本发明专利技术属于测量技术领域，具体涉及一种基于无人机三维激光扫描的地表沉降监测系统、方法、电子设备，旨在解决无人机搭载三维激光扫描设备进行地表沉降监测误差较大的问题。本发明专利技术方法包括：在第一坐标释放并装配全站仪；全站仪瞄准标志点后实时跟踪标志点，获取第一数据；无人机对目标监测区域地表进行三维扫描，获取第一扫描数据；基于第一数据、第一坐标获取第三坐标；基于第三坐标、第一扫描数据，获取得到第二扫描数据；基于第二扫描数据获取目标区域基于世界坐标系的三维模型；与目标区域的历史三维模型进行对比，获取目标区域的地表沉降信息。本发明专利技术实现了地表沉降监测的自动化，通过全天轮候监测，提高了监测效率、频率、精准度。度。度。
【技术实现步骤摘要】
基于无人机三维激光扫描的地表沉降监测系统、方法
[0001]本专利技术属于测量
，具体涉及一种基于无人机三维激光扫描的地表沉降监测系统、方法、电子设备。
技术介绍
[0002]目前地铁修建过程中，地铁盾构施工方法因其土层适用广、施工进度快等优势被广泛运用，但是由于地层物质被挖出，地层深处的应力状态随之发生变化，在施工过程和施工后期总不可避免地会发生地面沉降，引起一系列环境岩土、城市安全等问题。不可避免，只能通过地表沉降监测，及时发现、及时干预是目前较为有效的方法。施工过程中的地表沉降监测相对更为重要，能够使工程人员及时了解到施工对地面的影响，根据监测结果的反馈在施工过程中对施工方法进行不断优化以保证施工过程中周围环境和设施的安全。
[0003]现有的隧道挖掘地表沉降监测技术，要么靠人工，需要设置大量的基准点、监测点进行定期的人工监测，耗时耗力，效率低，监测频率也低，不能很好的满足监测需求；要么采用无人机搭载三维激光扫描设备直接进行扫描，除了扫描设备的误差之外，无人机自身的三维坐标误差也进一步造成的监测数据误差较大的问题。
技术实现思路
[0004]为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决无人机搭载三维激光扫描设备进行地表沉降监测误差较大的问题，本专利技术提出了一种基于无人机三维激光扫描的地表沉降监测系统、方法，通过全站仪减小了无人机自身三维坐标的误差，提高而监测精度。
[0005]本专利技术第一方面，提出了一种基于无人机三维激光扫描的地表沉降监测系统，包括无人机、全站仪、基准桩；所述无人机包括装设于下部云台的三维激光扫描设备、第一固定装置、无线充电接收装置；无人机上设置用于所述全站仪追踪测量的标志点；所述无人机和所述全站仪时钟同步，通过无线通信方式进行信息交互；所述基准桩包括立柱和装设于立柱上的平台，所述平台上设置有第二固定装置、无线充电发射装置；所述无线充电发射装置与所述无线充电接收装置匹配；所述基准桩的基准点位于第二固定装置；所述第一固定装置和/或第二固定装置为磁吸固定装置，用于可分离的固定装配所述全站仪；所述基准桩为一个或多个，为多个时分布设置于地铁隧道地表沉降监测带。
[0006]在一些优选实施例中，所述无线充电发射装置与蓄电池相连。
[0007]在一些优选实施例中，所述基准桩配置有太阳能和/或风能发电装置，用于给所述蓄电池充电。
[0008]本专利技术第二方面，提出了一种基于无人机三维激光扫描的地表沉降监测方法，基
于上述的基于无人机三维激光扫描的地表沉降监测系统，所述地表沉降监测方法包括：步骤S100，装载全站仪的无人机基于第一坐标，到达目标基准桩并释放全站仪至第二固定装置；所述第一坐标为目标基准桩的基准点三维坐标信息；步骤S200，无人机飞离基准桩设定距离将标志点朝向全站仪悬停，全站仪瞄准标志点后实时跟踪标志点，进行第一数据的实时测量，并向无人机发送第一指令；所述第一数据包括全站仪到标志点的水平角、竖直角和距离，以及时钟信息；步骤S300，无人机获取第一指令后以目标基准桩为起始点，按照预设扫描路径对目标基准桩对应的目标监测区域地表进行三维扫描，获取目标监测区域的第一扫描数据；所述第一扫描数据包括无人机坐标系下的三维点云数据、时钟信息；步骤S400，基于第一数据计算无人机相对于基准点三维坐标信息，作为第二坐标，并基于第一坐标、第二坐标获取第三坐标；所述第三坐标为基于全站仪测量数据计算的无人机在世界坐标系下的三维坐标信息；步骤S500，基于第三坐标、第一扫描数据，获取得到第二扫描数据；所述第二扫描数据为世界坐标系下的三维点云数据；步骤S600，基于第二扫描数据获取目标区域基于世界坐标系的三维模型，与目标区域的历史三维模型进行对比，获取目标区域的地表沉降信息。
[0009]在一些优选实施例中，步骤S600之后还包括：步骤S700，获取地表沉降高度大于设定高度阈值、沉降面积大于设定面积阈值区块，输出地表沉降报警信息。
[0010]在一些优选实施例中，地铁隧道地表沉降监测带设置的基准桩为多个，在执行完步骤S600之后，无人机基于所述第一坐标返回当前目标基准桩并挂载全站仪，执行步骤S100。
[0011]在一些优选实施例中，地铁隧道地表沉降监测带设置的基准桩为多个，在执行完步骤S300之后，无人机基于所述第一坐标返回当前目标基准桩并挂载全站仪，执行步骤S100；直至所有基准桩对应监测区域都扫描完毕后，将数据发送至服务器进行步骤S400至步骤S600的数据处理。
[0012]在一些优选实施例中，装载全站仪无人机基于第一坐标，到达目标基准桩的飞行过程中，在距离目标基准桩距离小于设定值之后，全站仪瞄准第二固定装置，实时获取全站仪到第二固定装置的水平角、竖直角和距离，发送至无人机进行降落导引。
[0013]本专利技术第三方面，提出了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个所述处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令用于被所述处理器执行以实现上述的基于无人机三维激光扫描的地表沉降监测方法。
[0014]本专利技术第四方面，提出了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于被所述计算机执行以实现上述的基于无人机三维激光扫描的地表沉降监测方法。
[0015]本专利技术的有益效果：本专利技术通过将全站仪固设于基准点处，实时跟踪监测无人机的飞行位置，获取无
人机的三维坐标信息，消除了无人机自身位置计算误差，以及外部干扰因素带来的自身三维坐标信息的误差，提高了无人机的三维坐标信息的准确度。
[0016]本专利技术通过无人机、全站仪、基准桩组成的系统，实现了地表沉降监测的自动化和无人化，可以进行全天轮候监测，提高了监测效率、频率、精准度，真正做到实时监测、及时发现。
附图说明
[0017]通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1是本专利技术一种实施例的基于无人机三维激光扫描的地表沉降监测流程示意图；图2是本专利技术另一种实施例的基于无人机三维激光扫描的地表沉降监测流程示意图。
具体实施方式
[0018]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合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，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关专利技术相关的部分。
[0020]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0021]本专利技术第一实施例，基于无人机三维激光扫描的地表沉降监测系统，包括无人本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于无人机三维激光扫描的地表沉降监测系统，其特征在于，包括无人机、全站仪、基准桩；所述无人机包括装设于下部云台的三维激光扫描设备、第一固定装置、无线充电接收装置；无人机上设置用于所述全站仪追踪测量的标志点；所述无人机和所述全站仪时钟同步，通过无线通信方式进行信息交互；所述基准桩包括立柱和装设于立柱上的平台，所述平台上设置有第二固定装置、无线充电发射装置；所述无线充电发射装置与所述无线充电接收装置匹配；所述基准桩的基准点位于第二固定装置；所述第一固定装置和/或第二固定装置为磁吸固定装置，用于可分离的固定装配所述全站仪；所述基准桩为一个或多个，为多个时分布设置于地铁隧道地表沉降监测带。2.根据权利要求1所述的基于无人机三维激光扫描的地表沉降监测系统，其特征在于，所述无线充电发射装置与蓄电池相连。3.根据权利要求2所述的基于无人机三维激光扫描的地表沉降监测系统，其特征在于，所述基准桩配置有太阳能和/或风能发电装置，用于给所述蓄电池充电。4.一种基于无人机三维激光扫描的地表沉降监测方法，其特征在于，基于权利要求1
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3任一项所述的基于无人机三维激光扫描的地表沉降监测系统，所述地表沉降监测方法包括：步骤S100，装载全站仪的无人机基于第一坐标，到达目标基准桩并释放全站仪至第二固定装置；所述第一坐标为目标基准桩的基准点三维坐标信息；步骤S200，无人机飞离基准桩设定距离将标志点朝向全站仪悬停，全站仪瞄准标志点后实时跟踪标志点，进行第一数据的实时测量，并向无人机发送第一指令；所述第一数据包括全站仪到标志点的水平角、竖直角和距离，以及时钟信息；步骤S300，无人机获取第一指令后以目标基准桩为起始点，按照预设扫描路径对目标基准桩对应的目标监测区域地表进行三维扫描，获取目标监测区域的第一扫描数据；所述第一扫描数据包括无人机坐标系下的三维点云数据、时钟信息；步骤S400，基于第一数据计算无人机相对于基准点三维坐标信息，作为第二坐标，并基于第一坐标、第二坐标获取第三坐标；所述第三坐标为基于全站仪测量数据计算的无人机在世界坐标系下的三维坐标信息；步骤S500...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨国华，刘生秀，周艳家，刘招伟，吉帅科，王炜，杨建文，王帅，刘张伟，田英利，
申请(专利权)人：中铁电气化局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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