一种基于遥感技术的隧道岩层多点位移同步监测的方法技术

本发明专利技术涉及隧道监测技术领域，公开了一种基于遥感技术的隧道岩层多点位移同步监测的方法，通过在隧道围岩壁上布置多个监测点，利用CCD相机对隧道围岩壁的监测点进行拍照，获取的监测点的初始图像信息和每个时刻对应的图像信息，在计算机的分析软件中计算获取每个拍照时刻下监测点相对于其初始位置的位移量，从而实现对隧道岩层多点位移同步监测。本发明专利技术采用遥感技术对隧道断面进行多点位移同步无接触式监测，规避了对隧道断面产生人工干扰的问题，监测流程简单，无需人工记录，也减少了人工工作量；再利用软件进行同一时刻每连续四个监测点进行曲线拟合，根据相关指数的大小确定前期岩层扰动预警，进行隧道沿位移风险监测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于遥感技术的隧道岩层多点位移同步监测的方法
本专利技术涉及隧道监测
，具体涉及一种基于遥感技术的隧道岩层多点位移同步监测的方法。
技术介绍
现阶段岩土工程监测特别是隧道工程施工过程中监测相关的仪器设备多采用沉降仪、测斜仪、全站仪、水准仪等。这些技术方法均具有点式测量特点，测点稀疏；而且在实际工作中，常规的监测技术多数仍不能实现实时监测，监控量测工作流程需要经过现场实测、现场记录、手工录入电脑，然后通过第三方软件来进行数据的管理和计算，存在流程繁琐、工作量大、成果及时性差等缺点，难以实现对被测对象的全方位监控。
技术实现思路
基于以上问题，本专利技术提供一种基于遥感技术的隧道岩层多点位移同步监测的方法，采用遥感技术对隧道断面进行多点位移同步无接触式监测，规避了对隧道断面产生人工干扰的问题，监测流程简单，无需人工记录，也减少了人工工作量；再利用软件进行同一时刻每连续四个监测点进行曲线拟合，根据相关指数的大小确定前期岩层扰动预警，进行隧道沿位移风险监测。为解决以上技术问题，本专利技术提供了一种基于遥感技术的隧道岩层多点位移同步监测的方法，包括如下步骤：S1：根据隧道施工进程，确定选择隧道围岩监测区域，在选定的隧道围岩壁上布置多个监测点；S2：在隧道围岩监测区域附近接近隧道顶部及检测区域对应的隧道底部边缘位置设置固定支架，并在固定支架上安装用于拍摄监测点的CCD相机；S3：CCD相机安装好后，对隧道围岩壁的监测点初始位置进行拍照，获取隧道围岩壁上所有监测点的初始位置信息图像，然后利用CCD相机对隧道围岩壁上的监测点进行间隔拍照，获取每个拍照时刻隧道围岩壁上监测点的分布图像；然后将获取的初始图像信息和每个时刻对应的图像信息实时传递至计算机的分析软件；S4：在计算机的分析软件中将每个监测点的分布图像与初始图像上的监测点初始位置信息图像进行对比计算，再通过比例计算获取每个拍照时刻下监测点相对于其初始位置的位移量，其中隧道底部边缘的固定支架上的CCD相机用于计算监测点在水平面上的位移量，靠近隧道顶部的固定支架上的CCD相机用于计算监测点在竖直方向上的位移量；从而实现对隧道岩层多点位移同步监测；S5：根据步骤S4中测得的各个监测点的位移量，以每连续四个监测点的相对位置为横坐标，位移量为纵坐标，建立坐标系，采用最小二乘法对同一时刻每连续四个监测点位移量进行二项式拟合，通过判断拟合的位移量曲线表达式的相关指数R2的值来进行前期岩层扰动预警，在相关指数R2小于0.7时，此时进行岩层前期岩层扰动预警。进一步地，步骤S1中采用在隧道围岩监测区域喷涂荧光点作为监测点。进一步地，固定支架安装后，在固定支架上设置位于CCD相机拍照范围内的参照点。进一步地，步骤S4中计算机分析软件的分析过程为：分别将每次传输的图像信息与初始图像信息进行测量，计算出图像中同一个监测点在拍照的时刻相对初始图像中的相对位移，然后经比例换算，计算出每个监测点在拍照时刻相对于初始位置的位移量。进一步地，计算机设置有报警装置，通过在计算机的分析软件内设置监测点位移上限阈值，当计算出的监测点的位移量超过设定的报警阈值时，计算机向报警装置发出控制信号，报警装置接收到控制信号后发出报警声。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术采用遥感技术对隧道断面进行多点位移同步无接触式监测，规避了对隧道断面产生人工干扰的问题，监测流程简单，无需人工记录，也减少了人工工作量；再利用软件进行同一时刻每连续四个监测点进行曲线拟合，根据相关指数的大小确定前期岩层扰动预警，进行隧道沿位移风险监测。附图说明图1为实施例中隧道围岩监测区域断面结构示意图；其中，1、监测点；2、固定支架；3、CCD相机。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。实施例：参见图1，一种基于遥感技术的隧道岩层多点位移同步监测的方法，包括如下步骤：S1：根据隧道施工进程，确定选择隧道围岩监测区域，在选定的隧道围岩壁上布置多个监测点1；对于监测点1的选择，是根据工程的实际隧道围岩的地址状况而定；如在洞口附近围岩较差，需要进行重点监测；还有就是隧道围岩拱顶、一次衬砌混凝土以及围岩松散堆积的地方，这些都是重点监测项目，需要在这些位置进行重点布置监测点1；其余地点也需要根据标准要求进行布置。S2：在隧道围岩监测区域附近接近隧道顶部及检测区域对应的隧道底部边缘位置设置固定支架2，并在固定支架2上安装用于拍摄监测点1的CCD相机3；S3：CCD相机3安装好后，对隧道围岩壁的监测点1初始位置进行拍照，获取隧道围岩壁上所有监测点1的初始位置信息图像，然后利用CCD相机3对隧道围岩壁上的监测点1进行间隔拍照，获取每个拍照时刻隧道围岩壁上监测点1的分布图像；然后将获取的初始图像信息和每个时刻对应的图像信息实时传递至计算机的分析软件；S4：在计算机的分析软件中将每个监测点1的分布图像与初始图像上的监测点1初始位置信息图像进行对比计算，再通过比例计算获取每个拍照时刻下监测点1相对于其初始位置的位移量，其中隧道底部边缘的固定支架2上的CCD相机3用于计算监测点1在水平面上的位移量，靠近隧道顶部的固定支架2上的CCD相机3用于计算监测点1在竖直方向上的位移量；从而实现对隧道岩层多点位移同步监测。S5：根据步骤S4中测得的各个监测点1的位移量，以每连续四个监测点1的相对位置为横坐标，位移量为纵坐标，建立坐标系，采用最小二乘法对同一时刻每连续四个监测点1位移量进行二项式拟合，通过判断拟合的位移量曲线表达式的相关指数R2的值来进行前期岩层扰动预警，在相关指数R2小于0.7时，此时进行岩层前期岩层扰动预警。在实施例中，通过在隧道围岩监测区域布置监测点1，隧道围岩监测区域对应的隧道底部设置固定支架2用以固定CCD相机3，CCD相机3安装至固定支架2上，并调整CCD相机3的摄像头，使通过隧道围岩监测区域内所有的监测点1位于CCD相机3视野内，若监测区域过大不能使所有监测点1在同一个CCD相机3视野内，则可采用多台CCD相机3进行分区拍摄，保证能获取监测区域内所有的监测点1；CCD相机3在监测过程中应始终保持相对静止状态。利用CCD相机3进行隧道围岩监测区的第一次拍摄，获取监测区域内监测点1的初始位置信息图像；然后利用CCD相机3对隧道围岩壁上的监测点1进行间隔拍照，时间间隔可自由设置，或根据工程检测间隔时间需要进行设定。在获取每个拍照时刻隧道围岩壁上监测点1的分布图像后，将获取的初始位置信息图像和每个时刻对应的分布图像通过有线或者无线方式实时传递至计算机的分析软件；通过分析软件进行某一拍照时刻的监测点1分布图像与初始位置信息图像进行对比计算，获得图像上每个监测点1的位移量，再通过比例计算出监测点1在隧道围岩壁上的实际位移量。计算过程中，隧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于遥感技术的隧道岩层多点位移同步监测的方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1：根据隧道施工进程，确定选择隧道围岩监测区域，在选定的隧道围岩壁上布置多个监测点(1)；/nS2：在隧道围岩监测区域附近接近隧道顶部及检测区域对应的隧道底部边缘位置设置固定支架(2)，并在固定支架(2)上安装用于拍摄监测点(1)的CCD相机(3)；/nS3：CCD相机(3)安装好后，对隧道围岩壁的监测点(1)初始位置进行拍照，获取隧道围岩壁上所有监测点(1)的初始位置信息图像，然后利用CCD相机(3)对隧道围岩壁上的监测点(1)进行间隔拍照，获取每个拍照时刻隧道围岩壁上监测点(1)的分布图像；然后将获取的初始图像信息和每个时刻对应的图像信息实时传递至计算机的分析软件；/nS4：在计算机的分析软件中将每个监测点(1)的分布图像与初始图像上的监测点(1)初始位置信息图像进行对比计算，再通过比例计算获取每个拍照时刻下监测点(1)相对于其初始位置的位移量，其中隧道底部边缘的固定支架(2)上的CCD相机(3)用于计算监测点(1)在水平面上的位移量，靠近隧道顶部的固定支架(2)上的CCD相机(3)用于计算监测点(1)在竖直方向上的位移量；从而实现对隧道岩层多点位移同步监测；/nS5：根据步骤S4中测得的各个监测点(1)的位移量，以每连续四个监测点(1)的相对位置为横坐标，位移量为纵坐标，建立坐标系，采用最小二乘法对同一时刻每连续四个监测点(1)位移量进行二项式拟合，通过判断拟合的位移量曲线表达式的相关指数R...

【技术特征摘要】
1.一种基于遥感技术的隧道岩层多点位移同步监测的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：根据隧道施工进程，确定选择隧道围岩监测区域，在选定的隧道围岩壁上布置多个监测点(1)；
S2：在隧道围岩监测区域附近接近隧道顶部及检测区域对应的隧道底部边缘位置设置固定支架(2)，并在固定支架(2)上安装用于拍摄监测点(1)的CCD相机(3)；
S3：CCD相机(3)安装好后，对隧道围岩壁的监测点(1)初始位置进行拍照，获取隧道围岩壁上所有监测点(1)的初始位置信息图像，然后利用CCD相机(3)对隧道围岩壁上的监测点(1)进行间隔拍照，获取每个拍照时刻隧道围岩壁上监测点(1)的分布图像；然后将获取的初始图像信息和每个时刻对应的图像信息实时传递至计算机的分析软件；
S4：在计算机的分析软件中将每个监测点(1)的分布图像与初始图像上的监测点(1)初始位置信息图像进行对比计算，再通过比例计算获取每个拍照时刻下监测点(1)相对于其初始位置的位移量，其中隧道底部边缘的固定支架(2)上的CCD相机(3)用于计算监测点(1)在水平面上的位移量，靠近隧道顶部的固定支架(2)上的CCD相机(3)用于计算监测点(1)在竖直方向上的位移量；从而实现对隧道岩层多点位移同步监测；
S5：根据步骤S4中测得的各个监测点(1)的位移量，以每连续四个监测点(1)的相对位置为横坐标，位移量为纵坐标，建立坐...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢保东，史永亮，李忠良，文宇，杜伟丽，孙利鹏，甘志涛，腾明，朱欢虎，胡晓东，
申请(专利权)人：中铁十六局集团路桥工程有限公司，中铁十六局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11