专利摘要
本发明公开了一种基于三维激光扫描监测采矿塌陷区地面沉降的方法，包括根据采矿塌陷区的范围和三维激光扫描仪的最佳扫描半径在围绕采矿塌陷区周边附近地表布设多个测站点；每个测站点旁相应地布置定位点；分别在测站点和定位点埋设两个混凝土监测墩，并安装可调平的前视基盘和后视基盘；在前视基盘上放置三维激光扫描仪，进行点云数据采集；在前视基盘和后视基盘上放置GPS定位仪，测量测站点和定位点的三维坐标；对各测站点获取的点云数据按采矿塌陷区坐标系下的绝对三维坐标进行拼接、滤波、去噪等处理，得到整个采矿塌陷区的地面扫描地形，从而获得采矿塌陷区地表的单次沉降变形和多期累计沉降变形值。通过采用本方法，大大提高了采矿塌陷区地面沉降监测的便利性、准确性和高效性，能够及时了解采矿塌陷区地表沉降的变化，为确保矿山安全运营和指导井下安全生产提供技术支撑。
权利要求
1.一种基于三维激光扫描监测采矿塌陷区地面沉降的方法，其特征在于，步骤S01.根据采矿塌陷区的范围和三维激光扫描仪(5)的最佳扫描半径在围绕采矿塌陷区周边附近地表布设多个测站点，相邻两个测站点的间距为两倍的三维激光扫描仪(5)的最佳扫描半径，采矿塌陷区的中心与各测站点的间距不大于两倍的三维激光扫描仪(5)的扫描半径，使以每个测站点为中心位置绘制的所有圆形的面积覆盖采矿塌陷区，每个测站点旁布置相应的定位点，所述圆形的半径为三维激光扫描仪(5)的扫描半径；
步骤S02.分别在测站点和定位点埋设两个混凝土监测墩(1)，每个混凝土监测墩(1)的顶端面均竖立有三个可升降的支腿(20)，三个支腿(20)均与混凝土监测墩(1)顶面垂直并呈等边三角分布，测站点的三个支腿(20)顶端续接前视基盘(21)，定位点的三个支腿(20)顶端续接后视基盘(31)，前视基盘(21)和后视基盘(31)顶面靠近边缘位置嵌有圆水平气泡(22)；
步骤S03.调节支腿(20)长度使前视基盘(21)和后视基盘(31)水平，在前视基盘(21)上放置三维激光扫描仪(5)，在后视基盘(31)的中心竖立十字螺钉(8)，调节三维激光扫描仪(5)上的目镜，使目镜里的十字标志对准十字螺钉(8)顶端部位的十字丝(82)，然后，通过三维激光扫描仪(5)扫描采矿塌陷区并获得地面三维点云数据
步骤S04.取下三维激光扫描仪(5)和十字螺钉(8)，在前视基盘(21)和后视基盘(31)上放置GPS定位仪(9)和激光测距仪(4)，用GPS定位仪(9)测量GPS定位仪(9)在测站点和定位点的三维坐标，然后，使该三维坐标的高程减去用激光测距仪(4)测得的GPS定位仪(9)的天线量高标志(91)到前视基盘(21)和后视基盘(31)的距离，得到测站点和定位点的三维坐标，分别对应于测站点上三维激光扫描仪(5)的三维坐标，和定位点的三维坐标；
步骤S05.按照步骤S03~S04，用三维激光扫描仪(5)在各个测站点采集点云数据，用GPS定位仪(9)采集各个测站点和定位点的三维坐标，然后把各个测站点和定位点的三维坐标导入到与GPS定位仪(9)配套的坐标数据后处理软件Magnet tools中，进行基线解算和网平差，获得各个测站点和定位点在采矿塌陷区坐标系下的绝对三维坐标；
步骤S06.将各个测站点采集的点云数据导入到与三维激光扫描仪(5)配套的点云数据后处理软件Maptek I-Site Studio，根据GPS定位仪(9)测得的各个测站点和定位点在采矿塌陷区坐标系下的绝对三维坐标，采用绝对三维坐标下的多站点云数据配准算法对各个测站点获取的点云数据进行拼接，具体步骤如下：
步骤J01.选取一组点云数据及对应的测站点和定位点在采矿塌陷区坐标系中的绝对三维坐标，依据采矿塌陷区坐标系中定位点和测站点的水平坐标向量确定对应点云数据在水平平面内的方位，并使采矿塌陷区坐标系中测站点的绝对三维坐标与对应点云数据中的原点平移映射，将点云数据经旋转平移转换到采矿塌陷区坐标系中，使所有激光脚点一一映射至采矿塌陷区坐标系中；
步骤J02.依次选取剩余的点云数据及对应的测站点和定位点在采矿塌陷区坐标系中的绝对三维坐标，重复步骤J01将剩余的各点云数据转换到采矿塌陷区坐标系中，待各拼接点云融合，从而获取整个采矿塌陷区的完整地表点云数据；
步骤S07.对整个采矿塌陷区的完整地表点云数据进行滤波、去噪处理，并生成整个采矿塌陷区的数字高程模型，从而获得整个采矿塌陷区的扫描地形，即获得采矿塌陷区地表各点的高程数据I
步骤S08.在下一个观测期按照步骤S03~S07重复获取采矿塌陷区地表各点的高程数据I
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述前视基盘(21)的中心开设有中心凹盘(25)并靠近该中心凹盘(25)边缘开设有三个等边三角布置的定位孔(26)，该定位孔(26)的轮廓与三维激光扫描仪(5)底座的突出部分互相配合，后视基盘(31)的中心开设有中心凹盘(25)并在该中心凹盘(25)中心设置中心孔(352)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S03中在前视基盘(21)上放置三维激光扫描仪(5)和在后视基盘(31)的中心竖立十字螺钉(8)的步骤包括：将三维激光扫描仪(5)的底座嵌入定位孔(26)及中心凹盘(25)，在后视基盘(31)的中心凹盘(25)中放置十字螺钉(8)，使十字螺钉(8)底端嵌入中心孔(352)；所述十字螺钉(8)靠近底端处设有基盘(81)，该基盘(81)与中心凹盘(25)的轮廓吻合，十字螺钉(8)底端与中心孔(352)的轮廓吻合。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S04中在前视基盘(21)和后视基盘(31)上放置GPS定位仪(9)的步骤包括：将GPS定位仪(9)底座上的螺纹孔分别与三角对中座(6)和对中螺丝(7)顶端的螺杆(62)螺纹连接，然后在前视基盘(21)和后视基盘(31)的中心凹盘(25)放置安装有GPS定位仪(9)的三角对中座(6)和对中螺丝(7)；所述三角对中座(6)和对中螺丝(7)上端设有与GPS定位仪(9)底座耦合的螺杆(62)，三角对中座(6)下端设有与三个定位孔(26)及中心凹盘(25)吻合的三个支脚(63)及基盘(81)；所述对中螺丝(7)下端与中心孔(352)吻合，对中螺丝(7)靠近下端设有与中心凹盘(25)吻合的基盘(81)。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的前视基盘(21)和后视基盘(31)的中心凹盘(25)旁布置有与激光测距仪(4)尺寸吻合的竖直矩形方形孔(42)，激光测距仪(4)安装在矩形方形孔(42)里时，激光测距仪(4)的顶端面与前视基盘(21)或后视基盘(31)上表面所在的平面处于同一平面；所述矩形方形孔(42)中部设有与激光测距仪(4)读数窗和按钮键吻合的开口(44)，矩形方形孔(42)下端的两侧面还设有可穿过螺钉(43)的圆形孔(46)，激光测距仪(4)下端设有与两圆形孔(46)对应的通孔，使螺钉(43)依次穿过圆形孔(46)和激光测距仪(4)的下端后能固定激光测距仪(4)，打开激光测距仪(4)，当激光测距仪(4)发射的激光(41)照准GPS定位仪(9)上端接收机上的量高标志(91)下边沿水平面时，按下读数按钮键准确地获取此时GPS定位仪(9)的天线高，用于准确地获取测站点和定位点的三维坐标。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述支腿(20)包括套管(24)和滑杆(23)，套管(24)埋设在混凝土监测墩(1)的顶端面内且与顶端面垂直并呈等边三角分布，埋设好的套管(24)顶端面与混凝土监测墩(1)顶端面处于同一水平面，滑杆(23)下部套于套管(24)内与套管(24)螺纹连接，滑杆(23)上端设有球形体(292)，前视基盘(21)或后视基盘(31)的底面边缘设有三个等边三角布置的球形腔(29)，滑杆(23)上端与球形腔(29)转动连接形成球形铰结构，滑杆(23)中部设有凸环(27)。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S02中所述两个混凝土监测墩(1)之间距离15～25m，高程相差1m以内。
一种基于三维激光扫描监测采矿塌陷区地面沉降的方法专利购买费用说明
Q：办理专利转让的流程及所需资料
A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。
1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。
2：按规定缴纳著录项目变更手续费。
3：同时提交相关证明文件原件。
4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。
Q:专利著录项目变更费用如何缴交
A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式
Q：专利转让变更，多久能出结果
A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。
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