[发明专利]一种非接触式滑坡灾害监测系统及其方法

权利要求书

1.一种非接触式滑坡灾害监测方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)使用整个滑坡监控区域的标准点云数据建立基础的数字表面模型；

(2)激光雷达扫描仪采用动态自主标定方式对整个滑坡监控区域进行重复检测，监控处理主机获取每个实时扫描点的实际距离，并计算该实际距离与基础的数字表面模型中的初始距离之间的差值；如果是正差值，并且大于设定阈值，那么将对后续扫描获得的超限点云构建实时数字表面模型；并根据实时数字表面模型与所述基础的数字表面模型的对比结果，确定超限检测结果，并将所述超限检测结果传送回监控中心处理平台；所述超限检测结果包括超差区域的位置、面积、体积以及超差平均高度和最大高度；所述超限点云是指距离差值超过设定阈值的多个点的集合；

(3)所述监控中心处理平台对比所述超限检测结果与既定的数据门限，当所述超限检测结果没有超过所述数据门限时，产生预警信号；当所述超限检测结果超过所述数据门限时，产生报警信号，并触发视频复核设备进行灾害复核。

2.如权利要求1所述的非接触式滑坡灾害监测方法，其特征在于：

在所述步骤(1)中，从所述激光雷达扫描仪的初次扫描结果或者定期检修的扫描结果中获得整个滑坡监控区域的标准点云数据，所述标准点云数据中包括每个监测点到所述激光雷达扫描仪的初始距离。

3.如权利要求2所述的非接触式滑坡灾害监测方法，其特征在于在所述步骤(2)中包括如下步骤：

(21)获取每个实时扫描点的实际距离，并计算所述实际距离与所述初始距离之间的差值；

(22)判断所述差值是否是正差值并同时大于设定阈值，如果是，则对后续扫描获得的超限点云构建实时数字表面模型；如果否，则继续扫描；

(23)用实时数字表面模型与基础的数字表面模型进行数据对比，确定超差区域的位置、面积、体积以及超差平均高度和最大高度。

4.如权利要求3所述的非接触式滑坡灾害监测方法，其特征在于在所述步骤(2)中还包括步骤(24)：根据超限点云的数据形态，识别超限检测对象是否是人或动物，如果是，则忽略该检测结果，返回步骤(21)。

5.一种非接触式滑坡灾害监测系统，用于实现如权利要求1所述的非接触式滑坡灾害监测方法，其特征在于：

包括分别与监控处理主机连接的激光雷达扫描仪、视频复核设备和监控中心处理平台；其中，

所述激光雷达扫描仪用于采用动态自主标定方式，获取滑坡监控区域中各点到所述激光雷达扫描仪的距离数据；

所述视频复核设备用于采集滑坡监控区域的图像数据；

所述监控处理主机用于接收所述激光雷达扫描仪所采集的距离数据、建立实时数字表面模型，并根据实时数字表面模型与基础的数字表面模型的对比结果获取超限检测结果，并将超限检测结果发送给监控中心处理平台；当所述监控中心处理平台判断超限检测结果超过数据门限后，所述监控处理主机还用于触发所述视频复核设备采集视频进行复核。

6.如权利要求5所述的非接触式滑坡灾害监测系统，其特征在于：

所述激光雷达扫描仪内部的激光源可进行水平方向的角度旋转；

所述激光雷达扫描仪设置在曲柄摇杆副平台上，所述曲柄摇杆副平台用于带动所述激光雷达扫描仪进行垂直方向的角度旋转。

7.如权利要求6所述的非接触式滑坡灾害监测系统，其特征在于：

所述曲柄摇杆副平台的仰角θ₁和俯角θ₂分别与激光雷达扫描仪的安装高度h和坡体的高度H之间满足下列公式：

其中，R₁是激光雷达扫描仪到坡体最高点的距离，R₂是激光雷达扫描仪到坡体最低点的距离。

8.如权利要求7所述的非接触式滑坡灾害监测系统，其特征在于：

所述曲柄摇杆副平台的俯仰角速度ω与曲柄摇杆副平台的控制角度ψ之间满足下列公式：

其中，曲柄摇杆副平台的控制角度ψ＝θ₁+θ₂；t为所述曲柄摇杆副平台的扫描周期。