本實用新型涉及地質(zhì)災害監(jiān)測、大地測量及工程建設技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于北斗定位的高精度變形監(jiān)測裝置。

背景技術(shù)：

對地質(zhì)災害進行監(jiān)測這一過程在分析其成因機理以及進行預報預警中占有重要地位，由于對地質(zhì)變形監(jiān)測的高精度要求，現(xiàn)有的監(jiān)測技術(shù)主要是使用高精度的全站儀。雖然全站儀能達到很高的精度，但其在使用上有很多限制，比如全站儀依靠光學定位，需要通視，受天氣因素的影響較大；全站儀需要與觀測站配套使用，在對地質(zhì)變形進行長期監(jiān)測的過程中，全站儀不能移動，在對多個位置進行監(jiān)測時，全站儀的使用成本大大增加，而且高精度儀器長時間暴露于野外很容易損壞；另外，由于全站儀本身也是放置在被監(jiān)測的地面上，地質(zhì)的變形同時很可能會導致全站儀的位置出現(xiàn)偏差，從而導致測量數(shù)據(jù)不精確，因此全站儀的位置設置受限于地質(zhì)條件，不僅影響了監(jiān)測點的設置，還增加了額外的工作量。

如今隨著北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的發(fā)展，使利用北斗衛(wèi)星定位進行實時監(jiān)測成為可能。由于北斗定位天線是處于連續(xù)工作狀態(tài)，因此，為了保證測量結(jié)果的準確性需要在監(jiān)測的初始階段對天線的定位精度進行校驗，確定其滿足精度要求后才能將其應用到地質(zhì)災害監(jiān)測系統(tǒng)中。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種簡單實用、數(shù)據(jù)測量精度高、使用成本低、可實現(xiàn)自由設點和實時監(jiān)測的高精度變形監(jiān)測裝置，以解決背景技術(shù)中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種基于北斗定位的高精度變形監(jiān)測裝置，包括一個全站儀、多個便攜式觀測站、以及用于實現(xiàn)信息處理和數(shù)據(jù)計算的中心服務站，所述便攜式觀測站包括由上至下依次設置的北斗定位天線、強制對中器、萬向棱鏡、光學對中器、調(diào)平基座和三腳架，在所述調(diào)平基座的中心位置處豎向設置有一個光學對中器觀測孔，所述強制對中器用于使得北斗定位天線和萬向棱鏡的中心連線豎直，所述光學對中器用于使得調(diào)平基座和萬向棱鏡的中心連線豎直。

優(yōu)選地，在所述北斗定位天線外側(cè)還設置有天線保護罩。

優(yōu)選地，所述全站儀和萬向棱鏡分別用三維激光掃描儀和三維激光掃描儀靶標板替換。

優(yōu)選地，所述監(jiān)測裝置還包括北斗衛(wèi)星通訊模塊，其用于實現(xiàn)所述全站儀或三維激光掃描儀和便攜式觀測站與中心服務站間的數(shù)據(jù)交換，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時傳輸和監(jiān)測裝置的連續(xù)工作。

優(yōu)選地，所述便攜式觀測站的數(shù)量為3個或3個以上。

所述監(jiān)測裝置采用的是太陽能+蓄電池和/或市電+UPS(Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply，即不間斷電源)的供電模式。

本實用新型提供的技術(shù)方案具有如下有益效果：

1、本實用新型通過結(jié)合北斗衛(wèi)星定位和全站儀或三維激光掃描儀的光學定位，實現(xiàn)了對觀測站初始坐標位置的精確校正，從而保證了其發(fā)射的坐標數(shù)據(jù)的精準性，有利于進行地質(zhì)變形監(jiān)測；

2、本實用新型在后續(xù)的變形監(jiān)測過程中采用北斗高精度定位，可在無人狀態(tài)下實現(xiàn)全天候工作和數(shù)據(jù)傳輸，得到實時的觀測數(shù)據(jù)，同時由于不需要使用全站儀，降低了全站儀的使用成本；

3、本實用新型中的北斗定位天線的坐標經(jīng)校正后就始終固定不變，無論地質(zhì)怎么變化都不會影響其觀測數(shù)據(jù)的準確性，因此觀測站可擺脫地質(zhì)條件的限制而自由設點，監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便，可實現(xiàn)全站儀和北斗定位天線的優(yōu)勢互補，可顯著降低觀測成本和人力投入；

4、本實用新型的通訊鏈路采用北斗衛(wèi)星通訊系統(tǒng)，其覆蓋范圍大且沒有通訊盲區(qū)，適用于其他通訊手段GPRS/CDMA無法覆蓋的監(jiān)測區(qū)域。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中：

圖1是本實用新型所提供的一個優(yōu)選實施例中便攜式觀測站的的正視圖；

圖2是圖1所示實施例的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1北斗定位天線，2強制對中器，3萬向棱鏡，4光學對中器，5調(diào)平基座，6三腳架，7天線保護罩。

具體實施方式

下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

參見圖1和圖2，一種基于北斗定位的高精度變形監(jiān)測裝置，包括一個全站儀、多個便攜式觀測站、以及用于實現(xiàn)信息處理和數(shù)據(jù)計算的中心服務站，所述便攜式觀測站包括由上至下依次設置的北斗定位天線1、強制對中器2、萬向棱鏡3、光學對中器4、調(diào)平基座5和三腳架6，在所述調(diào)平基座5的中心位置處豎向設置有一個光學對中器觀測孔，所述強制對中器2用于使得北斗定位天線1和萬向棱鏡3的中心連線豎直，所述光學對中器4用于使得調(diào)平基座5和萬向棱鏡3的中心連線豎直。

所述監(jiān)測裝置還包括北斗衛(wèi)星通訊模塊，其用于實現(xiàn)所述全站儀和便攜式觀測站與中心服務站間的數(shù)據(jù)交換，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時傳輸和監(jiān)測裝置的連續(xù)工作。

在本實施例中，在所述北斗定位天線1外側(cè)還設置有天線保護罩7。

在本實施例中，所述便攜式觀測站的數(shù)量為3個或3個以上。

在本實施例中，所述監(jiān)測裝置采用的是太陽能+蓄電池和/或市電+UPS的供電模式。

所述監(jiān)測裝置的工作過程如下：

將各個便攜式觀測站固定設置在觀測點的地面上，同時放置好全站儀，開始接收數(shù)據(jù)；衛(wèi)星定位天線1收到坐標信息并將其發(fā)送到中心服務站，從而得到各便攜式觀測站的三維坐標A，同時通過中心服務站進行實時的高精度基線解算，用所得基線配合附近的CORS站對坐標系進行網(wǎng)平差；接著，在該坐標系下使用全站儀和萬向棱鏡3再次對各便攜式觀測站進行定位，并將位置信息發(fā)送到中心服務站，中心服務站解算得到各便攜式觀測站的三維坐標B；最后通過對坐標A和坐標B的對比和計算，以完成對各便攜式觀測站的實際初始坐標的校正。

校驗分析過程如下：所述衛(wèi)星定位天線1的相位中心到調(diào)平基座5最底端的垂直距離為h₁，所述萬向棱鏡3的中心到調(diào)平基座5最底端的垂直距離為h₂，則所述衛(wèi)星定位天線1的相位中心和萬向棱鏡3的中心間的高度差為dh₁₂＝h₁-h₂，將坐標B作為真值與坐標A進行比較和計算，使得校正后的兩個坐標，其平面坐標相同而高度坐標相差一個定值dh₁₂，從而在之后變形監(jiān)測的過程中確保衛(wèi)星定位天線1的精度。

完成坐標校正工作后，將全站儀撤掉而只保留觀測站，通過觀察各觀測站上設置的北斗定位天線1所獲得坐標的變化情況對其所在位置的地質(zhì)變形情況進行高精度監(jiān)測。

同樣的，可用三維激光掃描儀和三維激光掃描儀靶標板分別替換全站儀和萬向棱鏡3，而其余結(jié)構(gòu)保持不變，所述監(jiān)測裝置的工作過程基本相同，只是校驗分析過程存在區(qū)別：所述衛(wèi)星定位天線1的相位中心到調(diào)平基座5最底端的垂直距離為h₁，所述三維激光掃描儀靶標板的中心到調(diào)平基座5最底端的垂直距離為h₃，則所述衛(wèi)星定位天線1的相位中心和三維激光掃描儀靶標板的中心間的高度差為dh₁₃＝h₁-h₃，將坐標B作為真值與坐標A進行比較和計算，使得校正后的兩個坐標，其平面坐標相同而高度坐標相差一個定值dh₁₃，從而在之后變形監(jiān)測的過程中確保衛(wèi)星定位天線1的精度。

以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，并非因此限制本實用新型的專利保護范圍，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，凡是利用本實用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的任何改進或等同替換，直接或間接運用在其它相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均應包括在本實用新型的專利保護范圍內(nèi)。