一种用于基坑监测和散货堆体计算的雷达测绘装备及方法技术

本发明专利技术提供了一种用于基坑变形监测和散货堆体计算的雷达测绘装备，包括塔架、设置在所述塔架顶端的远程控制旋转盘、设置在所述远程控制旋转盘上的水平旋转摆臂，所述水平旋转摆臂的一端设有测绘设备，所述水平旋转摆臂的另一端设有使得所述测绘设备保持水平的配重块；所述测绘设备包括惯性导航设备、通过支撑杆安装在所述惯性导航设备上的GNSS天线、设置在所述惯性导航设备一端的激光雷达设备、设置在所述惯性导航设备另一端的数据采集机柜、设置在所述数据采集机柜上的RTK天线；所述惯性导航设备，用于记录测绘设备在运动过程中姿态信息，并结合所述GNSS天线的卫星定位数据计算基坑或散货堆体点云数据的三维空间位置。基坑或散货堆体点云数据的三维空间位置。基坑或散货堆体点云数据的三维空间位置。

【技术实现步骤摘要】
一种用于基坑监测和散货堆体计算的雷达测绘装备及方法


[0001]本专利技术涉及测绘领域，尤其涉及一种用于基坑监测和散货堆体计算的雷达测绘装备及方法。

技术介绍

[0002]激光雷达是发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。已经成熟应用于汽车自动驾驶、车载、飞机载移动测量，是城市和区域性大面积地形图制作的重要测绘手段之一，其精度在约束条件较好的情况下可以达到0.1m之内，甚至更高。
[0003]基坑监测是地铁工程、高层建筑工程建设中的重要且必不可少工作。传统的监测方法为在基坑开挖以后，人为采用地面全站仪水准仪等常规测量仪器对基坑周围和基坑基底的地形位移变化进行定期测量，以观察其位移变化，一旦超过限值，即采取预警和处理工作，避免塌方等事故的发生。虽然常规地面测量方法比较成熟且测量精度较高，但耗时耗力且作业环境差，作业过程中受人为测绘水平不一、点位分布稀疏、和工程中其他任务和设施冲突等影响，效率较为低下。
[0004]堆体方量计算是工程建设、矿场、散货物流港口中的常规任务，特别是在矿场内和散货港口，货物吞吐量较大，准确的堆体的体积方量计算具有重要的价值。由于堆场内的货物不规则堆放，高度较高时候，货物松散时候，人为使用常规测量仪器攀爬具有一定的危险，且较为困难，难以准确量取堆体体积。
[0005]本专利技术针对基坑测绘监测和散货体积方量测绘需求，专利技术一种用于基坑监测和散货堆体计算的雷达测绘装备及方法以实现区域内地形地貌和堆放物体积的快速获取。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是在基坑和堆体测量中人为测量耗时耗力，效率低效，作业环境差，且容易受人为测绘水平不一、点位分布稀疏、和工程中其他任务和设施冲突等影响，本专利技术提供了一种用于基坑监测和散货堆体计算的雷达测绘装备及方法来解决上述问题。
[0007]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于基坑变形监测和散货堆体计算的雷达测绘装备，包括塔架、设置在所述塔架顶端的远程控制旋转盘、设置在所述远程控制旋转盘上的水平旋转摆臂，所述水平旋转摆臂的一端设有测绘设备，所述水平旋转摆臂的另一端设有使得所述测绘设备保持水平的配重块；所述测绘设备包括惯性导航设备、通过支撑杆安装在所述惯性导航设备上的GNSS天线、设置在所述惯性导航设备一端的激光雷达设备、设置在所述惯性导航设备另一端的数据采集机柜、设置在所述数据采集机柜上的RTK天线；所述惯性导航设备，用于记录测绘设备在运动过程中姿态信息，并结合所述GNSS天线的卫星定位数据计算基坑或散货堆体点云数据的三维空间位置；所述GNSS天线，用于接收卫星定位信号，且实时差分解算在水平旋转摆臂旋转过程中整个测绘设备所处的空间位置；所述激光雷达设备，在所述水平旋转摆臂的带动下获得以所述远程控制旋转盘
为中心的三维空间数据；所述数据采集机柜，集成有采集并控制所述激光雷达设备、所述GNSS天线、所述惯性导航设备和所述RTK天线的模块；所述RTK天线为无线网络数据传输天线，用于接收所述GNSS天线差分信号，并将激光雷达设备的数据、惯性导航设备的数据、GNSS天线的差分解算数据传输到地面数据处理站。
[0008]进一步地：用于基坑变形检测时测绘区域内的地面及基坑设有强反射靶标点。
[0009]进一步地：所述激光雷达设备为单线旋转雷达。
[0010]进一步地：所述远程控制旋转盘内设有电机，并可在远程控制下匀速转动。
[0011]进一步地：用于散货堆体测量，散货堆体方量的计算方法包括，step1，所述远程控制旋转盘带动所述水平旋转摆臂旋转进而带动所述测绘设备旋转测绘，测得区域地形地貌，并建初始三维空间位置数据，作为基础数据；Step2，测绘区域内散货堆体方量变化后，测绘设备再次旋转测绘，并建立变化后的三维空间位置数据，作为变动数据；Step3，对变动数据和基础数据进行差值计算，获得散货堆体体积变化量。
[0012]进一步地：用于计算基坑变形监测的计算方法包括，step1，所述远程控制旋转盘带动所述水平旋转摆臂旋转进而带动所述测绘设备旋转测绘，测得强反射靶标点的位置，并建立初始三维空间位置数据，作为基础数据；Step2，定期对测绘区域内地面和基坑进行测绘设备旋转测绘，测得强反射靶标点的位置，并建立定期的三维空间位置数据，作为定期数据；Step3，将定期数据和初始数据进行比较，确定地面和基坑的整体三维空间变化曲线。
[0013]本专利技术的有益效果是：1、相对于人为测量方法，本装备具有作业效率高、自动化程度高、成果准确度高、成果数据整体性更好等特点；2、解决了在散货堆体体积方量测绘计算和基坑监测中常规测量手段通视受阻问题，可以快速完成限定范围的地形地貌三维空间位置数据快速和多频次获取；3、将移动测量激光雷达测绘技术更广泛地应用于散货堆体体积测量和工程建设测绘监测中；4、与无人机航空雷达测绘相比，本设计点云密度更密、精度更高、平台更稳定，操作更加便捷和安全，可以满足多频次的自动化测绘监测。
附图说明
[0014]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0015]图1是本专利技术的结构示意图；图2是塔架和水平旋转摆臂的结构示意图；图3是图2的局部放大图；图4是三维点云数据的俯视图；图5是变形监测特征点选点云图；图6扫描后得到的点云图；图7是三角网格示意图；图8是点云生成的高级模型图；图9是三维点云地形地物数据图。
[0016]图中1、塔架，2、远程控制旋转盘，3、水平旋转摆臂，4、测绘设备，5、配重块，6、惯性
导航设备，7、支撑杆，8、GNSS天线，9、激光雷达设备，10、数据采集机柜，11、RTK天线，12、强反射靶标点，13、地面，14、基坑，15、散货堆体。
具体实施方式
[0017]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。相反，本专利技术的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
[0018]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0019]此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于基坑变形监测和散货堆体计算的雷达测绘装备，包括塔架（1）、设置在所述塔架（1）顶端的远程控制旋转盘（2）、设置在所述远程控制旋转盘（2）上的水平旋转摆臂（3），其特征在于：所述水平旋转摆臂（3）的一端设有测绘设备（4），所述水平旋转摆臂（3）的另一端设有使得所述测绘设备（4）保持水平的配重块（5）；所述测绘设备（4）包括惯性导航设备（6）、通过支撑杆（7）安装在所述惯性导航设备（6）上的GNSS天线（8）、设置在所述惯性导航设备（6）一端的激光雷达设备（9）、设置在所述惯性导航设备（6）另一端的数据采集机柜（10）、设置在所述数据采集机柜（10）上的RTK天线（11）；所述惯性导航设备（6），用于记录测绘设备（4）在运动过程中姿态信息，并结合所述GNSS天线（8）的卫星定位数据计算基坑（14）或散货堆体（15）点云数据的三维空间位置；所述GNSS天线（8），用于接收卫星定位信号，且实时差分解算在水平旋转摆臂（3）旋转过程中整个测绘设备（4）所处的空间位置；所述激光雷达设备（9），在所述水平旋转摆臂（3）的带动下获得以所述远程控制旋转盘（2）为中心的三维空间数据；所述数据采集机柜（10），集成有采集并控制所述激光雷达设备（9）、所述GNSS天线（8）、所述惯性导航设备（6）和所述RTK天线（11）的模块；所述RTK天线（11）为无线网络数据传输天线，用于接收所述GNSS天线（8）差分信号，并将激光雷达设备（9）的数据、惯性导航设备（6）的数据、GNSS天线（8）的差分解算数据传输到地面（13）数据处理站。2.根据权利要求1所述的一种用于基坑变形监测和散货堆体计算的雷达测绘装备，其特征在于：用于基坑（14）变...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫胜，李丰荣，余小坡，张维军，白敬辉，秦海超，李赛赛，关敬，王江波，吕迎飞，陈鹏，刘国希，杨可可，齐国斌，赵鹏飞，赵阳，赵海波，刘国明，张桂生，吴松涛，肖阳，
申请(专利权)人：闫胜，
类型：发明
国别省市：