[发明专利]一种喀斯特洞穴石笋沉积监测方法

权利要求书

1.一种喀斯特洞穴石笋沉积监测方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

（1）选择三维激光扫描仪：选择Leica三维扫描仪，扫描距离精度不小于1.2mm+10ppm；

（2）布设标靶控制网：首先根据扫描单根石笋确定扫描区域，围绕扫描区域布设控制标靶，保证相邻架站之间至少有两个公共点，标靶布设要求上下、左右摆放错落，架站次数确保扫描石笋顶面盲区能够扫描，第一次扫描时将布设标靶固定，后期扫描均参照固定标靶进行扫描；

（3）扫描仪架设与石笋扫描：沿监测区域固定旋转架并做好位置标记，将扫描仪安装在旋转架上进行扫描，并扫描固定标靶，架站时调整扫描仪底部的调平架的旋钮使扫描仪处于水平位置，扫描时采用Remote Control via Apple的平板电脑进行远程操控，并在iPadPro上实时查看扫描的进度和接收的数据；

（4）点云拼接：扫描完成后将图像数据导入Cyclone软件，在Cyclone软件中对点云数据以公共标靶为参照进行自动拼接，并检验数据误差，整体拼接误差控制在1mm以内；

（5）监测周期与扫描频次：石笋沉积监测周期为至少2个水文年，按月或季度进行多次扫描监测，获取连续的动态监测点云数据；

（6）石笋沉积动态监测分析：将不同月份或季度的三维激光点云数据通过LeicaCloudWorx插件加载到3DReshaper第三方软件中，对多期三维点云数据进行两两比较分析，根据软件中分析导入生成的三维模型的表面积、体积、生长高度的变化量，获得监测石笋的高度和体积变化量，并出相应的统计报表，根据逐月数据或季度数据和石笋沉积生长量绘制生长曲线；

（7）石笋沉积质量变化监测：根据单根石笋进行平均取样，带回实验室进行密度试验，求得平均密度，与步骤（6）中获得的体积变化相乘，计算监测石笋的沉积质量，并制作相应的统计报表或变化曲线。

2.根据权利要求1所述的一种喀斯特洞穴石笋沉积监测方法，其特征在于：步骤（3）中旋转架包括环形转动板（1）、十字交叉滚子轴承（2）、内环齿轮（3）、环形支撑台面（4）、支撑腿（5）和主动齿轮（7），环形支撑台面（4）固定连接在多根支撑腿（5）上，环形转动板（1）通过十字交叉滚子轴承（2）连接到环形支撑台面（4）上，内环齿轮（3）固定连接在环形转动板（1）上且位于环形转动板（1）内侧面处，主动齿轮（7）与内环齿轮（3）相啮合，主动齿轮（7）固定连接在步进电机（8）的电机轴上，步进电机（8）固定连接在环形支撑台面（4）上。

3.根据权利要求2所述的一种喀斯特洞穴石笋沉积监测方法，其特征在于：每根支撑腿（5）包括上套管（9）和下嵌管（10），下嵌管（10）上端插入到上套管（9）内并在连接处采用锁定机构锁紧。

4.根据权利要求3所述的一种喀斯特洞穴石笋沉积监测方法，其特征在于：多根上套管（9）采用上下两排加固环（11）固定连接。

5.根据权利要求2所述的一种喀斯特洞穴石笋沉积监测方法，其特征在于：环形转动板（1）上安装有固定板（6），固定板（6）上设置有连接扫描仪接口。

6.根据权利要求2所述的一种喀斯特洞穴石笋沉积监测方法，其特征在于：环形支撑台面（4）上安装有圆形光栅尺（12），圆形光栅尺（12）的读数头固定连接在环形转动板（1）上。

7.根据权利要求3所述的一种喀斯特洞穴石笋沉积监测方法，其特征在于：锁定机构包括锁定螺母（13），上套管（9）下端设置管螺纹部，管螺纹部设置U型缺口（14），锁定螺母（13）螺旋连接在管螺纹部上。

8.根据权利要求2所述的一种喀斯特洞穴石笋沉积监测方法，其特征在于：步进电机（8）连接到控制器，控制器连接有圆形光栅尺（12），控制器通过无线模块连接到便携式终端。