CN117433444B - 基于机器视觉测量仪的基坑变形监测方法及系统 - Google Patents

基于机器视觉测量仪的基坑变形监测方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于机器视觉测量仪的基坑变形监测方法及系统，在基坑影响区外布设全站仪，在基坑各角点处分别布设机器视觉测量仪，沿基坑各边分别设置基坑变形监测点，利用各角点处机器视觉测量仪分别监测邻边上所设变形监测点的局部坐标变化，并按顺序依次通过上一角点处机器视觉测量仪对邻边上的下一角点的局部坐标变化进行监测实现机器视觉测量仪的连测，基于视觉测量仪连测得到的各角点变化后的局部坐标对基坑变形监测结果的准确性进行验证。本发明可以在获得基坑监测点实时变形量的同时实现监测数据的自我核查，保证监测数据真实、精确，便于及时准确的发现异常，防止基坑安全事故的发生。

Description

基于机器视觉测量仪的基坑变形监测方法及系统
技术领域
本发明涉及基坑变形监测技术领域，具体涉及一种基于机器视觉测量仪的基坑变形监测方法及系统。
背景技术
目前，随着城市化发展不断推进，地下工程的建设项目越来越多。由于市区内用地空间紧张，出现了大量的深基坑，基坑周边环境及地质条件也变得越来越复杂，存在各种安全隐患问题。现有基坑表面变形监测主要还是人工使用水准仪、全站仪或经纬仪进行位移的测量。水准仪主要测量监测点的沉降，即竖向位移。全站仪或经纬仪主要测量监测点的水平位移。这两种方法均以人为操作为主，其测量数据受人为影响因素较大，数据缺乏连续性和系统性，且测量数据庞大，数据处理低效，容易造成安全响应不及时的问题。同时在基于传统监测方法进行作业时，监测人员必须长时间停留在监测地，易受天气、人员状况、周边环境等因素的影响，将进一步影响监测，费时费力。因此，为确保基坑开挖的稳定性和安全性，防止基坑失稳事故的发生，合理的基坑变形监测手段应被用于基坑开挖。
发明内容
本申请提供一种基于机器视觉测量仪的基坑变形监测方法及系统，以解决现有的基坑变形监测方法存在的以人为操作为主，费时费力，受人为影响因素较大，监测精确度无法保证，无法实现实时连续监测的问题。
根据第一方面，一种实施例中提供一种基于机器视觉测量仪的基坑变形监测方法，所述方法包括：
在基坑影响区外布设全站仪，在基坑各角点处分别布设机器视觉测量仪，沿基坑各边分别设置基坑变形监测点，建立全局坐标系，并基于各角点分别建立局部坐标系；
初始状态下，基于所述全站仪测量得到基坑各角点的第一全局坐标，并对第一全局坐标测量结果的准确性进行验证；
若第一全局坐标测量无误，则利用各角点处机器视觉测量仪分别监测邻边上所设变形监测点的局部坐标变化，并通过机器视觉测量仪的连测监测各角点的局部坐标变化，所述机器视觉测量仪的连测为，按顺序依次通过上一角点处机器视觉测量仪对邻边上的下一角点的局部坐标变化进行监测；
基于机器视觉测量仪连测得到的各角点变化后的局部坐标计算得到各角点的第二全局坐标，并根据各角点的第二全局坐标对基坑变形监测结果的准确性进行验证；
若基坑变形监测测量无误，则根据测得的基坑各边所设变形监测点的局部坐标变化，获取基坑各边所设变形监测点在全局坐标系下的变形量；
将各变形监测点的所述变形量与预设阈值进行对比，判断各变形监测点的所述变形量是否超过预设阈值，若超过，则进行预警处理。
进一步地，对第一全局坐标测量结果的准确性进行验证，具体包括：
根据基坑各角点的第一全局坐标计算出在初始状态下基坑各边与全局坐标系轴的夹角；根据计算得到的在初始状态下基坑各边与全局坐标系/>轴的夹角，计算在初始状态下基坑各边相互之间的夹角；判断在初始状态下基坑各边相互之间的夹角总和是否等于/>，若是，则第一全局坐标测量无误，否则重新进行测量。
进一步地，基于机器视觉测量仪连测得到的各角点变化后的局部坐标计算得到各角点的第二全局坐标，具体包括：
通过所述全站仪先测出部分角点的第二全局坐标；根据部分角点的第二全局坐标，结合在机器视觉测量仪连测中所述部分角点处的视觉测量仪分别监测得到的邻边上的下一角点的局部坐标，计算出剩余角点的第二全局坐标，由此得到全部角点的第二全局坐标。
进一步地，根据各角点的第二全局坐标对基坑变形监测结果的准确性进行验证，具体包括：
根据基坑各角点的第二全局坐标计算出在变形状态下基坑各边与全局坐标系轴的夹角；根据计算得到在变形状态下基坑各边与全局坐标系/>轴的夹角，计算在变形状态下基坑各边相互之间的夹角；
判断在变形状态下基坑各边相互之间的夹角总和是否等于，若是，则基坑变形监测测量无误，否则重新进行测量。
进一步地，根据各角点的第二全局坐标对基坑变形监测结果的准确性进行验证，具体还包括：
若按照预设旋转方向，角点依次经过/>个角点到达角点/>；判断角点/>在全局坐标系/>轴方向的位移量是否等于，角点/>在全局坐标系/>轴方向的位移量、/>个角点在各自对应的上一角点处视觉测量仪局部坐标系/>轴方向的位移量以及角点/>在对应的上一角点处视觉测量仪局部坐标系/>轴方向的位移量总和；
若是，则基坑变形监测测量无误，否则重新进行测量。
进一步地，对第一全局坐标测量结果的准确性进行验证，具体包括：
对于有四个角点、/>、/>、/>的基坑，在初始状态下，基坑边/>与/>的夹角为/>，/>与/>的夹角为/>，/>与/>的夹角为/>，/>与/>的夹角为/>；
基于全站仪测得的在初始状态下基坑角点、/>、/>、/>处的第一全局坐标为、/>、/>、/>；根据基坑角点第一全局坐标计算出在初始状态下基坑边/>、/>、/>、/>与全局坐标系/>轴的夹角分别为/>、/>、/>、/>：
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根据计算得到的在初始状态下基坑边、/>、/>、/>与全局坐标系/>轴的夹角，计算在初始状态下基坑各边相互之间的夹角：
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判断是否若是，则第一全局坐标测量无误，否则重新进行测量。
进一步地，根据各角点的第二全局坐标对基坑变形监测结果的准确性进行验证，具体包括：
对于有四个角点、/>、/>、/>的基坑，在变形状态下，基坑边/>与/>的夹角为/>，/>与/>的夹角为/>，/>与/>的夹角为/>，/>与/>的夹角为；
在变形状态下，基坑角点、/>、/>、/>处的第二全局坐标为/>、、/>、/>；
其中，基于全站仪测得的在初始状态下基坑角点、/>、/>、/>处的第一全局坐标为/>、/>、/>、/>；
点第二全局坐标/>，/>点第二全局坐标/>，/>点第二全局坐标，/>点第二全局坐标，/>、/>、/>分别为/>点在全局坐标系/>、/>、/>方向的变化量，/>、/>、/>分别为/>点在全局坐标系/>、/>、/>方向的变化量，/>、、/>分别为/>点在全局坐标系/>、/>、/>方向的变化量，/>、/>、/>分别为/>点在全局坐标系/>、/>、/>方向的变化量；
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根据计算得到的在变形状态下基坑边、/>、/>、/>与全局坐标系/>轴的夹角，计算在变形状态下基坑各边相互之间的夹角：
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判断是否，若是，则变形监测测量无误，否则重新进行测量。
根据第二方面，一种实施例中提供一种基于机器视觉测量仪的基坑变形监测系统，所述系统包括：
仪器布设模块，用于在基坑影响区外布设全站仪，在基坑各角点处分别布设机器视觉测量仪，沿基坑各边分别设置基坑变形监测点，建立全局坐标系，并基于各角点分别建立局部坐标系；
初始验证模块，用于初始状态下，基于所述全站仪测量得到基坑各角点的第一全局坐标，并对第一全局坐标测量结果的准确性进行验证；
变形监测模块，用于若第一全局坐标测量无误，则利用各角点处机器视觉测量仪分别监测邻边上所设变形监测点的局部坐标变化，并通过机器视觉测量仪的连测监测各角点的局部坐标变化，所述机器视觉测量仪的连测为，按顺序依次通过上一角点处机器视觉测量仪对邻边上的下一角点的局部坐标变化进行监测；
变形监测验证模块，用于基于机器视觉测量仪连测得到的各角点变化后的局部坐标计算得到各角点的第二全局坐标，并根据各角点的第二全局坐标对基坑变形监测结果的准确性进行验证；
预警模块，用于若基坑变形监测测量无误，则根据测得的基坑各边所设变形监测点的局部坐标变化，获取基坑各边所设变形监测点在全局坐标系下的变形量；将各变形监测点的所述变形量与预设阈值进行对比，判断各变形监测点的所述变形量是否超过预设阈值，若超过，则进行预警处理。
进一步地，所述初始验证模块，具体用于：
根据基坑各角点的第一全局坐标计算出在初始状态下基坑各边与全局坐标系轴的夹角；根据计算得到的在初始状态下基坑各边与全局坐标系/>轴的夹角，计算在初始状态下基坑各边相互之间的夹角；
判断在初始状态下基坑各边相互之间的夹角总和是否等于，若是，则第一全局坐标测量无误，否则重新进行测量。进一步地，所述变形监测验证模块，具体用于：
根据基坑各角点的第二全局坐标计算出在变形状态下基坑各边与全局坐标系轴的夹角；根据计算得到在变形状态下基坑各边与全局坐标系/>轴的夹角，计算在变形状态下基坑各边相互之间的夹角；
判断在变形状态下基坑各边相互之间的夹角总和是否等于，若是，则基坑变形监测测量无误，否则重新进行测量。
本申请提供一种基于机器视觉测量仪的基坑变形监测方法及系统，在基坑影响区外布设全站仪，在基坑各角点处分别布设机器视觉测量仪，沿基坑各边分别设置基坑变形监测点，建立全局坐标系，并基于各角点分别建立局部坐标系；初始状态下，基于所述全站仪测量得到基坑各角点的第一全局坐标，并对第一全局坐标测量结果的准确性进行验证；若第一全局坐标测量无误，则利用各角点处机器视觉测量仪分别监测邻边上所设变形监测点的局部坐标变化，并通过机器视觉测量仪的连测监测各角点的局部坐标变化，所述机器视觉测量仪的连测为，按顺序依次通过上一角点处机器视觉测量仪对邻边上的下一角点的局部坐标变化进行监测；基于机器视觉测量仪连测得到的各角点变化后的局部坐标计算得到各角点的第二全局坐标，并根据各角点的第二全局坐标对基坑变形监测结果的准确性进行验证；若基坑变形监测测量无误，则根据测得的基坑各边所设变形监测点的局部坐标变化，获取基坑各边所设变形监测点在全局坐标系下的变形量；将各变形监测点的所述变形量与预设阈值进行对比，判断各变形监测点的所述变形量是否超过预设阈值，若超过，则进行预警处理。本发明在获得基坑监测点实时变形量的同时进行监测数据的自我核查，既可实现对基坑变形的实时监测，提高监测效率，又能提高监测数据精确度，降低误差，将监测数据同时节省人力物力，达到基坑监测的精度和时效性。
附图说明
图1为本发明一个实施例提供的一种基于机器视觉测量仪的基坑变形监测方法的流程图；
图2为本发明一个实施例提供的一种基于机器视觉测量仪的基坑变形监测方法中基坑示意图；
图3为本发明一个实施例提供的一种基于机器视觉测量仪的基坑变形监测方法中基坑监测具体流程图；
图4为本发明一个实施例提供的一种基于机器视觉测量仪的基坑变形监测系统的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
本发明第一实施例提供的一种基于机器视觉测量仪的基坑变形监测方法，下面结合图1进行详细说明。
如图1所示，在步骤S101中，在基坑影响区外布设全站仪，在基坑各角点处分别布设机器视觉测量仪，沿基坑各边分别设置基坑变形监测点，建立全局坐标系，并基于各角点分别建立局部坐标系。
本实施例中，沿着每个基坑边布设监测点靶标，在基坑轮廓的每个拐角点处布设机器视觉测量仪，根据监测点靶标调试好机器视觉测量仪，给每个监测点及机器视觉测量仪做好编号。
如图2所示，基坑（/>、/>、/>、/>…为基坑各角点编号），基坑边/>与的夹角为/>，/>与/>的夹角为/>，/>与/>的夹角为/>，/>与/>的夹角为/>，在基坑影响区外布设一台全站仪；沿基坑边/>、/>、/>、/>…布设基坑变形监测点，在基坑各角点/>布设机器视觉测量仪。
建立全局坐标系，全局坐标系轴与基坑表面水平方向平行，/>轴与/>轴垂直，轴为竖向位移方向。
初始状态下，设与全局坐标系/>轴的夹角为/>，/>与全局坐标系/>轴的夹角为/>，/>与全局坐标系/>轴的夹角为/>，/>与全局坐标系/>轴的夹角为/>；（以顺时针方向为正）。
基于各角点分别建立局部坐标系，在、/>、/>、/>…处分别设局部坐标系，即/>点的局部坐标系/>轴与基坑边/>平行，局部坐标系/>轴方向为/>，/>处局部坐标系与全局坐标系的平面夹角为/>，/>点的局部坐标系/>轴与基坑边/>平行，局部坐标系轴方向为/>，/>处局部坐标系与全局坐标系的平面夹角为/>；/>点的局部坐标系/>轴与基坑边/>平行，局部坐标系/>轴方向为/>，/>处局部坐标系与全局坐标系的平面夹角为/>，/>点的局部坐标系/>轴与基坑边/>平行，局部坐标系/>轴方向为/>，/>处局部坐标系与全局坐标系的平面夹角为/>。如图1所示，在步骤S102中，初始状态下，基于所述全站仪测量得到基坑各角点的第一全局坐标，并对第一全局坐标测量结果的准确性进行验证。
上述步骤具体包括：根据基坑各角点的第一全局坐标计算出在初始状态下基坑各边与全局坐标系轴的夹角；根据计算得到的在初始状态下基坑各边与全局坐标系/>轴的夹角，计算在初始状态下基坑各边相互之间的夹角；判断在初始状态下基坑各边相互之间的夹角总和是否等于/>，若是，则第一全局坐标测量无误，否则重新进行测量。
具体的，如图3所示，基于全站仪测得的在初始状态下基坑角点、/>、/>、/>处的第一全局坐标为/>、/>、/>、/>；
根据基坑角点第一全局坐标计算出在初始状态下基坑边、/>、/>、/>与全局坐标系/>轴的夹角分别为/>、/>、/>、/>：
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根据计算得到的在初始状态下基坑边、/>、/>、/>与全局坐标系/>轴的夹角，计算在初始状态下基坑各边相互之间的夹角：
；
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判断是否，若是，则第一全局坐标测量无误，否则重新进行测量。
如图1所示，在步骤S103中，若第一全局坐标测量无误，则利用各角点处机器视觉测量仪分别监测邻边上所设变形监测点的局部坐标变化，并通过机器视觉测量仪的连测监测各角点的局部坐标变化，所述机器视觉测量仪的连测为，按顺序依次通过上一角点处机器视觉测量仪对邻边上的下一角点的局部坐标变化进行监测。
如图3所示，点处机器视觉测量仪监测/>边各点的变化以及/>点的变化；/>处机器视觉测量仪监测/>边各点的变化以及/>点的变化；/>处机器视觉测量仪监测/>边各点的变化以及/>点的变化；/>处机器视觉测量仪监测/>边各点的变化以及/>点的变化。
具体的，处机器视觉测量仪监测出/>边上各监测点基于/>处局部坐标系/>和/>方向变化后的坐标，同时测出/>点机器视觉测量仪基于/>处局部坐标系变化后的坐标，/>为/>点机器视觉测量仪基于/>处局部坐标系在/>方向的变化，/>为/>点机器视觉测量仪基于/>处局部坐标系在/>方向的变化；
处机器视觉测量仪监测出/>边上各监测点基于/>处局部坐标系/>和/>方向变化后的坐标，同时测出/>点机器视觉测量仪基于/>处局部坐标系变化后的坐标，/>为/>点机器视觉测量仪基于/>处局部坐标系在/>方向的变化，/>为/>点机器视觉测量仪基于/>处局部坐标系在/>方向的变化；
处机器视觉测量仪监测出/>边上各监测点基于/>处局部坐标系/>和/>方向变化后的坐标，同时测出/>点机器视觉测量仪基于/>处局部坐标系变化后的坐标，/>为/>点机器视觉测量仪基于/>处局部坐标系在/>方向的变化，/>为/>点机器视觉测量仪基于/>处局部坐标系在/>方向的变化；
处机器视觉测量仪监测出/>边上各监测点基于/>处局部坐标系/>和/>方向变化后的坐标，同时测出/>点机器视觉测量仪基于/>处局部坐标系变化后的坐标，/>为/>点机器视觉测量仪基于/>处局部坐标系在/>方向的变化，/>为/>点机器视觉测量仪基于/>处局部坐标系在/>方向的变化。
如图1所示，在步骤S104中，基于机器视觉测量仪连测得到的各角点变化后的局部坐标计算得到各角点的第二全局坐标，并根据各角点的第二全局坐标对基坑变形监测结果的准确性进行验证。
上述步骤具体包括：通过所述全站仪先测出部分角点的第二全局坐标；根据部分角点的第二全局坐标，结合在机器视觉测量仪连测中所述部分角点处的视觉测量仪分别监测得到的邻边上的下一角点的局部坐标，计算出剩余角点的第二全局坐标，由此得到全部角点的第二全局坐标。
本实施例中，如图3所示，首先用全站仪测出变化后点全局坐标、/>点全局坐标/>；然后根据/>点和/>点的全局坐标值及/>点和/>点的机器视觉测量仪测出的/>点和/>点的局部坐标，可确定/>点和/>点的全局坐标。
具体计算过程如下：
基坑变化后的全局坐标/>、/>由全站仪测得，，，/>、/>、/>分别为/>点在全局坐标系/>、/>、/>方向的变化量；
、/>、/>分别为/>点在全局坐标系/>、/>、/>方向的变化量；变化后/>点基于局部坐标系的坐标：
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、/>、/>分别为/>点在局部坐标系/>、/>、/>方向的变化量；变化后/>点基于/>局部坐标系的坐标：
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、/>、/>分别为/>点在局部坐标系/>、/>、/>方向的变化量；变化后/>点基于/>局部坐标系的坐标：
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、/>、/>分别为/>点在局部坐标系/>、/>、/>方向的变化量；变化后/>点基于全局坐标系的坐标：
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点基于/>局部坐标系的坐标：
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、/>、/>分别为/>点在局部坐标系/>、/>、/>方向的变化量；/>点基于全局坐标系的坐标：
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上述步骤具体还包括：根据基坑各角点的第二全局坐标计算出在变形状态下基坑各边与全局坐标系轴的夹角；根据计算得到在变形状态下基坑各边与全局坐标系/>轴的夹角，计算在变形状态下基坑各边相互之间的夹角；判断在变形状态下基坑各边相互之间的夹角总和是否等于/>，若是，则基坑变形监测测量无误，否则重新进行测量。
具体为，设变形状态下基坑边与/>的夹角为/>，/>与/>的夹角为，/>与/>的夹角为/>，/>与/>的夹角为/>；
在变形状态下，基坑角点、/>、/>、/>处的第二全局坐标为/>、、/>、/>；
其中，基于全站仪测得的在初始状态下基坑角点、/>、/>、/>处的第一全局坐标为/>、/>、/>、/>；
点第二全局坐标/>，/>点第二全局坐标/>，/>点第二全局坐标，/>点第二全局坐标/>，/>、/>、/>分别为/>点在全局坐标系/>、/>、/>方向的变化量，/>、/>、/>分别为/>点在全局坐标系/>、/>、/>方向的变化量，/>、、/>分别为/>点在全局坐标系/>、/>、/>方向的变化量，/>、/>、/>分别为/>点在全局坐标系/>、/>、/>方向的变化量；
计算在变形状态下基坑边、/>、/>、/>与全局坐标系/>轴的夹角分别为/>、/>、/>、/>：
；
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根据计算得到的在变形状态下基坑边、/>、/>、/>与全局坐标系/>轴的夹角，计算在变形状态下基坑各边相互之间的夹角：
；
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；
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判断是否，若是，则变形监测测量无误，否则重新进行测量。
本实施例中，上述步骤具体还包括：若按照预设旋转方向，角点依次经过/>个角点到达角点/>；判断角点/>在全局坐标系/>轴方向的位移量是否等于，角点/>在全局坐标系/>轴方向的位移量、/>个角点在各自对应的上一角点处视觉测量仪局部坐标系/>轴方向的位移量以及角点/>在对应的上一角点处视觉测量仪局部坐标系/>轴方向的位移量总和；若是，则基坑变形监测测量无误，否则重新进行测量。
具体为，本实施例中，首先判断，若是，则判断、/>是否成立，若都成立，则变形监测测量无误，否则认为变形监测数据有误，需重新测量。
如图1所示，在步骤S105中，若基坑变形监测测量无误，则根据测得的基坑各边所设变形监测点的局部坐标变化，获取基坑各边所设变形监测点在全局坐标系下的变形量；将各变形监测点的所述变形量与预设阈值进行对比，判断各变形监测点的所述变形量是否超过预设阈值，若超过，则进行预警处理。
经过上述验证若测量无误，可整理分析数据，评判基坑边上各点基于全局坐标系的变化值是否超过预设阈值，若超过，则进入预警流程；若没有达到预设阈值，可出阶段性监测成果。
本发明实施例提供的一种基于机器视觉测量仪的基坑变形监测方法，在基坑影响区外布设全站仪，在基坑各角点处分别布设机器视觉测量仪，初始状态下，基于所述全站仪测量得到基坑各角点的第一全局坐标，并对第一全局坐标测量结果的准确性进行验证，利用各角点处机器视觉测量仪分别监测邻边上所设变形监测点的局部坐标变化，按顺序依次通过上一角点处机器视觉测量仪对邻边上的下一角点的局部坐标变化进行监测实现机器视觉测量仪的连测，并基于机器视觉测量仪的连测得到的各角点的局部坐标，对基坑变形监测结果的准确性进行验证，从而可以在获得基坑监测点实时变形量的同时实现监测数据的自我核查，保证监测数据真实、精确，便于及时准确的发现异常，防止基坑安全事故的发生。
与上述公开的一种基于机器视觉测量仪的基坑变形监测方法相对应，本发明实施例还公开了一种基于机器视觉测量仪的基坑变形监测系统，如图4所示，其具体包括：
仪器布设模块，用于在基坑影响区外布设全站仪，在基坑各角点处分别布设机器视觉测量仪，沿基坑各边分别设置基坑变形监测点，建立全局坐标系，并基于各角点分别建立局部坐标系；
初始验证模块，用于初始状态下，基于所述全站仪测量得到基坑各角点的第一全局坐标，并对第一全局坐标测量结果的准确性进行验证；
变形监测模块，用于若第一全局坐标测量无误，则利用各角点处机器视觉测量仪分别监测邻边上所设变形监测点的局部坐标变化，并通过机器视觉测量仪的连测监测各角点的局部坐标变化，所述机器视觉测量仪的连测为，按顺序依次通过上一角点处机器视觉测量仪对邻边上的下一角点的局部坐标变化进行监测；
变形监测验证模块，用于基于机器视觉测量仪连测得到的各角点变化后的局部坐标计算得到各角点的第二全局坐标，并根据各角点的第二全局坐标对基坑变形监测结果的准确性进行验证；
预警模块，用于若基坑变形监测测量无误，则根据测得的基坑各边所设变形监测点的局部坐标变化，获取基坑各边所设变形监测点在全局坐标系下的变形量；
将各变形监测点的所述变形量与预设阈值进行对比，判断各变形监测点的所述变形量是否超过预设阈值，若超过，则进行预警处理。
进一步地，所述初始验证模块，具体用于：
根据基坑各角点的第一全局坐标计算出在初始状态下基坑各边与全局坐标系轴的夹角；根据计算得到的在初始状态下基坑各边与全局坐标系/>轴的夹角，计算在初始状态下基坑各边相互之间的夹角；/>，若是，则第一全局坐标测量无误，否则重新进行测量。
进一步地，所述变形监测验证模块，具体用于：判断在初始状态下基坑各边相互之间的夹角总和是否等于根据基坑各角点的第二全局坐标计算出在变形状态下基坑各边与全局坐标系轴的夹角；
根据计算得到在变形状态下基坑各边与全局坐标系轴的夹角，计算在变形状态下基坑各边相互之间的夹角；判断在变形状态下基坑各边相互之间的夹角总和是否等于，若是，则基坑变形监测测量无误，否则重新进行测量。
需要说明的是，对于本发明实施例提供的一种基于机器视觉测量仪的基坑变形监测系统的详细描述可以参考对本申请实施例提供的一种基于机器视觉测量仪的基坑变形监测方法的相关描述，这里不再赘述。
本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分功能可以通过硬件的方式实现，也可以通过计算机程序的方式实现。当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘、光盘、硬盘等，通过计算机执行该程序以实现上述功能。例如，将程序存储在设备的存储器中，当通过处理器执行存储器中程序，即可实现上述全部或部分功能。另外，当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序也可以存储在服务器、另一计算机、磁盘、光盘、闪存盘或移动硬盘等存储介质中，通过下载或复制保存到本地设备的存储器中，或对本地设备的系统进行版本更新，当通过处理器执行存储器中的程序时，即可实现上述实施方式中全部或部分功能。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (4)

1.一种基于机器视觉测量仪的基坑变形监测方法，其特征在于，所述方法包括：
在基坑影响区外布设全站仪，在基坑各角点处分别布设机器视觉测量仪，沿基坑各边分别设置基坑变形监测点，建立全局坐标系，并基于各角点分别建立局部坐标系；
初始状态下，基于所述全站仪测量得到基坑各角点的第一全局坐标，并对第一全局坐标测量结果的准确性进行验证；
对第一全局坐标测量结果的准确性进行验证，具体包括：
根据基坑各角点的第一全局坐标计算出在初始状态下基坑各边与全局坐标系X轴的夹角；
根据计算得到的在初始状态下基坑各边与全局坐标系X轴的夹角，计算在初始状态下基坑各边相互之间的夹角；
判断在初始状态下基坑各边相互之间的夹角总和是否等于2π，若是，则第一全局坐标测量无误，否则重新进行测量；
若第一全局坐标测量无误，则利用各角点处机器视觉测量仪分别监测邻边上所设变形监测点的局部坐标变化，并通过机器视觉测量仪的连测监测各角点的局部坐标变化，所述机器视觉测量仪的连测为，按顺序依次通过上一角点处机器视觉测量仪对邻边上的下一角点的局部坐标变化进行监测；
通过所述全站仪先测出部分角点的第二全局坐标；根据部分角点的第二全局坐标，结合在机器视觉测量仪连测中所述部分角点处的视觉测量仪分别监测得到的邻边上的下一角点的局部坐标，计算出剩余角点的第二全局坐标，由此得到全部角点的第二全局坐标；并根据各角点的第二全局坐标对基坑变形监测结果的准确性进行验证；
根据各角点的第二全局坐标对基坑变形监测结果的准确性进行验证，具体包括：
根据基坑各角点的第二全局坐标计算出在变形状态下基坑各边与全局坐标系X轴的夹角；
根据计算得到在变形状态下基坑各边与全局坐标系X轴的夹角，计算在变形状态下基坑各边相互之间的夹角；
判断在变形状态下基坑各边相互之间的夹角总和是否等于2π，若是，则基坑变形监测测量无误，否则重新进行测量；
若基坑变形监测测量无误，则根据测得的基坑各边所设变形监测点的局部坐标变化，获取基坑各边所设变形监测点在全局坐标系下的变形量；
将各变形监测点的所述变形量与预设阈值进行对比，判断各变形监测点的所述变形量是否超过预设阈值，若超过，则进行预警处理。
2.如权利要求1所述的一种基于机器视觉测量仪的基坑变形监测方法，其特征在于，对第一全局坐标测量结果的准确性进行验证，具体包括：
对于有四个角点A、B、C、D的基坑，在初始状态下，基坑边AB与AD的夹角为θ1，BA与BC的夹角为θ2，CB与CD的夹角为θ3，DC与DA的夹角为θ4；
基于全站仪测得的在初始状态下基坑角点A、B、C、D处的第一全局坐标为(Xa，Ya，Za)、(Xb，Yb，Zb)、(Xc，Yc，Zc)、(Xd，Yd，Zd)；
根据基坑角点第一全局坐标计算出在初始状态下基坑边AB、BC、CD、DA与全局坐标系X轴的夹角分别为αAB、αBC、αCD、αDA：
根据计算得到的在初始状态下基坑边AB、BC、CD、DA与全局坐标系X轴的夹角，计算在初始状态下基坑各边相互之间的夹角：
判断是否θ1+θ2+θ3+θ4＝2π，若是，则第一全局坐标测量无误，否则重新进行测量。
3.如权利要求1所述的一种基于机器视觉测量仪的基坑变形监测方法，其特征在于，根据各角点的第二全局坐标对基坑变形监测结果的准确性进行验证，具体包括：
对于有四个角点A、B、C、D的基坑，在变形状态下，基坑边AB与AD的夹角为θ/ 1，BA与BC的夹角为θ/ 2，CB与CD的夹角为θ/ 3，DC与DA的夹角为θ/ 4；
在变形状态下，基坑角点A、B、C、D处的第二全局坐标为(X/ a，Y/ a，Z/ a)、(X/ b，Y/ b，Z/ b)、(X/ c，Y/ c，Z/ c)、(X/ d，Y/ d，Z/ d)；
其中，基于全站仪测得的在初始状态下基坑角点A、B、C、D处的第一全局坐标为(Xa，Ya，Za)、(Xb，Yb，Zb)、(Xc，Yc，Zc)、(Xd，Yd，Zd)；
A点第二全局坐标(X/ a，Y/ a，Z/ a)＝(Xa+dx1，Ya+dy1，Za+dz1)，B点第二全局坐标(X/ b，Y/ b，Z/ b)＝(Xb+dx2，Yb+dy2，Zb+dz2)，C点第二全局坐标(X/ c，Y/ c，Z/ c)＝(Xc+dx3，Yc+dy3，Zc+dz3)，D点第二全局坐标(X/ d，Y/ d，Z/ d)＝(Xd+dx4，Yd+dy4，Zd+dz4)，dx1、dy1、dz1分别为A点在全局坐标系X、Y、Z方向的变化量，dx2、dy2、dz2分别为B点在全局坐标系X、Y、Z方向的变化量，dx3、dy3、dz3分别为C点在全局坐标系X、Y、Z方向的变化量，dx4、dy4、dz4分别为D点在全局坐标系X、Y、Z方向的变化量；
计算在变形状态下基坑边AB、BC、CD、DA与全局坐标系X轴的夹角分别为α/ AB、α/ BC、α/ CD、α/ DA：
根据计算得到的在变形状态下基坑边AB、BC、CD、DA与全局坐标系X轴的夹角，计算在变形状态下基坑各边相互之间的夹角：
判断是否θ/ 1+θ/ 2+θ/ 3+θ/ 4＝2π，若是，则变形监测测量无误，否则重新进行测量。
4.一种基于机器视觉测量仪的基坑变形监测系统，其特征在于，所述系统包括：
仪器布设模块，用于在基坑影响区外布设全站仪，在基坑各角点处分别布设机器视觉测量仪，沿基坑各边分别设置基坑变形监测点，建立全局坐标系，并基于各角点分别建立局部坐标系；
初始验证模块，用于初始状态下，基于所述全站仪测量得到基坑各角点的第一全局坐标，并对第一全局坐标测量结果的准确性进行验证；
所述初始验证模块，具体用于：
根据基坑各角点的第一全局坐标计算出在初始状态下基坑各边与全局坐标系X轴的夹角；
根据计算得到的在初始状态下基坑各边与全局坐标系X轴的夹角，计算在初始状态下基坑各边相互之间的夹角；
判断在初始状态下基坑各边相互之间的夹角总和是否等于2π，若是，则第一全局坐标测量无误，否则重新进行测量；
变形监测模块，用于若第一全局坐标测量无误，则利用各角点处机器视觉测量仪分别监测邻边上所设变形监测点的局部坐标变化，并通过机器视觉测量仪的连测监测各角点的局部坐标变化，所述机器视觉测量仪的连测为，按顺序依次通过上一角点处机器视觉测量仪对邻边上的下一角点的局部坐标变化进行监测；
变形监测验证模块，用于通过所述全站仪先测出部分角点的第二全局坐标；根据部分角点的第二全局坐标，结合在机器视觉测量仪连测中所述部分角点处的视觉测量仪分别监测得到的邻边上的下一角点的局部坐标，计算出剩余角点的第二全局坐标，由此得到全部角点的第二全局坐标；并根据各角点的第二全局坐标对基坑变形监测结果的准确性进行验证；
所述变形监测验证模块，具体用于：
根据基坑各角点的第二全局坐标计算出在变形状态下基坑各边与全局坐标系X轴的夹角；
根据计算得到在变形状态下基坑各边与全局坐标系X轴的夹角，计算在变形状态下基坑各边相互之间的夹角；
判断在变形状态下基坑各边相互之间的夹角总和是否等于2π，若是，则基坑变形监测测量无误，否则重新进行测量；
预警模块，用于若基坑变形监测测量无误，则根据测得的基坑各边所设变形监测点的局部坐标变化，获取基坑各边所设变形监测点在全局坐标系下的变形量；
将各变形监测点的所述变形量与预设阈值进行对比，判断各变形监测点的所述变形量是否超过预设阈值，若超过，则进行预警处理。
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Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107119657A (zh) * 2017-05-15 2017-09-01 苏州科技大学 一种基于视觉测量基坑监测方法
CN206859276U (zh) * 2017-05-16 2018-01-09 贵州工程应用技术学院 一种基坑变形监测装置
CN108914994A (zh) * 2018-08-13 2018-11-30 山东大学 一种基于对边测距的基坑顶部水平位移监测方法
CN109655040A (zh) * 2018-12-25 2019-04-19 南京工业大学 一种基于无人机靶向技术的边坡位移监测方法
CN111457848A (zh) * 2020-05-19 2020-07-28 四川合众精准科技有限公司 通过相邻监测点间坐标变化而测定位移量的方法及系统
CN112861947A (zh) * 2021-01-29 2021-05-28 中铁第一勘察设计院集团有限公司 传感器数据处理方法、装置及计算设备
CN113251933A (zh) * 2021-05-08 2021-08-13 上海砼测检测技术有限公司 一种用于基坑表面位移监测的自动化图像位移测量系统
CN114076568A (zh) * 2022-01-19 2022-02-22 中铁第一勘察设计院集团有限公司 一种空-地-深一体可视化边坡自动监测监控系统及方法
CN114108717A (zh) * 2021-12-09 2022-03-01 上海勘察设计研究院(集团)有限公司 一种基于视觉测量的基坑围护顶部变形监测系统及其方法
WO2022252873A1 (zh) * 2021-05-31 2022-12-08 北京字跳网络技术有限公司 相机内参的标定验证方法、装置、设备及介质
CN116805441A (zh) * 2023-07-20 2023-09-26 中煤航测遥感集团有限公司 一种基坑监测的预警方法、装置、电子设备及存储介质
CN116950148A (zh) * 2023-07-25 2023-10-27 南京市测绘勘察研究院股份有限公司 一种基坑工程水平位移控制平差方法、存储介质及设备

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110411408A (zh) * 2019-07-11 2019-11-05 浙江大学 一种基于计算机视觉的地表沉降监测方法

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107119657A (zh) * 2017-05-15 2017-09-01 苏州科技大学 一种基于视觉测量基坑监测方法
CN206859276U (zh) * 2017-05-16 2018-01-09 贵州工程应用技术学院 一种基坑变形监测装置
CN108914994A (zh) * 2018-08-13 2018-11-30 山东大学 一种基于对边测距的基坑顶部水平位移监测方法
CN109655040A (zh) * 2018-12-25 2019-04-19 南京工业大学 一种基于无人机靶向技术的边坡位移监测方法
CN111457848A (zh) * 2020-05-19 2020-07-28 四川合众精准科技有限公司 通过相邻监测点间坐标变化而测定位移量的方法及系统
CN112861947A (zh) * 2021-01-29 2021-05-28 中铁第一勘察设计院集团有限公司 传感器数据处理方法、装置及计算设备
CN113251933A (zh) * 2021-05-08 2021-08-13 上海砼测检测技术有限公司 一种用于基坑表面位移监测的自动化图像位移测量系统
WO2022252873A1 (zh) * 2021-05-31 2022-12-08 北京字跳网络技术有限公司 相机内参的标定验证方法、装置、设备及介质
CN114108717A (zh) * 2021-12-09 2022-03-01 上海勘察设计研究院(集团)有限公司 一种基于视觉测量的基坑围护顶部变形监测系统及其方法
CN114076568A (zh) * 2022-01-19 2022-02-22 中铁第一勘察设计院集团有限公司 一种空-地-深一体可视化边坡自动监测监控系统及方法
CN116805441A (zh) * 2023-07-20 2023-09-26 中煤航测遥感集团有限公司 一种基坑监测的预警方法、装置、电子设备及存储介质
CN116950148A (zh) * 2023-07-25 2023-10-27 南京市测绘勘察研究院股份有限公司 一种基坑工程水平位移控制平差方法、存储介质及设备

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