道路变形监测方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种道路变形监测方法及系统，属于地表沉降面监测技术领域，包括：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，格网数据包括坐标和高差；全站仪对各格网交点的格网数据进行预处理，得到各格网交点当前的高差之差；全站仪将各格网交点当前的高差之差与各格网交点在上一时间段的高差之差相减，得到原始数据；全站仪向监测终端输出原始数据；监测终端利用克里金插值法对原始数据进行DEM建模，建立三维模型；监测终端向三维模型输入预设坐标，输出预设坐标对应的高差。本发明专利技术能够对运营道路形变进行无损、自动化监测。

【技术实现步骤摘要】
道路变形监测方法及系统
本专利技术涉及地表沉降面监测
，尤其是涉及一种道路变形监测方法方法及系统。
技术介绍
运营道路，如高速公路、城市干线、城际干线、公路隧道以及机场跑道、滑行道等，在长期使用中由于自然环境或人为环境(例如施工)的影响，对道路本身造成一定影响，使得路面发生变形，直接影响交通运行畅通及行车安全，甚至造成人员伤亡，也会对相关地面建筑造成不良影响。因此，需要对运营中的道路进行地表变形监测预警。目前，现有的常规监测方法需在测区设置监测点，对路面会造成轻微的破坏，在如机场跑道、滑行道这样的道面则不具备设置条件，且不能实现自动化监测。
技术实现思路
本专利技术目的一是提供一种道路变形监测方法，能够对运营道路形变进行无损、自动化监测。本专利技术的上述专利技术目的一是通过以下技术方案得以实现的：一种道路变形监测方法，包括：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行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。通过采用上述技术方案，引入地形分析的方法，结合自动无损监测技术的应用，对获取的监测数据进行建模，通过插值的方法输出描述更为清晰的沉降数据，实现对运营道路形变进行无损、自动化的监测，提高路面沉降的监测精度。本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：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，包括：通过测定多个区域控制点的三维坐标以确定所述待监测区域；将所述待监测区域按设定值划分为格网；根据所述区域控制点，正反算计算出各格网交点的三维坐标；计算测站点与每个格网交点的水平角和竖直角，根据每个格网交点的水平角和竖直角自动旋转到该角度上，使用免棱镜测量所述测站点到各格网交点的距离，通过测得的距离，计算出各格网交点当前的高程。通过采用上述技术方案，通过计算各格网交点当前的高程，可以使用其高程数据进行后续的步骤。本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述全站仪计算各格网交点当前的高差之差，包括：根据所述各格网交点的高程，计算各格网交点与所述测站点之间的高差；在所述格网外设置基准点，计算基准点与所述测站点之间的高差；将所述各格网交点与所述测站点之间的高差减去所述基准点与所述测站点之间的高差，得到各格网交点当前的高差之差。通过采用上述技术方案，通过基准点的设置可以减小测量误差，提高原始数据的精度。本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：还包括：所述全站仪对所述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。通过采用上述技术方案，通过大气改正、测站位移修正这些方式对格网数据进行预处理，以减小或消除误差，提高全站仪的测量精度。本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述大气改正的公式为：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。通过采用上述技术方案，根据温度、气压、湿度这些导致大气折光影响激光测距精度的参数设计大气改正公式，可以提高全站仪自动化监测精度。本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述全站仪对所述各格网交点的格网数据进行测站水平位移修正，包括：采用后方交会法设置所述测站点的坐标，并当所述测站点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。通过采用上述技术方案，通过后方交会法可以帮助观察测站点是否发生水平位移，解决测站点水平位移的问题。本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：在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之后，还包括：提取任一沉降槽断面上的变形量，即沉降值，计算所述沉降槽断面面积，再计算沉降槽体积。通过采用上述技术方案，通过计算沉降槽的面积与体积可以使监测人员能够更直观的监测沉降量。本专利技术目的二是提供一种道路变形监测系统，能够对运营道路形变进行无损、自动化监测。本专利技术的上述专利技术目的二是通过以下技术方案得以实现的：一种道路变形监测系统，包括：全站仪和监测终端；其中，所述全站仪包括：第一计算模块，用于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；第二计算模块，用于计算各格网交点当前的高差之差；第三计算模块，用于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；以及，第一输出模块，用于所述全站仪向监测终端输出所述原始数据；所述监测终端包括：建模模块，用于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行DEM建模，建立三维模型；以及，第二输出模块，用于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。通过采用上述技术方案，引入地形分析，结合自动无损监测技术的应用，对获取的监测数据进行建模，通过插值的方法输出描述更为清晰的沉降数据，实现对运营道路形变进行无损、自动化的监测，提高路面沉降的监测精度。综上所述，本专利技术包括以下至少一种有益技术效果：1.引入地形分析的方法，结合自动无损监测技术的应用，对获取的监测数据进行建模，通过插值的方法输出描述更为清晰的沉降数据，实现对运营道路形变进行无损、自动化的监测，提高路面沉降的监测精度；2.通过计算沉降槽的面积与体积可以使监测人员能够更直观的监测沉降量。附图说明图1是本专利技术实施例一提供的一种道路变形监测方法的流程示意图。图2是梯形法面积计算曲线图。图3是本专利技术实施例二提供的一种道路变形监测系统的结构框图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例一本实施例提供一种道路变形监测方法，如图1所示，该方法的主要流程描述如下(步骤S101～S106)：步骤S101：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，格网数据包括坐标和高差。通过测定多个区域控制点的三维坐标以确定所述待监测区域；将待监测区域按设定值划分为格网；根据区域控制点，正反算计算出各格网交点的三维坐标；计算测站点与每个格网交点的水平角和竖直角，根据每个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种道路变形监测方法，其特征在于，包括：/n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；/n所述全站仪计算各格网交点当前的高差之差；/n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；/n所述全站仪向监测终端输出所述原始数据；/n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行DEM建模，建立三维模型；/n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。/n

【技术特征摘要】
1.一种道路变形监测方法，其特征在于，包括：
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行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。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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，包括：
通过测定多个区域控制点的三维坐标以确定所述待监测区域；
将所述待监测区域按设定值划分为格网；
根据所述区域控制点，正反算计算出各格网交点的三维坐标；
计算测站点与每个格网交点的水平角和竖直角，根据每个格网交点的水平角和竖直角自动旋转到该角度上，使用免棱镜测量所述测站点到各格网交点的距离，通过测得的距离，计算出各格网交点当前的高程。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述全站仪计算各格网交点当前的高差之差，包括：
根据所述各格网交点的高程，计算各格网交点与所述测站点之间的高差；
在所述格网外设置基准点，计算基准点与所述测站点之间的高差；
将所述各格网交点与所述测站点之间的高差减去所述基准点与所述测站点之间的高差，得到各格网交点当前的高差之差。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：所述全站仪对所述各格网交点的格网数据进行大气改正、测...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟才，彭成山，郑春来，肖国磊，
申请(专利权)人：上海地矿工程勘察有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31