测精度低，坐标转换误差大。

发明内容

本发明旨在解决现有的边坡监测方法无法对边坡进行高精度的面变形监测的问题，提出一种基于扫描全站仪与GNSS的边坡变形监测方法及系统。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一方面，本发明提出一种基于扫描全站仪与GNSS的边坡变形监测方法，包括以下步骤：

步骤1、在待测边坡特征位置处设置多个GNSS静态接收机，并在覆盖待测边坡的通视范围内设置用于扫描全站仪多个扫描位置的对中观测桩；

步骤2、利用扫描全站仪的全站仪功能进行测站定向测量，再利用扫描全站仪的扫描仪功能根据预设周期对待测边坡进行三维激光扫描，并对三维激光扫描数据进行点云预处理获取待测边坡的地表点云数据，同时利用各GNSS静态观测接收机根据预设周期采集待测边坡的GNSS数据；

步骤3、根据所述GNSS数据获取各GNSS静态观测接收机对应位置处边坡局部范围变形方向和空间变形值；

步骤4、基于所述边坡局部范围变形方向对各GNSS静态观测接收机对应位置的预设范围内的地表点云数据进行点云差分，获得待测边坡的各地表点云数据对应的当前周期相对于初始周期的坡面变形值和变形方向；

步骤5、根据待测边坡的各地表点云数据对应的当前周期相对于初始周期的坡面变形值和变形方向绘制坡面变形特征图，进而反映出待测边坡的面变形情况。

进一步地，步骤1中，多个GNSS静态观测接收机等第一间距设置，所述第一间距根据待测边坡的现场起伏状况确定。

进一步地，步骤1中，多个对中观测桩等第二间距设置，所述第二间距根据扫描全站仪的测程确定。

进一步地，步骤2中，所述对中观测桩具有工程坐标系坐标。

进一步地，步骤2中，所述点云预处理的方法包括：