(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210527039.3 (22)申请日 2022.05.16 (71)申请人 中咨数据有限公司 地址 100089 北京市海淀区紫竹院路嘉豪 国际中心 A座9层908 申请人 中国公路工程咨询集团有限公司 　 中交路桥检测养护有限公司 　 中咨公路养护检测技 术有限公司 (72)发明人 张蕴灵　崔巍　何乃武　侯芸　 祁生文　邹宇　董元帅　 (74)专利代理 机构 保定运维知识产权代理事务 所(普通合伙) 1313 3 专利代理师 孙玉娣 (51)Int.Cl. G01D 21/02(2006.01)G01C 11/00(2006.01) G06T 17/05(2011.01) (54)发明名称 工程地质 监测系统及多期航拍测绘的三维 地质建模方法 (57)摘要 本发明属于地质灾害数据 识别技术领域， 公 开了工程地质监测系统及多期航拍测绘的三维 地质建模 方法。 所述多期航拍 测绘的三维地质建 模方法包括： 在现场潜在失稳地质体上设置工程 地质监测系统， 实时监测地质体不同部位的基础 数据； 利用无人机进行多期次飞行航拍， 得到地 质体宏观上的演变数据； 基于获得的所述基础数 据和所述演变数据， 将地质体内部物理力学性 质、 化学性质、 水理性质与宏观地貌变化相结合， 刻画地质体的自然演化发展规律， 并构建三维地 质模型。 本发 明将工程地质监测与无人机航拍相 结合进行建模， 将宏观变形与工程地质要素相结 合， 构建更加真实的三维地质模型， 拓宽其普适 性。 权利要求书3页 说明书10页 附图4页 CN 114923519 A 2022.08.19 CN 114923519 A 1.一种多期航拍测绘的三维地质建模方法， 其特征在于， 所述多期航拍测绘的三维地 质建模方法包括： 在现场潜在失稳地质体上设置工程地质监测系统， 实时监测地质体不同 部位的孔隙水压力、 地层岩性力学指标、 地下水渗流情况、 气象情况、 变形和 应力情况 的基 础数据； 利用无人机(4‑6)进行多期次飞行航拍， 得到地质体宏观上的演变数据； 基于获得的所述基础数据和所述演变数据， 将地质体内部物理力学性质、 化学性质、 水 理性质与宏观地貌变化相结合， 刻画地质体的自然演化发展规 律， 并构建三维地质模型。 2.根据权利要求1所述的多期航拍测绘的三维地质建模方法， 其特征在于， 在工程地质 监测系统实时监测地质体不同部位的基础数据中， 对水文地质条件进行监测时， 同时对水 文地质条件引起的地质体中不同部位的化学成分及矿物成分变化进行监测。 3.根据权利要求1所述的多期航拍测绘的三维地质建模方法， 其特征在于， 在工程地质 监测系统实时监测地质体不同部位的基础数据中， 通过工程地质监测系统设置的基于物理 勘探的地层识别系统、 基于弹性波发生系统和接 收系统， 利用波的传输特征确定地层情况 及地质体演化中地层的变化情况， 获取实时地层现场数据信息 。 4.根据权利要求1所述的多期航拍测绘的三维地质建模方法， 其特征在于， 在利用无人 机(4‑6)进行多期次飞行航拍， 得到地质体宏观上的演变数据中， 基于监测数据选择不同的 时间点进行航拍， 比对多次航拍后的影响资料， 通过像素比较分析对象的演化 规律。 5.根据权利要求1所述的多期航拍测绘的三维地质建模方法， 其特征在于， 基于获得的 所述基础数据和所述演 变数据在室内终端中进 行三维地质模型构建， 利用所述三 维地质模 型计算崩滑灾害后期的运移特 征。 6.一种实施权利要求1～5任一项所述多期航拍测绘的三维地质建模方法的工程地质 监测系统， 其特 征在于， 所述工程 地质监测系统包括： 数据采集控制系统(2)， 用于现场数据的采集和汇总， 将现场采集的数据缓存后利用无 线传输装置进行传输， 将数据汇总后传输至室内终端， 室内终端根据收集的数据进行三维 地质建模； 无人机监测系统(4)， 内置无人机(4 ‑6)， 所述无人机(4 ‑6)内置数据存储模块， 通过蓝 牙连接将航拍数据进行存 储和传输， 传输 至数据采集控制系统(2)， 最终传送至室内终端； 地下水智能监测系统(6)， 用于对地下水的流量和化学成分进行监测， 同时确定地下水 的流动方向， 还对不同时期的地下水运动规律监测后及时识别流向和流量的变化， 为地质 体变形提供基础数据， 根据流向和流 量的变化推演地质体局部变形情况； 地质监测仪(7)， 通过发射端(7 ‑3)发射无线信号后利用接收端(7 ‑4)进行接收， 根据波 形的变化确定地质体内部地层岩性的变化规律， 并将所述变化规律数据传输至数据采集控 制系统(2)； 激光扫描监测系统(10)， 用于对坡面的变形状况进行实时监测分析， 获取坡面不同位 置处的变形状况 数据； 坡面综合监测系统(12)， 用于对坡面不同位置的地表水流量进行监测， 同时监测地表 水的化学成分和pH数据， 将流量数据采集后与气象资料进行比对分析， 利用内置的统计学 模型进行分析， 提出主成分， 获得控制边坡 坡面变形的关键性控制因子 。 7.根据权利要求6所述的工程地质监测系统， 其特征在于， 所述工程地质监测系统还包权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114923519 A 2括： 坡脚(1)， 用于作为分析崩滑灾害发生的位置； 供电系统(3)， 利用太阳能和风能进行电量补充； 无线传输天线(5)， 用于数据传输和指令 接收； 坡顶(8)， 用于安装数据采集控制系统(2)及供电系统(3)； 标准基座(9)， 位于地质体内部， 对地下水智能监测系统(6)进行固定， 还通过发射无线 信号为无人机(4‑6)航拍提供定位； 气象监测站(11)， 用于对当地的降雨量、 温度、 湿度、 风向、 风速、 气压气象指标进行实 时监测， 并对数据进行存 储和传输， 最终传输 至数据采集控制系统(2)。 8.根据权利要求6所述的工程地质监测系统， 其特征在于， 所述地下水智能监测系统 (6)包括： 数据采集板(6 ‑1)， 对测试获取的数据进行存储和传输将数据传输至中央处理器(6 ‑9) 进行处理； 垂向水流左侧监测器(6 ‑2)， 对垂直方向的水流 量和水流 流速进行监测； 水平向水流左侧监测器(6 ‑3)， 对水平方向的水流 量和水流 流速进行监测； 地下水化学成分监测系统(6 ‑4)， 对地下 水中的阴 阳离子及含量进行监测； 地下水pH监测系统(6 ‑5)， 对地下 水环境中的pH进行监测； 垂向水流右侧监测器(6 ‑6)， 通过监测垂直方向的流量和方向， 与进口处的数据进行对 比， 得出水流方向变化方面的数据； 水平向水流右侧监测器(6 ‑7)， 通过监测水平方向的流量和方向， 与进口处的数据进行 对比， 得出水流方向变化方面的数据； 地下水温度监测器(6 ‑8)， 通过温度传感器对地下 水的温度进行实时监测； 中央处理器(6 ‑9)， 对通过内置的算法对采集的数据进行处理， 将处理后的数据发送至 信号放大器(6 ‑10)； 数据信号放大器(6 ‑10)， 将数据信号放大后通过无线传输传送至数据采集控制系统 (2)。 9.根据权利要求6所述的工程地质监测系统， 其特征在于， 所述无人机监测系统(4)包 括： 自馈式门卡(4 ‑1)， 在无人机(4‑6)工作中自动开启和关闭； 中央控制器(4 ‑2)， 基于数据采集控制系统(2)的指令对无人机(4 ‑6)进行控制， 根据设 定的航线进行航拍， 同时根据气象站采集的气象数据决定无人机(4 ‑6)是否飞行执行航拍 任务； 数据采集系统(4 ‑3)， 通过蓝牙系统与无人机(4 ‑6)配对后进行存储数据， 并最终将数 据通过无线方式传送至数据采集控制系统(2)； 底部支座(4 ‑4)， 支撑无 人机(4‑6)和无线 充电系统； 无线充电器(4 ‑5)， 向无人机(4‑6)充电； 无人机(4‑6)， 执行航拍任务的飞行器； 无人机停机 定位器(4 ‑7)， 无人机(4‑6)返回时通过该定位器停至指定位置； 无人机镜头清洗系统(4 ‑8)， 无人机(4‑6)返回后及时对镜 头系统进行清洗 。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114923519 A 3