[发明专利]一种应用于浅部砂层地面塌陷隐患监测方法

权利要求书

1.一种应用于浅部砂层地面塌陷隐患监测方法，其特征在于，包括：

在隐患巡查后，采用车载三维探地雷达对疑似隐患路段进行全面普查，确定隐患分布；

采用车载三维探地雷达、管道检测、钻孔验证、三维激光扫描仪对隐患发育程度进行详查，确定地面塌陷隐患监测区；

对所述地面塌陷监测区的影响区进行水准变形、水位、土体分层沉降、地表沉降监测；

采用全站仪实时监测地面塌陷隐患监测区的形变趋势；所述全站仪采用徕卡360°小棱镜或反射片作为室外测量设备；

所述采用全站仪实时监测地面塌陷隐患监测区的形变趋势，包括：

所述全站仪对待监测区域自动划分格网并计算各格网交点当前的格网数据，其中，所述格网数据包括坐标和高差；

所述全站仪计算各格网交点当前的高差之差；

所述全站仪将所述各格网交点当前的高差之差与所述各格网交点在上一次的高差之差相减，得到原始数据；

所述全站仪向监测终端输出所述原始数据；

所述监测终端利用狄洛尼三角形法或者克里金插值法对所述原始数据进DEM建模，建立三维模型；

所述监测终端向所述三维模型输入预设坐标，输出所述预设坐标对应的高差，即为所述预设坐标的变形量；

全站仪还应对各格网交点的格网数据进行大气改正、测站水平位移修正和测站垂直位移修正；

其中，大气改正的公式为：

式中，Δd为大气改正，p为气压，t为气温，h为相对湿度，a为1/273.15，x＝(7.5*t/(237.3+t))+0.7857；

测站水平位移修正方式为：采用后方交会法设置测站点的坐标，并当观测墩坐标与上一次坐标的较差超过阀值时，采用新的测站点坐标计算到各格网交点的水平角和垂直角；

还包括：采用全站仪对所述三维激光扫描仪的扫描精度进行验证。

2.根据权利要求1所述的一种应用于浅部砂层地面塌陷隐患监测方法，其特征在于，所述采用全站仪对所述三维激光扫描仪的扫描精度进行验证，包括：

按预设间距设置至少三个地面监测点，距离所述测站点最近的地面监测点与所述测站点之间设置至少一个标靶，相邻两个地面监测点之间设置至少一个标靶；

以所述测站点为坐标原点，建立独立的全站仪坐标系和扫描仪坐标系；利用所述全站仪测得所述标靶在所述全站仪坐标系下的三维坐标(X,Y,Z)；利用所述三维激光扫描仪对所述标靶进行扫描，提取所述标靶在所述扫描仪坐标系下的三维坐标(x，y，z)；

从距离所述测站点最近的地面监测点与所述测站点之间选取一个标靶，从相邻两个地面监测点之间选取一个标靶，利用最小二乘法计算得到所述全站仪坐标系与所述扫描仪坐标系的旋转矩阵R和平移矩阵T；

利用空间相似变换公式将其他标靶在所述扫描仪坐标系下的三维坐标转换至所述全站仪坐标系下的坐标(x′，y′，z′)；

将相同标靶的三维坐标(x′，y′，z′)与三维坐标(X,Y,Z)进行对比，得到所述标靶在三个轴向的坐标差(△x，△y，△z)，根据点位中误差公式求解所述三维激光扫描仪的点位精度。

3.根据权利要求2所述的一种应用于浅部砂层地面塌陷隐患监测方法，其特征在于，所述标靶采用公共参考球；所述标靶应在扫描范围内均匀分布且高低错落设置。

4.根据权利要求1至3任一项所述的一种应用于浅部砂层地面塌陷隐患监测方法，其特征在于，所述采用三维激光扫描仪对隐患发育程度进行详查，包括：

所述三维激光扫描仪对作业路段进行扫描，获取点云数据；

对所述点云数据进行点云拼接、降噪抽稀、切割处理，得到俯视图和侧视图，筛选出隐患体位置分布；

量测隐患体的特征数据，其中，所述隐患体的特征数据包括隐患体的坐标、长度、深度和表面积；

根据隐患体的特征数据绘制等值线图和三维曲面图，根据相邻等值线的疏密程度直观呈现隐患表象特征分布位置及状态。