本發(fā)明涉及地質(zhì)災害監(jiān)測領域，尤其是一種基于微細結(jié)構(gòu)識別的遠程滑坡群動態(tài)監(jiān)測方法。

背景技術(shù)：

我國地域遼闊，地質(zhì)條件復雜，影響地質(zhì)災害發(fā)育的自然地質(zhì)條件也多樣，同時地質(zhì)災害具有分布廣、類型多、頻度高，而崩塌、滑坡及泥石流等已經(jīng)成為對危害最大的地質(zhì)災害。尤其是近年來，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，各種公路、鐵路、建筑的大規(guī)模地建設形成了各種人工邊坡，進而可能誘導產(chǎn)生眾多滑坡?；卤O(jiān)測的前期主要是根據(jù)人工觀測地表變化特征、地下水以及周圍動植物的異常來推斷確定其發(fā)生的可能性。隨著時代的發(fā)展和科技進步，表面位移監(jiān)測法的一些常規(guī)儀器，包括全站儀、經(jīng)緯儀、水準儀、gps監(jiān)測以及新近發(fā)展的gps手機監(jiān)測等也逐漸得到應用。通過深部位移監(jiān)測法，即鉆孔傾斜儀進行監(jiān)測，雖然能夠確定滑面位置，但產(chǎn)生較大錯動后，傾斜位移監(jiān)測失效，后期滑坡位移數(shù)據(jù)無法獲得，故其數(shù)據(jù)帶有“一孔之見”而有失準確。近年來雷達技術(shù)應用于滑坡監(jiān)測當中，能夠?qū)崟r監(jiān)測微小變形，并根據(jù)形變的速度自動判別災害發(fā)生時段，在合適的時間發(fā)出預警，但其高昂的價格使得難以進行廣泛應用。目前滑坡監(jiān)測技術(shù)急需不斷完善，尤其是關于滑坡群的動態(tài)觀測需要新的技術(shù)來應對和解決可能出現(xiàn)的地質(zhì)災害問題。

中國專利cn201510031650.7公開了一種滑坡監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法，滑坡監(jiān)測系統(tǒng)采用位移監(jiān)測法監(jiān)測滑坡位移，同時配置有用于監(jiān)測直線大位移的常規(guī)直線位移傳感器和用于監(jiān)測直線微位移的微測直線位移傳感器，在保證獲得高效監(jiān)測反應的同時，確保監(jiān)測的高精度形，通過控制裝置控制該兩個位移傳感器的工作狀態(tài)，可調(diào)整系統(tǒng)采用不同的監(jiān)測模式，以適應不同的監(jiān)測環(huán)境，確保以最合適的方式進行監(jiān)測，保證監(jiān)測高效、迅速、準確。其相應的監(jiān)測方法，利用環(huán)境裝置實時監(jiān)測周圍環(huán)形狀況，對不同的環(huán)境及時作出反映，以供控制裝置參考分析，進行針對性的操作控制，保證監(jiān)測模式適時、適宜。但是，該監(jiān)測方法存在的問題有：1、如果滑坡數(shù)量眾多的話，各種位移計和監(jiān)測裝置的投入巨大；2、各監(jiān)測元件眾多，必須保證每個元件都能正常工作才能保證整個監(jiān)測系統(tǒng)的運行，而野外實際條件下滿足這樣的要求是非常困難的。

中國專利cn201210323377.1公開了一種邊坡、滑坡綜合監(jiān)測系統(tǒng)，邊坡、滑坡綜合監(jiān)測系統(tǒng)，能對坡體表面位移、深部位移、支擋結(jié)構(gòu)土壓力及錨固結(jié)構(gòu)內(nèi)力進行綜合監(jiān)測，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效采集和自動化處理。它包括：邊坡坡面位移監(jiān)測單元，布設于邊坡坡面上，采用拉繩式光纖光柵位移傳感器，其兩端分別固定于邊坡坡面上和坡體支擋結(jié)構(gòu)頂部；邊坡支護結(jié)構(gòu)受力監(jiān)測單元，由豎向間隔埋設于坡體支擋結(jié)構(gòu)背面的光纖光柵壓力盒和設置在坡體錨固構(gòu)件上的光纖光柵測力計構(gòu)成；邊坡內(nèi)部變形監(jiān)測單元，為鉆孔埋入坡體內(nèi)的光纖光柵智能錨桿；數(shù)據(jù)采集傳輸裝置，由多通道波長解調(diào)儀和監(jiān)測計算機構(gòu)成。但是，該監(jiān)測方法存在的問題有：1、監(jiān)測范圍太小，并且只能完成簡單類型的滑坡、邊坡；2、光纖光柵位移傳感器價格昂貴，加上壓力盒、測力計等構(gòu)件投入巨大，不適合用于多滑坡監(jiān)測。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種基于微細結(jié)構(gòu)識別的遠程滑坡群動態(tài)監(jiān)測方法，該方法具有原理簡單，構(gòu)建布設所需設施容易，具體操作方便，監(jiān)測范圍廣，設備投入少，且可重復利用，工程造價費用低，全天候動態(tài)監(jiān)測，監(jiān)測的數(shù)據(jù)能夠及時保存方便后期調(diào)用，具有較好的工程推廣價值等特點。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：一種基于微細結(jié)構(gòu)識別的遠程滑坡群動態(tài)監(jiān)測方法，包括現(xiàn)場測試和數(shù)據(jù)分析中心兩部分；現(xiàn)場測試包括裝置固定支架，該固定支架上設有可進行紅外拍攝的高性能廣角紅外相機，該相機上部設有固定在支架上的太陽能光伏板和信號傳輸裝置，上述相機、信號傳輸裝置通過電源線與太陽能光伏板相連接，信號傳輸裝置和相機通過信號線連接。

現(xiàn)場測試還包括原位識別標記點和人工識別標記點，穩(wěn)定的巖石露頭和輪廓棱角層次分明的坡面地形線可作為原位識別標記點，而人工識別標記點為需要監(jiān)測但原位識別標記點不足時而設計的，具體特征是在原位識別點不足的監(jiān)測區(qū)域，根據(jù)監(jiān)測方案的需要人為設置穩(wěn)固牢靠的十字形架子作為人工識別標記點。

數(shù)據(jù)分析中心包括，信號接收裝置，該接收裝置與計算機連接，該計算機通過信號線與地質(zhì)災害預警裝置連通。

數(shù)據(jù)分析中的計算機自動處理一下幾個模塊程序：監(jiān)測區(qū)域照片的接收→圖片二值化處理→二值化圖片計算→二值化圖數(shù)據(jù)分析→數(shù)據(jù)保存→結(jié)果顯示→地質(zhì)災害危險性預警。

開展遠程滑坡群動態(tài)監(jiān)測時，首先確定滑坡群的監(jiān)測范圍，選擇視線能夠覆蓋滑坡群范圍，不受滑坡群災害的影響，地質(zhì)條件良好，基礎安全牢固的地方布設裝置固定支架，安裝高性能廣角紅外相機、信號傳輸裝置及太陽能光伏板。其次，根據(jù)監(jiān)測范圍內(nèi)滑坡群的面積、分布、高差、坡度、地形、潛在危害范圍、廣角相機的拍攝范圍等信息，選取容易觀察、特性鮮明的區(qū)域作為原位識別標記點，同時為了更高精度地監(jiān)測滑坡群的變形和蠕變，可增設人工識別標記點，結(jié)合原位識別標記點進行滑坡群的綜合動態(tài)監(jiān)測。

其次，調(diào)試高性能廣角紅外相機的角度和拍照效果，檢驗信號傳輸裝置的工作性能，確保通過高性能廣角相機角度和高度的調(diào)整能夠覆蓋被監(jiān)測的滑坡群中的所有原位識別標記點和人工識別標記點。通過gprs/cdma無線網(wǎng)絡將信號傳輸裝置和信號接收裝置相連接，建立現(xiàn)場測試與數(shù)據(jù)分析中心的信息傳輸，使得信號傳輸裝置將現(xiàn)場高性能廣角紅外相機拍攝的高分辨率照片實時、連續(xù)地傳回數(shù)據(jù)分析中心，若遇到特殊天氣條件，則高性能廣角紅外相機啟動紅外拍攝功能，進而實現(xiàn)全天候動態(tài)監(jiān)測。

數(shù)據(jù)分析中心在準備階段需人工調(diào)試軟件參數(shù)，對信號接收裝置接收的照片二值化的軟件進行調(diào)試，即對二值化過程中灰度閥值的選取，比例尺設置和數(shù)據(jù)分析項目等參數(shù)信息進行對比分析選取，進而確定照片處理效果最佳的各個參數(shù)值。軟件調(diào)試完成后可自動進行滑坡群的監(jiān)測，即軟件系統(tǒng)可自行將信號接收裝置接收的高分辨率現(xiàn)場監(jiān)測圖片進行二值化處理，圖像的二值化使得圖像數(shù)據(jù)量減少，凸顯出照片中的輪廓信息，提取由識別標記點和監(jiān)測區(qū)域地形地貌共同構(gòu)成的基于微細觀滑坡群的二值化圖像，該二值化圖像中線條的角度、閉合曲線的形態(tài)、曲線相交特點等微觀信息與滑坡的坡形走向、局部輪廓、峰面交匯等宏觀特征相一致，計算、統(tǒng)計并保存二值化圖像中的特征信息。通過對比分析不同時間段、不同氣候條件下由各識別標記點和區(qū)域地形條件共同構(gòu)成的基于微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)的二值化圖像的特征，比較識別標記點、閉合曲線、曲線相交點等的位移偏差，進而確定二值化圖中微細結(jié)構(gòu)異常區(qū)，進一步反應出監(jiān)測區(qū)域滑坡群的宏觀穩(wěn)定狀態(tài)，在此基礎上可以判斷被監(jiān)測的滑坡群局部和整體是否有所蠕變和滑動。通過數(shù)據(jù)分析中的計算軟件，設立微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)異常的預警值，若自動監(jiān)測的過程中二值化圖微細結(jié)構(gòu)特征變化引起的結(jié)構(gòu)參數(shù)超過該預警值，則及時觸發(fā)地質(zhì)災害預警裝置。

進一步地，數(shù)據(jù)分析中心監(jiān)測信息的分析結(jié)果可通過手機app插件實現(xiàn)實時動態(tài)查詢。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：一種基于微細結(jié)構(gòu)識別的遠程滑坡群動態(tài)監(jiān)測方法，以現(xiàn)場監(jiān)測和數(shù)據(jù)自動分析相結(jié)合，以微細觀結(jié)構(gòu)特征識別為出發(fā)點，通過滑坡群實時的二值化圖像的微細結(jié)構(gòu)特征變化異常點，進而揭示宏觀滑坡群地質(zhì)體的位移異常區(qū)域，該方法具有原理簡單，構(gòu)建設施容易，具體操作方便，監(jiān)測范圍廣，設備投入少，且可重復利用，工程造價費用低，全天候動態(tài)監(jiān)測，監(jiān)測的數(shù)據(jù)能夠及時保存方便后期調(diào)用，具有較好的工程推廣價值等特點。

附圖說明

本發(fā)明的附圖說明如下：

圖1為本發(fā)明的平面示意圖；

附圖標記說明：

1—現(xiàn)場測試2—數(shù)據(jù)分析中心3—原位識別標記點

4—人工識別標記點5—坡面地形線6—太陽能光伏板

7—裝置固定支架8—高性能廣角紅外相機

9—信號傳輸裝置10—信號接收裝置11—計算機

12—圖像二值化處理模塊13—二值化圖像數(shù)據(jù)計算模塊

14—二值化圖像數(shù)據(jù)分析模塊15—二值化圖像數(shù)據(jù)保存模塊

16—二值化圖像結(jié)果顯示模塊17—地質(zhì)災害預警裝置

18—gprs/cdma無線網(wǎng)絡

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明，本部分的描述僅是示范性和解釋性，不應對本發(fā)明的保護范圍有任何的限制作用。

如圖1所示一種基于微細結(jié)構(gòu)識別的遠程滑坡群動態(tài)監(jiān)測方法的平面示意圖，包括現(xiàn)場測試1和數(shù)據(jù)分析中心2兩部分；現(xiàn)場測試1包括裝置固定支架7，該固定支架7上設有可進行紅外拍攝的高性能廣角紅外相機8，該相機8上部設有固定在支架上的太陽能光伏板6和信號傳輸裝置9，上述相機8、信號傳輸裝置9通過電源線與太陽能光伏板6相連接，信號傳輸裝置9和相機8通過信號線連接。

現(xiàn)場測試1還包括原位識別標記點3和人工識別標記點4，穩(wěn)定的巖石露頭和輪廓棱角層次分明的坡面地形線5可作為原位識別標記點3，而人工識別標記點4為需要監(jiān)測但原位識別標記點3不足時而設計的，具體特征是在原位識別點3不足的監(jiān)測區(qū)域，根據(jù)監(jiān)測方案的需要人為設置穩(wěn)固牢靠的十字形架子作為人工識別標記點4。

數(shù)據(jù)分析中心2包括，信號接收裝置10，該接收裝置與計算機11連接，該計算機11通過信號線與地質(zhì)災害預警裝置17連通。

數(shù)據(jù)分析中2的計算機自動處理一下幾個模塊程序：監(jiān)測區(qū)域照片的接收→圖片二值化處理→二值化圖片計算→二值化圖數(shù)據(jù)分析→數(shù)據(jù)保存→結(jié)果顯示→地質(zhì)災害危險性預警。

開展遠程滑坡群動態(tài)監(jiān)測時，首先確定滑坡群的監(jiān)測范圍，選擇視線能夠覆蓋滑坡群范圍，不受滑坡群災害的影響，地質(zhì)條件良好，基礎安全牢固的地方布設裝置固定支架7，安裝高性能廣角紅外相機8、信號傳輸裝置9及太陽能光伏板6。其次，根據(jù)監(jiān)測范圍內(nèi)滑坡群的面積、分布、高差、坡度、地形、潛在危害范圍、廣角相機8的拍攝范圍等信息，選取容易觀察、特性鮮明的區(qū)域作為原位識別標記點3，同時為了更高精度地監(jiān)測滑坡群的變形和蠕變，可增設人工識別標記點4，結(jié)合原位識別標記點3進行滑坡群的綜合動態(tài)監(jiān)測。

其次，調(diào)試高性能廣角紅外相機8的角度和拍照效果，檢驗信號傳輸裝置9的工作性能，確保通過高性能廣角相機8角度和高度的調(diào)整能夠覆蓋被監(jiān)測的滑坡群中的所有原位識別標記點3和人工識別標記點4。通過gprs/cdma無線網(wǎng)絡18將信號傳輸裝置9和信號接收裝置10相連接，建立現(xiàn)場測試1與數(shù)據(jù)分析中心2的信息傳輸，使得信號傳輸裝置9將現(xiàn)場高性能廣角紅外相機8拍攝的高分辨率照片實時、連續(xù)地傳回數(shù)據(jù)分析中心2，若遇到特殊天氣條件，則高性能廣角紅外相機8啟動紅外拍攝功能，進而實現(xiàn)全天候動態(tài)監(jiān)測。

數(shù)據(jù)分析中心2在準備階段需人工調(diào)試軟件參數(shù)，對信號接收裝置10接收的照片二值化的軟件進行調(diào)試，即對二值化過程中灰度閥值的選取，比例尺設置和數(shù)據(jù)分析項目等參數(shù)信息進行對比分析選取，進而確定照片處理效果最佳的各個參數(shù)值。軟件調(diào)試完成后可自動進行滑坡群的監(jiān)測，即軟件系統(tǒng)可自行將信號接收裝置10接收的高分辨率現(xiàn)場監(jiān)測圖片進行二值化處理，圖像的二值化使得圖像數(shù)據(jù)量減少，凸顯出照片中的輪廓信息，提取由識別標記點和監(jiān)測區(qū)域地形地貌共同構(gòu)成的基于微細觀滑坡群的二值化圖像，該二值化圖像中線條的角度、閉合曲線的形態(tài)、曲線相交特點等微觀信息與滑坡的坡形走向、局部輪廓、峰面交匯等宏觀特征相一致，計算、統(tǒng)計并保存二值化圖像中的特征信息。通過對比分析不同時間段、不同氣候條件下由各識別標記點和區(qū)域地形條件共同構(gòu)成的基于微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)的二值化圖像的特征，比較識別標記點、閉合曲線、曲線相交點等的位移偏差，進而確定二值化圖中微細結(jié)構(gòu)異常區(qū)，進一步反應出監(jiān)測區(qū)域滑坡群的宏觀穩(wěn)定狀態(tài)，在此基礎上可以判斷被監(jiān)測的滑坡群局部和整體是否有所蠕變和滑動。通過數(shù)據(jù)分析中2的計算軟件，設立微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)異常的預警值，若自動監(jiān)測的過程中二值化圖微細結(jié)構(gòu)特征變化引起的結(jié)構(gòu)參數(shù)超過該預警值，則及時觸發(fā)地質(zhì)災害預警裝置。同時數(shù)據(jù)分析中心監(jiān)測信息的分析結(jié)果可通過手機app插件實現(xiàn)動態(tài)查詢。