CN103134455B - 地表位移监测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的一方面提出了一种地表位移监测装置，包括：设置在监测区域之外的稳定地表上的GPS基准点处的基准GPS接收机，至少一个设置在监测区域内的监测区GPS监测点处的监测区GPS接收机，以及位移计，位移计的读数端设置到监测区GPS监测点处，位移计的另一端设置在监测区域内的不同于监测区GPS监测点的位移计监测点处，其中，位移计能够测量位移计监测点相对于与其相对应的监测区GPS监测点的位移变化。本发明的另一方面提出了一种地表位移监测方法。根据本发明的装置及方法减少了GPS接收机数量和通信流量，保证了监测精度，同时降低了装置成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种位移监测装置，尤其涉及一种地表位移监测装置。
本发明还涉及一种地表位移监测方法。
背景技术
边坡是岩体、土体等在自然重力或人力作用下形成的具有一定倾斜度的临空面。边坡失稳带来的主要破坏包括崩塌、倾倒、滑坡、岩块流动等。在实际工程中，由于设计或施工不当，或由于地质条件的复杂性，边坡中的一部分坡体会相对于另一部分坡体产生相对位移，以至于丧失原有的稳定性，形成滑坡。同时，随着例如高楼、大厦、大坝、桥梁等大型工程的建设完成和投入使用，其一旦损坏也会给人们带来不可估量的损失。因此，高精度并实时地了解天然块体和工程结构体的变形对防灾减灾、科学研究、工程安全等具有十分重要的意义。目前对于滑坡灾害的监测主要侧重于通过位移进行监测。
GPS技术对于监测位移具有很好的效果。差分GPS技术的出现，使得GPS定位精度大大提高，极大地推动了GPS应用的发展。同时，高性能GPS模块的开发，网络技术、通讯技术的发展，使得GPS得到了广泛应用，为开发实时、高精度的形变监测装置提供了基础。
但是每个监测点都使用GPS监测的成本很高，同时通信数据量较大，由通信带来的运营成本也较大；拉线式自动位移计可以连串布置，成本较低，但其稳定端不一定稳定，由此得到的相对并不稳定的稳定端的相对位移变化量并非监测体的真实位移量。为了进行及时有效的灾害预警，减少生命财产损失，位移监测技术需要大范围推广。因而需要开发一种高精度、低成本的监测装置。
发明内容
为了克服现有技术中的位移监测装置所有监测点均采用GPS监测、通信数据量庞大从而运营成本大及拉线式位移计稳定端不稳定等缺陷，本发明提出了一种地表位移监测装置及相应的方法。
本发明提出了一种地表位移监测装置，包括：设置在监测区域之外的稳定地表上的GPS基准点处的基准GPS接收机，至少一个设置在监测区域内的监测区GPS监测点处的监测区GPS接收机，以及位移计，位移计的读数端设置到监测区GPS监测点处，位移计的另一端设置在监测区域内的不同于监测区GPS监测点的位移计监测点处，其中，位移计能够测量位移计监测点相对于与其相对应的监测区GPS监测点的位移变化。
在一个实施例中，还包括与基准GPS接收机和监测区GPS接收机中的每一个相对应配置的用于传输数据的通信模块。
在一个实施例中，通信模块能够接收与其对应的基准GPS接收机、监测区GPS接收机以及位移计所采集的信息。
在一个实施例中，还包括接收并处理来自通信模块的信息的监测中心。
在一个实施例中，通信模块为GPRS模块。
在一个实施例中，一个监测区GPS监测点对应两个以上位移计。
本发明还提出了一种使用该地表位移监测装置的地表位移监测方法，包括：步骤一：通过差分GPS技术测量GPS基准点和各监测区GPS监测点的三维坐标以及各监测区GPS监测点相对于GPS基准点的位移变化；步骤二：通过位移计测量与其相对应的位移计监测点相对于相应监测区GPS监测点的位移变化；步骤三：联合上述位移变化结果，处理得到监测区GPS监测点及位移计监测点相对于GPS基准点的绝对位移变化。
根据本发明的装置，通过设置位移计来测量位移计监测点相对于监测区GPS监测点的位移变化，有效地减少了GPS监测点和GPS接收机的数量。这有利于降低装置成本，减少通信量。同时，根据本发明的方法采用差分GPS技术并且结合位移计测得的位移变化，可以迅速、精准地得到各监测点的高精度和准确可靠的绝对位移量，同时降低了监测成本。
附图说明
在下文中将基于仅为非限定性的实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1显示了根据本发明的地表位移监测装置的结构示意图。
在图中，相同的构件由相同的附图标记标示。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
图1显示了根据本发明的地表位移监测装置20的结构示意图。
装置20包括基准GPS接收机1和至少一个监测区GPS接收机2。基准GPS接收机1设置在监测区域之外的稳定地表上的GPS基准点处，而监测区GPS接收机2设置在监测区域内的监测区GPS监测点处。
装置20还包括位移计5。位移计5可以是拉线式多点位移计。位移计5的稳定端（或称读数端）设置在监测区域内的监测区GPS监测点处，位移计5的另一端设置在位于监测区域内其它位置处的位移计监测点3处。位移计5可以测量位移计监测点3相对于其所对应的监测区GPS接收机2所在处的监测区GPS监测点的位移变化。监测区GPS监测点处的通信模块4（下面将详细介绍）能够采集与其相对应的位移计5所测量到的数据。在一个实施例中，一个监测区GPS监测点可以配置两个以上位移计5。
装置20还包括与基准GPS接收机1和监测区GPS接收机2中的每一个相对应配置的通信模块4。每个GPS接收机对应一个相应的通信模块4。在布置装置20时，可以将通信模块4和与其相对应的基准GPS接收机1或监测区GPS接收机2共同设置在相应的GPS监测点上。通信模块4可以为GPRS通信模块。通信模块4将相应的基准GPS接收机1或监测区GPS接收机2以及其对应的位移计5所采集到的数据接收并传送给监测中心，监测中心根据接收到的数据计算各监测点的位移状态。
本发明利用差分GPS技术，可以实时精确地测量GPS基准点或各监测区GPS监测点的三维坐标以及各监测区GPS监测点相对于GPS基准点的位移变化。利用与监测区GPS监测点相连的位移计5可以实时测量各位移计监测点3相对于与其相应的监测区GPS监测点的位移变化。从而可以以低成本、高效率、高精度的方式得到各位移计监测点3相对于GPS基准点的绝对位移以及绝对位移变化，进一步得到监测区的地表位移状况。
本发明的另一方面，还设计了一种使用地表位移监测装置20的地表位移监测方法。
根据本发明的方法，首先通过差分GPS技术采集GPS基准点和各监测区GPS监测点的三维坐标以及各监测区GPS监测点相对于GPS基准点的位移变化。之后通过位移计5测量各位移计监测点3相对于与其相对应的监测区GPS监测点的位移变化。通过通信模块4将各通信模块4所对应的GPS接收机及位移计5所采集的数据接收并传输给监测中心。通过监测中心对所收到的数据进行运算处理，得到监测区GPS监测点及位移计监测点相对于GPS基准点的绝对位移变化，从而得到监测区地表的位移状况。
本发明与纯GPS监测装置相比，在相同监测点数的情况下，保证监测精度的同时，大大减少了GPS接收机及GPRS模块的使用数量，从而大幅降低了监测成本，有利于大范围推广使用。
监测中心根据各监测点的位移状态，可判断出监测体的稳定性。如监测体出现险情，监测中心可及时发出预警信息。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (7)
1.一种地表位移监测装置，包括：
设置在监测区域之外的稳定地表上的GPS基准点处的基准GPS接收机，至少一个设置在监测区域内的监测区GPS监测点处的监测区GPS接收机，以及位移计，所述位移计的读数端设置到所述监测区GPS监测点处，所述位移计的另一端设置在监测区域内的不同于监测区GPS监测点的位移计监测点处，其中，所述位移计能够测量所述位移计监测点相对于与其相对应的所述监测区GPS监测点的位移变化。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括与所述基准GPS接收机和所述监测区GPS接收机中的每一个相对应配置的用于传输数据的通信模块。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述通信模块能够接收与其对应的所述基准GPS接收机、所述监测区GPS接收机以及所述位移计所采集的信息。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括接收并处理来自所述通信模块的信息的监测中心。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述通信模块为GPRS模块。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的装置，其特征在于，一个所述监测区GPS监测点对应两个以上所述位移计。
7.一种使用根据上述权利要求中任一项所述的地表位移监测装置的地表位移监测方法，包括：
步骤一：通过差分GPS技术测量GPS基准点和各监测区GPS监测点的三维坐标以及各监测区GPS监测点相对于GPS基准点的位移变化；
步骤二：通过所述位移计测量与其相对应的位移计监测点相对于相应监测区GPS监测点的位移变化；
步骤三：联合上述位移变化结果，处理得到监测区GPS监测点及位移计监测点相对于GPS基准点的绝对位移变化。
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