[发明专利]一种基于全站仪的滑坡位移三维监测系统与方法

说明书

本发明公开了一种基于全站仪的滑坡位移三维监测系统，包括固定安装在滑坡后壁上的第一激光反射装置、第二激光反射装置以及一个安装在滑坡体上的全站仪；全站仪用于实时采集以下监测数据：全站仪到第一激光反射装置的距离、全站仪到第二激光反射装置的距离、全站仪到第一激光反射装置的仰角以及全站仪到第二激光反射装置的仰角；还包括与全站仪通信连接的滑坡位移监测服务器，服务器内配置有根据全站仪所检测到的距离和仰角来计算滑坡位移的滑坡位移计算程序。还公开了一种滑坡位移监测方法，采用本发明的基于全站仪的滑坡位移三维监测系统。本发明解决了水平位移和垂直位移不能同时监测的技术问题，能够提高监测实时性，能够提高监测精度。

技术领域

本发明涉及一种滑坡监测技术领域，具体涉及一种滑坡监测系统以及一种滑坡监测方法。

背景技术

全站仪，即全站型电子测距仪(Electronic Total Station)，是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，是集水平角、垂直角、距离(斜距、平距)、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。与光学经纬仪比较电子经纬仪将光学度盘换为光电扫描度盘，将人工光学测微读数代之以自动记录和显示读数，使测角操作简单化，且可避免读数误差的产生。因其一次安置仪器就可完成该测站上全部测量工作，所以称之为全站仪。

滑坡是指斜坡上的土体或岩体，在重力作用下，沿着一定的软弱面，整体或者分散的顺坡向下滑动的自然现象。滑动的土层或岩层称为滑坡体，滑坡体与不动的山体脱离开后，暴露在外面的形似壁状的分界面称为滑坡壁。

随着我国经济建设的快速发展，高等级公路、山区铁路、大中型水电站和各种边(岸)坡工程等也在迅速建设，由于人为的扰动以及自然环境的变化，使得滑坡等地质灾害频发，斜坡的稳定性越来越引起人们的关注，因此滑坡位移监测具有十分重要的实际意义。

目前，滑坡位移监测采用传统的大地测量方法进行变形监测时，平面位移通常是用方向交汇，距离交汇，全站仪极坐标法等手段来测定，而垂直位移一般采用精密水准测量的方法来测定，水平位移和垂直位移的分别测定增加了工作量且精度不够理想；利用GPS定位技术来进行变形监测时虽然可以同时测定点的三维位移，但垂直位移的精度一般不如水平位移的精度好，且自动化程度低，人工劳动强度大，不能实现实时监测。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种基于全站仪的滑坡位移三维监测系统，解决现有技术中水平位移和垂直位移不能同时监测的技术问题，能够提高监测实时性，能够提高监测精度。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：一种基于全站仪的滑坡位移三维监测系统，包括固定安装在滑坡后壁上的第一激光反射装置、第二激光反射装置以及一个安装在滑坡体上的全站仪，所述全站仪位于两个激光反射装置之间，并且两个激光反射装置均朝向全站仪；所述全站仪用于实时采集以下监测数据：全站仪到第一激光反射装置的距离、全站仪到第二激光反射装置的距离、全站仪到第一激光反射装置的仰角以及全站仪到第二激光反射装置的仰角；还包括与所述全站仪通信连接的滑坡位移监测服务器，所述服务器内配置有根据全站仪所检测到的距离和仰角来计算滑坡位移的滑坡位移计算程序。

优选的，所述滑坡位移计算程序按如下步骤执行：

步骤101：获取以下初始数据：第一激光反射装置到第二激光反射装置之间的距离l₁；全站仪到第一激光反射装置的初始距离l₂；全站仪到第二激光反射装置的初始距离l₃；全站仪到第一激光反射装置的初始仰角∠13；全站仪到第二激光反射装置的初始仰角∠22；

步骤102：建立以O为原点的XYZ三轴坐标系，设第一激光反射装置的位置在X轴的B点上，B点与原点O重合；第二激光反射装置在X轴的C点上，B点到C点的距离等于l₁；全站仪的初始位置在三轴坐标系中的A点上；线段BC的长度等于l₂、l₃；A点到B、C两点的仰角分别等于∠13、∠22；