地壳断层三维形变自动监测系统和监测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种地壳断层三维形变自动监测系统，包括由左右两路机器视觉测量单元构成的机器视觉测量装置、由两路激光发射单元构成的激光发射装置、标定台、屏蔽筒和主机；两路激光发射单元布设在断层的一盘两个观测墩，两路机器视觉测量单元布设在断层的另一盘的同一个观测墩，左右两路机器视觉测量单元分别监测各自屏幕上激光光斑标记点的位移；标定监测系统的前后形变、左右形变和上下形变的测量参数后，根据左右两路光斑标记点坐标位移量解算理想的断层三维形变量，再经过补偿得到断层的三维形变。本发明专利技术仅使用一种技术手段即可实现地壳断层三维形变的自动监测，结构简单、成本低，而且可以屏蔽恶劣天气等环境干扰，具有较强的环境适应性。强的环境适应性。强的环境适应性。

【技术实现步骤摘要】
地壳断层三维形变自动监测系统和监测方法


[0001]本专利技术属大地形变测量
，具体涉及地壳断层三维形变测量。

技术介绍

[0002]地震的孕育和发生与地壳形变密切相关，在整个地壳形变体系中，断层形变与强震孕育发生过程最为密切，是了解地震过程和建立有效物理预报机制的关键。因此，需要强化断层近场密集观测，探寻地震过程的物理本质，推进地震预测产生实质性进展。
[0003]上世纪60年代初，根据地震研究的需要，我国开始了跨断层形变观测工作。初期阶段采用大地测量仪器在露天人工施测，用基线尺观测水平分量，用水准仪观测垂直分量，通称短基线、短水准测量。该方案一直沿用下来，数字水准仪取代了光学水准仪，全站仪取代了基线尺，实现了数字化监测。尽管该方案的自动化程度较低，数据连续性和实时性较差，人力成本较高，但是场地建设投入相对较少，仍然是跨断层形变测量的主要手段。
[0004]为了提高观测精度缩短观测周期，以期捕获较短周期前兆信息，建设了一些固定观测台站。上世纪60年代末70年代初，地震研究所成功研制SSY
‑<br/>1型目视伸缩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地壳断层三维形变自动监测系统，包括机器视觉测量装置、激光发射装置、标定台、屏蔽筒和主机；其特征在于，所述机器视觉测量装置包括两路机器视觉测量单元，分别记为A路机器视觉测量单元和B路机器视觉测量单元；两路机器视觉测量单元的结构相同，均分别包括测量单元外壳、相机和屏幕，所述相机通过相机支架安装在所述测量单元外壳内，所述屏幕安装在相机外壳上、并位于所述相机镜头的正前方；所述两路机器视觉测量单元的测量单元外壳安装在标定台上；所述相机的数据线连接至所述主机；所述激光发射装置包括两路激光发射单元，分别记为A路激光发射单元和B路激光发射单元；两路激光发射单元均分别包括基座、激光反射单元外壳和准直激光器，所述激光反射单元外壳安装在所述基座上；所述的准直激光器的数据线连接至所述主机；所述A路机器视觉测量单元和B路机器视觉测量单元架设在所述标定台的工作平台上，所述标定台的工作平台可以实现X
‑
Y
‑
Z三维移动；所述屏蔽筒包括两个屏蔽筒，其中一个屏蔽筒连接在A路机器视觉测量单元的测量单元外壳与A路激光发射单元的激光反射单元外壳之间，另一个屏蔽筒连接在B路机器视觉测量单元的测量单元外壳与B路激光发射单元的激光反射单元外壳之间；所述屏蔽筒用于屏蔽风霜雨雪天气环境干扰。2.根据权利要求1所述的地壳断层三维形变自动监测系统，其特征在于，所述标定台包括由X方向运动精密位移台、Y方向运动精密位移台和Z方向运动精密位移台构成的位置调整装置，所述工作平台与该位置调整装置固连。3.根据权利要求1所述的地壳断层三维形变自动监测系统，其特征在于，所述的X方向运动精密位移台、Y方向运动精密位移台和Z方向运动精密位移台的位移精度为优于0.01mm以上。4.根据权利要求1所述的地壳断层三维形变自动监测系统，其特征在于，所述准直激光器发射稳定形态的圆柱形光束。5.根据权利要求1所述的地壳断层三维形变自动监测系统，其特征在于，所述相机为CMOS或CCD工业相机，所述相机的视场范围不小于50mm
×
50mm，所述相机分辨率优于0.05mm/pixel。6.根据权利要求1所述的地壳断层三维形变自动监测系统，其特征在于，所述主机内安装有用于断层形变解算软件，用于提取标记点、标定测量系统和解算测量数据。7.一种地壳断层三维形变自动监测方法，其特征在于，采用如权利要求1至6任一地壳断层三维形变自动监测系统，并包括以下步骤：步骤一、埋设观测墩：在大地断层的一盘布设观测墩一，在另一盘布设观测墩二和观测墩三，三个观测墩的空间分布呈三角形；步骤二、架设监测系统：在观测墩一上安置标定台，标定台上架设A路机器视觉测量单元和B路机器视觉测量单元；在观测墩二上架设A路激光发射单元，在观测墩三上架设B路激光发射单元；调整两路激光发射单元中的准直激光器发射的激光能够分别照射在各自所属机器视觉测量单元的屏幕上，A路机器视觉测量单元的屏幕记为屏幕A，B路机器视觉测量单元的屏幕记为屏幕B；安
装两个屏蔽筒；接好相机和准直激光器的数据线和电源线；步骤三、标定监测系统，得到三维形变测量参数，包括：3
‑
1)获取光斑图像：所述主机控制A路激光发射单元向A路机器视觉测量单元发射激光束，在屏幕A上形成光斑；控制B路激光发射单元向B路机器视觉测量单元发射激光束，在屏幕B上形成光斑；所述主机控制两个相机启动，拍摄后分别获取屏幕A上的光斑图像和屏幕B上的光斑图像；3
‑
2)提取标记点：使用断层形变解算软件从步骤三获取的光斑图像中提取出光斑中心，并分别作为标记点；3
‑
3)确定监测系统的前后形变测量参数：X方向形变分量标定前：按照步骤3
‑
1)先获取屏幕A上的光斑图像I
l1
和屏幕B上的光斑图像I
r1
；调整标定台的X方向运动精密位移台产生一个已知的前后运动量X，按照步骤3
‑
1)再次获取获取屏幕A上的光斑图像I
l1
'和屏幕B上的光斑图像I
r1
'；按照步骤3
‑
2)分别提取上述光斑图像I
l1
、光斑图像I
r1
、光斑图像I
l1
'和光斑图像I
r1
'中的标记点坐标C
l1
(x
l1
,y
l1
)、C
r1
(x
r1
,y
r1
)、C
l1
'(x
l1
',y
l1
')和C
r1
'(x
r1
',y
r1
')；得到A路机器视觉测量单元中标记点横坐标位移量为Δx
l1
＝x
l1
'
‑
x
l1
，纵坐标位移量为Δy
l1
＝y
l1
'
‑
y
l1
；B路机器视觉测量单元中标记点横坐标位移量为Δx
r1
＝x
r1
'
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏国营，马庆尊，韩勇，武艳强，何庆龙，景琦，吕传振，曹振柯，刘志行，
申请(专利权)人：中国地震局第一监测中心，
类型：发明
国别省市：