CN116295641A - 一种公路边坡用天空地一体化智能监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种公路边坡用天空地一体化智能监测系统，其包括天基监测模块、空基监测模块、地基监测模块、数据传输模块、风险数据提取模块、数据计算模块、预警计算模块和预警发布模块，提出了区域公路边坡隐患普查与精细化监测相结合、“无人机近景摄影测量技术”、“北斗高精度定位、三维激光扫描与高精度传感器融合监测技术”为一体的边坡智能化巡检、精细化监测、定量化风险评价技术体系，可实现区域路网边坡安全的定期监测与风险评价，使得天基卫星、空基无人机和地基监测站之间监测的间隙做到有效的衔接，避免发生监测中空区。
Description
技术领域
本发明涉及边坡监测领域，是一种公路边坡用天空地一体化智能监测系统。
背景技术
滑坡是斜坡岩土体在重力及外界因素(如降雨、水位、地震、人类工程活动等)作用下表现出的一种变形破坏过程和现象。在重力与外力的共同驱动下，斜坡岩土体产生破裂，伴随内部潜在滑动面的孕育与贯通，产生外部宏观变形最终失稳破坏形成滑坡，滑坡监测预警是通过现代监测技术对滑坡变形破坏过程中的一些指标(如位移、应力、内部破裂产生的微震、声发射以及地下水位等)进行持续监测，根据监测指标的动态变化特征、规律以及前兆特征，在滑坡发生前发出警示信息，是主动防灾减灾的重要途径之一，现有技术通常通过定时对滑坡位置进行天基卫星、空基无人机和地基监测站的监测，而天基卫星、空基无人机和地基监测站之间监测的间隙无法做到有效的衔接，导致监测的衔接位置发生监测中空区，这样导致边坡易在监测中空区的数据遗失，导致监测数据不完全；
例如在公开号为CN110533886A的中国专利中提供了一种全覆盖式公路边坡监测与预警系统，属于边坡监测技术领域，它采用栅格划分的思想，将所监测边坡划分为10m×10m虚栅格，具体按实际情况作相应调整，以实现全覆盖监测预警。该发明包括：信息获取单元、信息汇总单元、供电单元和分析决策单元。将数字矩阵导入分析模块，在对信息进行分析之后，报警模块对那些在位移阈值内的栅格报警，而ARCGIS会实时显示危险栅格单元的具体位置，从而方便人工有针对性地对危险边坡点及时处理；
又如在公开号为CN115388939A的中国专利中公开了一种公路边坡用天空地一体化智能监测系统，属于边坡监测技术领域，它解决了现有公路边坡监测手段单一、智能维度低等问题。包括若干无线信号发射塔、防火墙、数据处理中心和监控中心，无线信号发射塔通过无线通讯连接有天监测模块、空监测模块和地监测模块，天监测模块包括点监测、面监测和视觉监测，空监测模块包括三维激光扫描测量、点线面覆盖监测和数字化近景摄影监测，地监测模块包括位移监测、水力监测和环境因素监测以及监测机构。本发明形成多层次、多视角、多技术、自动化的立体边坡监测体系，形态全、多维度的连续、实时监测、智能化程度高，可进行边坡状态演变规律的精细化数值模拟计算；
上述专利中均存在：通常通过定时对滑坡位置进行天基卫星、空基无人机和地基监测站的监测，而天基卫星、空基无人机和地基监测站之间监测的间隙无法做到有效的衔接，导致监测的衔接位置发生监测中空区，这样导致边坡易在监测中空区的数据遗失，导致监测数据不完全的技术问题，本发明是为了解决这一问题，提出一种公路边坡用天空地一体化智能监测系统。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种公路边坡用天空地一体化智能监测系统，能够有效解决背景技术中的问题：通常通过定时对滑坡位置进行天基卫星、空基无人机和地基监测站的监测，而天基卫星、空基无人机和地基监测站之间监测的间隙无法做到有效的衔接，导致监测的衔接位置发生监测中空区，这样导致边坡易在监测中空区的数据遗失，导致监测数据不完全的技术问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种公路边坡用天空地一体化智能监测系统，其包括天基监测模块、空基监测模块、地基监测模块、数据传输模块、风险数据提取模块、数据计算模块、预警计算模块和预警发布模块；
所述天基监测模块，用于对天基遥感图像信号进行提取，同时对卫星图像进行核对以对风险区进行确定划分；
所述空基监测模块，用于根据风险区的划分，通过控制遥感无人机姿态到达风险区上空进行拍摄，进而进行风险区位置的确认；
所述地基监测模块，用于根据风险区位置的确认信息，使用位移监测仪器对风险区位置进行位移实时监测，对监测位置的数据进行采集；
所述数据传输模块，用于对天基监测模块、空基监测模块和地基监测模块的监测数据进行融合，并对监测数据进行分类并传输；
所述风险数据提取模块，用于对监测数据中分类得出的风险数据进行提取；
所述数据计算模块，用于对风险数据代入风险时间计算策略和风险范围计算策略中进行风险的发生时间和风险的发生范围的计算；
所述预警计算模块，用于通过计算得到的风险的发生时间和风险的发生范围，对预警值进行计算，并带入预警值对照表中进行预警等级的提取；
所述预警发布模块，用于对预警等级、预警范围和预警时间进行发布。
本发明进一步的改进在于，所述天基监测模块包括遥感信号采集单元、位置数据提取单元、卫星图像核对单元和风险区划分单元，所述遥感信号采集单元用于对卫星拍摄的遥感图像信号进行采集并传输，所述位置数据提取单元用于根据遥感信号提供的经纬度对监测位置的位置数据进行提取，所述卫星图像核对单元用于对卫星至少一次过顶图像进行收集核对，对监测位置的图像进行对比，得出监测位置的边坡演化图像集，所述风险区划分单元用于对边坡演化图像集中的演化数据与设定的安全数据范围对比，若该区域图像集中的演化数据不在安全数据范围内，则该区域设为风险区，若该区域图像集中的演化数据在安全数据范围内，则该区域不设为风险区。
本发明进一步的改进在于，所述空基监测模块还包括形变数据采集单元、形变位置点数据采集单元、形变数据演化计算单元、形变位置地形采集单元、形变位置附加建筑物采集单元、天基预警单元和天基数据储存单元，所述形变数据采集单元用于对监测位置的形变数据进行采集，所述形变位置点数据采集单元用于对形变位置点的土壤属性数据进行采集，所述形变数据演化计算单元用于对形变演化数据进行计算，以对形变数据最后的演化结果进行计算，所述天基预警单元用于对计算得到的最后的演化结果进行预警，所述天基数据储存单元用于对采集的天基数据进行储存，所述形变位置地形采集单元用于对形变位置的地形数据进行采集，所述形变位置附加建筑物采集单元用于对形变演化位置的附加建筑物的位置和结构数据进行采集。
本发明进一步的改进在于，所述空基监测模块包括形变数据提取单元、图像拍摄单元、无人机姿态监控单元、无人机姿态控制单元、位置确认单元、形变量确定单元、威胁补偿单元和空基预警单元，所述形变数据提取单元用于提取天基监测模块监测的边坡形变数据，所述图像拍摄单元用于通过无人机携带高清探头对风险区进行高清图像的拍摄，所述无人机姿态监控单元用于监控无人机的飞行姿态，所述无人机姿态控制单元用于通过遥控器控制飞行中的无人机姿态，所述位置确认单元用于将无人机飞行至风险区位置上空，对风险区位置与天基监测模块监测的风险区位置进行核对，所述形变量确定单元，用于计算形变量的变化速度，所述威胁补偿单元用于对天基监测模块监测的风险区的形变量变化进行核对，并对无人机监测过程中的平均形变量进行计算，所述空基预警单元用于对无人机采集的数据进行计算得到空基预警信息数据。
本发明进一步的改进在于，所述地基监测模块包括位移传感器监测单元、扫描仪监测单元和人员识别单元，所述位移传感器监测单元用于实地对地基的位移量进行监测，所述扫描仪监测单元用于对风险区的边坡进行扫描，对扫描图像进行提取，得到风险区的三维断层图像，对边坡断裂面进行体积计算，所述人员识别单元用于采集边坡断裂面下滑处人员的数量和距离数据信息。
本发明进一步的改进在于，所述风险数据提取模块包括天基数据提取单元、空基数据提取单元和地基数据提取单元，所述天基数据提取单元用于提取天基监测模块的风险区监测数据，所述空基数据提取单元用于提取空基监测模块的风险区监测数据，所述地基数据提取单元用于提取地基监控模块的风险区监测数据，所述预警计算模块包括风险时间计算单元和风险范围计算单元，所述风险时间计算单元用于根据天基监测模块的风险区监测数据、空基监测模块的风险区监测数据和地基监控模块的风险区监测数据计算风险的发生时间，所述风险范围计算单元用于根据天基监测模块的风险区监测数据、空基监测模块的风险区监测数据和地基监控模块的风险区监测数据计算风险的影响范围。
本发明进一步的改进在于，所述天基监测模块的监测方法为：
S101、过顶卫星对经过位置的各点遥感卫星图像信号进行采集传输，设定天基采集阈值和天基告警阈值，当滑坡与地基的位移量大于采集阈值时，对滑坡与地基的一次位移量进行采集监测，设为Xycwy1，对该点的经度和纬度值进行记录，设为(xjdz,xwdz)，对卫星的飞行速度vwx和轨道周长S进行采集，将Xycwy1与天基告警阈值对比，若Xycwy1大于天基告警阈值直接告警，若Xycwy1小于等于天基告警阈值，则进行S102操作；
S102、对卫星绕地球转动一圈的时间进行计算
分别采集转动一次位移量后n-1圈的滑坡与地基的位移量，设为(Xycwy2，Xycwy3，...，Xycwyn)，计算n-1圈的平均位移速度，计算公式为：/>
其中Xycwyi为(Xycwy2，Xycwy3，...，Xycwyn)中的第i项，估算一次位移量后经过n圈滑坡与地基的位移量/>
计算一次位移量后经过n圈滑坡与地基的整体位移量/>
Xycwyj为(Xycwy1,Xycwy2，Xycwy3，...，Xycwyn,Xycwyn+1)中的第j项；
S103、将计算得到的整体位移量与天基告警阈值对比，若整体位移量大于天基告警阈值，则直接告警风险位置，若整体位移量小于等于天基告警阈值，则不告警。
本发明进一步的改进在于，所述空基监测模块的监测方法为：
S201、提取天基告警阈值，计算安全整体位移量到达时的天基告警时间阈值tyz，空基监测模块接收到天基阈值告警信号，立刻释放无人机对风险位置进行拍摄提取，对无人机至风险地区的距离进行采集
同时对无人机的速度进行提取，其中x1为无人机起飞位置的经度值，x2为无人机起飞位置的纬度值，计算无人机抵达时间/>
其中vwrj为无人机的速度，若txz大于空基告警时间阈值，则将风险点数据直接传输至地基监测模块，若txz小于等于空基告警时间阈值，则直接放飞无人机对风险位置进行拍摄，进行S202步骤；
S202、对风险位置的图像进行提取处理，对滑坡与地基的位移量进行提取，再次对位移量的偏移速度进行计算，以代入整体位移量公式中，对计算的下一时刻整体位移量进行修正；
S203、当无人机的留空时间已到，而位移量并未到达安全整体位移量时，直接将风险位置数据传输至地基监测模块。
本发明进一步的改进在于，所述地基监测模块的监测方法为：在边坡上建设位移传感器和扫描仪对边坡位移量和边坡风险流体量进行采集。
本发明进一步的改进在于，所述风险时间计算策略包括以下具体内容：采集安全整体位移量，同时采集修正后的位移量的偏移速度，风险时间的计算方式为安全整体位移量减去一次位移量后经过n圈滑坡与地基的整体位移量后与修正后的位移量的偏移速度的比值。
本发明进一步的改进在于，所述风险范围计算策略包括以下具体内容，将位移传感器和扫描仪的扫描数据导入三维构建软件中，通过三维构建软件计算脱离物的体积即为风险范围的体积。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明提出了区域公路边坡隐患普查与精细化监测相结合、“无人机近景摄影测量技术”、“北斗高精度定位、三维激光扫描与高精度传感器融合监测技术”为一体的边坡智能化巡检、精细化监测、定量化风险评价技术体系，可实现区域路网边坡安全的定期监测与风险评价，使得天基卫星、空基无人机和地基监测站之间监测的间隙做到有效的衔接，避免发生监测中空区。
附图说明
图1为本发明一种公路边坡用天空地一体化智能监测系统的具体框架示意图。
图2为本发明一种公路边坡用天空地一体化智能监测系统的天基监测模块的监测过程示意图。
图3为本发明一种公路边坡用天空地一体化智能监测系统的空基监测模块的监测过程示意图。
图4为本发明一种公路边坡用天空地一体化智能监测系统的风险数据提取模块与预警计算模块连接示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“一号”、“二号”、“三号”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例
本实施例提出了区域公路边坡隐患普查与精细化监测相结合、“无人机近景摄影测量技术”、“北斗高精度定位、三维激光扫描与高精度传感器融合监测技术”为一体的边坡智能化巡检、精细化监测、定量化风险评价技术体系，可实现区域路网边坡安全的定期监测与风险评价，使得天基卫星、空基无人机和地基监测站之间监测的间隙做到有效的衔接，避免发生监测中空区，如图1-图4所示，一种公路边坡用天空地一体化智能监测系统，其包括天基监测模块、空基监测模块、地基监测模块、数据传输模块、风险数据提取模块、数据计算模块、预警计算模块和预警发布模块；天基监测模块，用于对天基遥感图像信号进行提取，同时对卫星图像进行核对以对风险区进行确定划分；空基监测模块，用于根据风险区的划分，通过控制遥感无人机姿态到达风险区上空进行拍摄，进而进行风险区位置的确认；地基监测模块，用于根据风险区位置的确认信息，使用位移监测仪器对风险区位置进行位移实时监测，对监测位置的数据进行采集；数据传输模块，用于对天基监测模块、空基监测模块和地基监测模块的监测数据进行融合，并对监测数据进行分类并传输；风险数据提取模块，用于对监测数据中分类得出的风险数据进行提取；数据计算模块，用于对风险数据代入风险时间计算策略和风险范围计算策略中进行风险的发生时间和风险的发生范围的计算；预警计算模块，用于通过计算得到的风险的发生时间和风险的发生范围，对预警值进行计算，并带入预警值对照表中进行预警等级的提取；预警发布模块，用于对预警等级、预警范围和预警时间进行发布。天基监测模块包括遥感信号采集单元、位置数据提取单元、卫星图像核对单元和风险区划分单元，遥感信号采集单元用于对卫星拍摄的遥感图像信号进行采集并传输，位置数据提取单元用于根据遥感信号提供的经纬度对监测位置的位置数据进行提取，卫星图像核对单元用于对卫星至少一次过顶图像进行收集核对，对监测位置的图像进行对比，得出监测位置的边坡演化图像集，风险区划分单元用于对边坡演化图像集中的演化数据与设定的安全数据范围对比，若该区域图像集中的演化数据不在安全数据范围内，则该区域设为风险区，若该区域图像集中的演化数据在安全数据范围内，则该区域不设为风险区。空基监测模块还包括形变数据采集单元、形变位置点数据采集单元、形变数据演化计算单元、形变位置地形采集单元、形变位置附加建筑物采集单元、天基预警单元和天基数据储存单元，形变数据采集单元用于对监测位置的形变数据进行采集，形变位置点数据采集单元用于对形变位置点的土壤属性数据进行采集，形变数据演化计算单元用于对形变演化数据进行计算，以对形变数据最后的演化结果进行计算，天基预警单元用于对计算得到的最后的演化结果进行预警，天基数据储存单元用于对采集的天基数据进行储存，形变位置地形采集单元用于对形变位置的地形数据进行采集，形变位置附加建筑物采集单元用于对形变演化位置的附加建筑物的位置和结构数据进行采集。空基监测模块包括形变数据提取单元、图像拍摄单元、无人机姿态监控单元、无人机姿态控制单元、位置确认单元、形变量确定单元、威胁补偿单元和空基预警单元，形变数据提取单元用于提取天基监测模块监测的边坡形变数据，图像拍摄单元用于通过无人机携带高清探头对风险区进行高清图像的拍摄，无人机姿态监控单元用于监控无人机的飞行姿态，无人机姿态控制单元用于通过遥控器控制飞行中的无人机姿态，位置确认单元用于将无人机飞行至风险区位置上空，对风险区位置与天基监测模块监测的风险区位置进行核对，形变量确定单元，用于计算形变量的变化速度，威胁补偿单元用于对天基监测模块监测的风险区的形变量变化进行核对，并对无人机监测过程中的平均形变量进行计算，空基预警单元用于对无人机采集的数据进行计算得到空基预警信息数据。地基监测模块包括位移传感器监测单元、扫描仪监测单元和人员识别单元，位移传感器监测单元用于实地对地基的位移量进行监测，扫描仪监测单元用于对风险区的边坡进行扫描，对扫描图像进行提取，得到风险区的三维断层图像，对边坡断裂面进行体积计算，人员识别单元用于采集边坡断裂面下滑处人员的数量和距离数据信息。风险数据提取模块包括天基数据提取单元、空基数据提取单元和地基数据提取单元，天基数据提取单元用于提取天基监测模块的风险区监测数据，空基数据提取单元用于提取空基监测模块的风险区监测数据，地基数据提取单元用于提取地基监控模块的风险区监测数据，预警计算模块包括风险时间计算单元和风险范围计算单元，风险时间计算单元用于根据天基监测模块的风险区监测数据、空基监测模块的风险区监测数据和地基监控模块的风险区监测数据计算风险的发生时间，风险范围计算单元用于根据天基监测模块的风险区监测数据、空基监测模块的风险区监测数据和地基监控模块的风险区监测数据计算风险的影响范围。
天基监测模块的监测方法为：
S101、过顶卫星对经过位置的各点遥感卫星图像信号进行采集传输，设定天基采集阈值和天基告警阈值，当滑坡与地基的位移量大于采集阈值时，对滑坡与地基的一次位移量进行采集监测，设为Xycwy1，对该点的经度和纬度值进行记录，设为(xjdz,xwdz)，对卫星的飞行速度vwx和轨道周长S进行采集，将Xycwy1与天基告警阈值对比，若Xycwy1大于天基告警阈值直接告警，若Xycwy1小于等于天基告警阈值，则进行S102操作；
S102、对卫星绕地球转动一圈的时间进行计算
分别采集转动一次位移量后n-1圈的滑坡与地基的位移量，设为(Xycwy2，Xycwy3，...，Xycwyn)，计算n-1圈的平均位移速度，计算公式为：/>
其中Xycwyi为(Xycwy2，Xycwy3，...，Xycwyn)中的第i项，估算一次位移量后经过n圈滑坡与地基的位移量/>
计算一次位移量后经过n圈滑坡与地基的整体位移量/>
Xycwyj为(Xycwy1,Xycwy2，Xycwy3，...，Xycwyn,Xycwyn+1)中的第j项；
S103、将计算得到的整体位移量与天基告警阈值对比，若整体位移量大于天基告警阈值，则直接告警风险位置，若整体位移量小于等于天基告警阈值，则不告警。
空基监测模块的监测方法为：
S201、提取天基告警阈值，计算安全整体位移量到达时的天基告警时间阈值tyz，空基监测模块接收到天基阈值告警信号，立刻释放无人机对风险位置进行拍摄提取，对无人机至风险地区的距离进行采集
同时对无人机的速度进行提取，其中x1为无人机起飞位置的经度值，x2为无人机起飞位置的纬度值，计算无人机抵达时间/>
其中vwrj为无人机的速度，若txz大于空基告警时间阈值，则将风险点数据直接传输至地基监测模块，若txz小于等于空基告警时间阈值，则直接放飞无人机对风险位置进行拍摄，进行S202步骤；
S202、对风险位置的图像进行提取处理，对滑坡与地基的位移量进行提取，再次对位移量的偏移速度进行计算，以代入整体位移量公式中，对计算的下一时刻整体位移量进行修正；
S203、当无人机的留空时间已到，而位移量并未到达安全整体位移量时，直接将风险位置数据传输至地基监测模块。
地基监测模块的监测方法为：在边坡上建设位移传感器和扫描仪对边坡位移量和边坡风险流体量进行采集。
风险时间计算策略包括以下具体内容：采集安全整体位移量，同时采集修正后的位移量的偏移速度，风险时间的计算方式为安全整体位移量减去一次位移量后经过n圈滑坡与地基的整体位移量后与修正后的位移量的偏移速度的比值。
风险范围计算策略包括以下具体内容，将位移传感器和扫描仪的扫描数据导入三维构建软件中，通过三维构建软件计算脱离物的体积即为风险范围的体积。
通过本实施例能过实现：通过区域公路边坡隐患普查与精细化监测相结合、“无人机近景摄影测量技术”、“北斗高精度定位、三维激光扫描与高精度传感器融合监测技术”为一体的边坡智能化巡检、精细化监测、定量化风险评价技术体系，可实现区域路网边坡安全的定期监测与风险评价，使得天基卫星、空基无人机和地基监测站之间监测的间隙做到有效的衔接，避免发生监测中空区。
重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本发明中所描述的执行功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。
此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。
应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种公路边坡用天空地一体化智能监测系统，其特征在于：其包括天基监测模块、空基监测模块、地基监测模块、数据传输模块、风险数据提取模块、数据计算模块、预警计算模块和预警发布模块；
所述天基监测模块，用于对天基遥感图像信号进行提取，同时对卫星图像进行核对以对风险区进行确定划分；
所述空基监测模块，用于根据风险区的划分，通过控制遥感无人机姿态到达风险区上空进行拍摄，进而进行风险区位置的确认；
所述地基监测模块，用于根据风险区位置的确认信息，使用位移监测仪器对风险区位置进行位移实时监测，对监测位置的数据进行采集；
所述数据传输模块，用于对天基监测模块、空基监测模块和地基监测模块的监测数据进行融合，并对监测数据进行分类并传输；
所述风险数据提取模块，用于对监测数据中分类得出的风险数据进行提取；
所述数据计算模块，用于对风险数据代入风险时间计算策略和风险范围计算策略中进行风险的发生时间和风险的发生范围的计算；
所述预警计算模块，用于通过计算得到的风险的发生时间和风险的发生范围，对预警值进行计算，并带入预警值对照表中进行预警等级的提取；
所述预警发布模块，用于对预警等级、预警范围和预警时间进行发布。
2.根据权利要求1所述的一种公路边坡用天空地一体化智能监测系统，其特征在于：所述天基监测模块包括遥感信号采集单元、位置数据提取单元、卫星图像核对单元和风险区划分单元，所述遥感信号采集单元用于对卫星拍摄的遥感图像信号进行采集并传输，所述位置数据提取单元用于根据遥感信号提供的经纬度对监测位置的位置数据进行提取，所述卫星图像核对单元用于对卫星至少一次过顶图像进行收集核对，对监测位置的图像进行对比，得出监测位置的边坡演化图像集，所述风险区划分单元用于对边坡演化图像集中的演化数据与设定的安全数据范围对比，若该区域图像集中的演化数据不在安全数据范围内，则该区域设为风险区，若该区域图像集中的演化数据在安全数据范围内，则该区域不设为风险区。
3.根据权利要求2所述的一种公路边坡用天空地一体化智能监测系统，其特征在于：所述空基监测模块还包括形变数据采集单元、形变位置点数据采集单元、形变数据演化计算单元、形变位置地形采集单元、形变位置附加建筑物采集单元、天基预警单元和天基数据储存单元，所述形变数据采集单元用于对监测位置的形变数据进行采集，所述形变位置点数据采集单元用于对形变位置点的土壤属性数据进行采集，所述形变数据演化计算单元用于对形变演化数据进行计算，以对形变数据最后的演化结果进行计算，所述天基预警单元用于对计算得到的最后的演化结果进行预警，所述天基数据储存单元用于对采集的天基数据进行储存，所述形变位置地形采集单元用于对形变位置的地形数据进行采集，所述形变位置附加建筑物采集单元用于对形变演化位置的附加建筑物的位置和结构数据进行采集。
4.根据权利要求3所述的一种公路边坡用天空地一体化智能监测系统，其特征在于：所述空基监测模块包括形变数据提取单元、图像拍摄单元、无人机姿态监控单元、无人机姿态控制单元、位置确认单元、形变量确定单元、威胁补偿单元和空基预警单元，所述形变数据提取单元用于提取天基监测模块监测的边坡形变数据，所述图像拍摄单元用于通过无人机携带高清探头对风险区进行高清图像的拍摄，所述无人机姿态监控单元用于监控无人机的飞行姿态，所述无人机姿态控制单元用于通过遥控器控制飞行中的无人机姿态，所述位置确认单元用于将无人机飞行至风险区位置上空，对风险区位置与天基监测模块监测的风险区位置进行核对，所述形变量确定单元，用于计算形变量的变化速度，所述威胁补偿单元用于对天基监测模块监测的风险区的形变量变化进行核对，并对无人机监测过程中的平均形变量进行计算，所述空基预警单元用于对无人机采集的数据进行计算得到空基预警信息数据。
5.根据权利要求4所述的一种公路边坡用天空地一体化智能监测系统，其特征在于：所述地基监测模块包括位移传感器监测单元、扫描仪监测单元和人员识别单元，所述位移传感器监测单元用于实地对地基的位移量进行监测，所述扫描仪监测单元用于对风险区的边坡进行扫描，对扫描图像进行提取，得到风险区的三维断层图像，对边坡断裂面进行体积计算，所述人员识别单元用于采集边坡断裂面下滑处人员的数量和距离数据信息。
6.根据权利要求5所述的一种公路边坡用天空地一体化智能监测系统，其特征在于：所述风险数据提取模块包括天基数据提取单元、空基数据提取单元和地基数据提取单元，所述天基数据提取单元用于提取天基监测模块的风险区监测数据，所述空基数据提取单元用于提取空基监测模块的风险区监测数据，所述地基数据提取单元用于提取地基监控模块的风险区监测数据，所述预警计算模块包括风险时间计算单元和风险范围计算单元，所述风险时间计算单元用于根据天基监测模块的风险区监测数据、空基监测模块的风险区监测数据和地基监控模块的风险区监测数据计算风险的发生时间，所述风险范围计算单元用于根据天基监测模块的风险区监测数据、空基监测模块的风险区监测数据和地基监控模块的风险区监测数据计算风险的影响范围。
7.根据权利要求6所述的一种公路边坡用天空地一体化智能监测系统，其特征在于：所述天基监测模块的监测方法为：
S101、过顶卫星对经过位置的各点遥感卫星图像信号进行采集传输，设定天基采集阈值和天基告警阈值，当滑坡与地基的位移量大于采集阈值时，对滑坡与地基的一次位移量进行采集监测，设为Xycwy1，对该点的经度和纬度值进行记录，设为(xjdz,xwdz)，对卫星的飞行速度vwx和轨道周长S进行采集，将Xycwy1与天基告警阈值对比，若Xycwy1大于天基告警阈值直接告警，若Xycwy1小于等于天基告警阈值，则进行S102操作；
S102、对卫星绕地球转动一圈的时间进行计算
分别采集转动一次位移量后n-1圈的滑坡与地基的位移量，设为(Xycwy2，Xycwy3，...，Xycwyn)，计算n-1圈的平均位移速度，计算公式为：/>
其中Xycwyi为(Xycwy2，Xycwy3，...，Xycwyn)中的第i项，估算一次位移量后经过n圈滑坡与地基的位移量/>
计算一次位移量后经过n圈滑坡与地基的整体位移量/>
Xycwyj为(Xycwy1,Xycwy2，Xycwy3，...，Xycwyn,Xycwyn+1)中的第j项；
S103、将计算得到的整体位移量与天基告警阈值对比，若整体位移量大于天基告警阈值，则直接告警风险位置，若整体位移量小于等于天基告警阈值，则不告警。
8.根据权利要求7所述的一种公路边坡用天空地一体化智能监测系统，其特征在于：所述空基监测模块的监测方法为：
S201、提取天基告警阈值，计算安全整体位移量到达时的天基告警时间阈值tyz，空基监测模块接收到天基阈值告警信号，立刻释放无人机对风险位置进行拍摄提取，对无人机至风险地区的距离进行采集
同时对无人机的速度进行提取，其中x1为无人机起飞位置的经度值，x2为无人机起飞位置的纬度值，计算无人机抵达时间
其中vwrj为无人机的速度，若txz大于空基告警时间阈值，则将风险点数据直接传输至地基监测模块，若txz小于等于空基告警时间阈值，则直接放飞无人机对风险位置进行拍摄，进行S202步骤；
S202、对风险位置的图像进行提取处理，对滑坡与地基的位移量进行提取，再次对位移量的偏移速度进行计算，以代入整体位移量公式中，对计算的下一时刻整体位移量进行修正；
S203、当无人机的留空时间已到，而位移量并未到达安全整体位移量时，直接将风险位置数据传输至地基监测模块。
9.根据权利要求8所述的一种公路边坡用天空地一体化智能监测系统，其特征在于：所述地基监测模块的监测方法为：在边坡上建设位移传感器和扫描仪对边坡位移量和边坡风险流体量进行采集。
10.根据权利要求9所述的一种公路边坡用天空地一体化智能监测系统，其特征在于：所述风险时间计算策略包括以下具体内容：采集安全整体位移量，同时采集修正后的位移量的偏移速度，风险时间的计算方式为安全整体位移量减去一次位移量后经过n圈滑坡与地基的整体位移量后与修正后的位移量的偏移速度的比值，所述风险范围计算策略包括以下具体内容，将位移传感器和扫描仪的扫描数据导入三维构建软件中，通过三维构建软件计算脱离物的体积即为风险范围的体积。
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|---|---|---|---|---|
| CN117311563A (zh) * | 2023-11-28 | 2023-12-29 | 西安大地测绘股份有限公司 | 一种基于ar的公路违法用地监测方法及系统 |
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| CN117311563B (zh) * | 2023-11-28 | 2024-02-09 | 西安大地测绘股份有限公司 | 一种基于ar的公路违法用地监测方法及系统 |
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