[发明专利]一种高陡边坡危岩运动轨迹测量及坡段参数计算方法

说明书

本发明提供一种高陡边坡危岩运动轨迹测量及坡段参数计算方法，包括：步骤一、利用无人机对目标边坡进行地形扫描，初步判断危岩潜在的运动轨迹；步骤二、根据步骤一所得危岩潜在的运动轨迹在边坡不同高程分别设置无人机机群，然后在边坡表面释放危岩，无人机机群实时拍摄危岩运动中的照片，计算危岩的动态轨迹并获得危岩的位置，绘制危岩的运动轨迹～时间关系图；步骤三、计算危岩运动轨迹上的实时速度；步骤四、根据危岩运动轨迹上的实时速度反算边坡不同坡段的滚动摩擦系数和碰撞恢复系数。本发明能高效、准确测量危岩实时运动轨迹和速度，进而通过公式反算边坡不同坡段的滚动摩擦系数和碰撞恢复系数，极大提高危岩运动模拟的准确性和可靠性。

技术领域

本发明涉及边坡防治领域，具体是一种高陡边坡危岩运动轨迹测量及坡段参数计算方法，可准确测量危岩实时运动轨迹和速度，计算边坡的滚动摩擦系数和碰撞恢复系数，准确模拟危岩的运动轨迹。

背景技术

边坡危岩运动研究主要分为两种方法：以试验为主的经验方法和以数学计算为主的理论方法。室内物理模型试验存在模型材料难以反映实际岩体参数的局限性，相比而言，现场试验研究具有准确、客观等特点，是确定危岩运动计算中基本物理参数的重要手段。现有的现场试验技术均在危岩上安装传感器，通过记录传感器的位置来获取危岩的运动轨迹。由于危岩在运动过程中的速度较大，特别是在高陡边坡中，危岩与岩面的撞击极易导致传感器损坏或失效。另外，现有的危岩预警技术如光敏式传感器或九轴传感器等均不能获取危岩的动态轨迹及速度。

理论计算方法主要是采用计算机软件如Rockfall辅助模拟危岩的运动轨迹，边坡不同坡段的滚动摩擦系数R_f、法向恢复系数R_N和切向恢复系数R_T是决定模拟结果的重要参数，以上三个参数主要是根据边坡坡面的地质力学性质进行经验估算，使得数值模拟结果具有很大的不确定性。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提出一种高陡边坡危岩运动轨迹测量及坡段参数计算方法，能高效、准确测量危岩实时运动轨迹和速度，进而通过公式反算边坡不同坡段的滚动摩擦系数和碰撞恢复系数，极大提高危岩运动模拟的准确性和可靠性。

本发明采用的技术方案如下：

一种高陡边坡危岩运动轨迹测量及坡段参数计算方法，包括如下步骤：

步骤一、利用无人机对目标边坡进行地形扫描，根据无人机扫描的图片建立目标边坡的三维点阵模型，根据三维点阵模型辨识危岩潜在发育的区域并初步判断危岩潜在的运动轨迹；

步骤二、根据步骤一所得危岩潜在的运动轨迹在边坡不同高程分别设置无人机机群，然后在边坡表面释放危岩，无人机机群实时拍摄危岩运动中的照片，通过双目立体视觉原理计算危岩的动态轨迹并获得危岩的位置，绘制危岩的运动轨迹～时间关系图；

步骤三、计算危岩运动轨迹上的实时速度；

步骤四、根据危岩运动轨迹上的实时速度反算边坡不同坡段的滚动摩擦系数和碰撞恢复系数。

进一步的，所述步骤一中在目标边坡附近设置为无人机提供定位信息的RTK基准站，通过与无人机无线通信的电脑控制无人机对危岩所在边坡进行扫描，根据无人机扫描的图片采用3D建模软件建立目标边坡的三维点阵模型。

进一步的，所述步骤二具体实施过程包括：

步骤201、设置无人机机群

无人机机群根据步骤一所得危岩潜在的运动轨迹的左右两侧，边坡每间隔50m高程设置两个无人机，无人机与地面的垂直距离50m，无人机间距50m，RTK基准站与无人机连接进行定位，操控电脑与无人机连接进行控制；

步骤202、危岩释放与实时测量