山区采动地表移动变形监测站的制作方法

本实用新型涉及开采区地表移动变形监测技术领域，具体涉及山区采动地表移动变形监测站。

背景技术：

随着中西部地区经济快速的发展，对煤炭资源的需求也随之增加，因为大部分中西部的重要煤炭产地都位于山区，且当地下的煤炭被开采后，地表可能会下沉变形，严重时还会塌陷使地表建筑和田土等损毁，所以对山区煤炭开采地区的沉陷进行测绘监测显得尤为重要。

在现有的山区地表移动变形监测工作中，采用测量机器人和近景摄影测量技术来实现变形监测。测量机器人具有自动获取实时变形数据、精度高等特点，同时近景摄影测量采用非接触测量手段，具有速度快、效率高、信息量大、不触及目标等优点。

但是，在山体下进行采煤且地表活动剧烈时，某些区域每天的地表下沉速度可达分米级，对这种活跃期的山体变形进行摄影测量时，每次摄影时都要重新量测标靶坐标，操作麻烦，而测量机器人的测量只能得到离散的监测数据，使得监测数据无法准确反映整块变形区域的变形情况。

技术实现要素：

本实用新型意在提供一种可获取山体连续动态的变形数据的山区采动地表移动变形监测站。

本方案中的山区采动地表移动变形监测站，包括多个设置在变形区域内的监测子站和一个用于架设全站仪且坐标已知的基准站，所述监测子站小部分位于变形区域外，所述监测子站包括观测墩、基座和用于近景摄影测量的标靶，所述基座固定连接在观测墩顶端，所述基座上设有用于整平的水准器，所述标靶下端固定连接有支撑杆，所述标靶通过支撑杆安装在基座上，所述标靶中镶嵌有SMR棱镜，所述SMR棱镜位于标靶中心的正上方，所述SMR棱镜紧邻标靶中心，所述基准站位于变形区域之外。

本方案的工作原理及有益效果是，在进行监测时，在基准站处安装全站仪，将多个监测子站的观测墩埋入变形区域内的地面中，并使基座保持水平，通过水准器来观察基座是否水平，选取小部分监测子站埋设到变形区域外，全站仪发射激光到标靶处，标靶上的SMR棱镜将激光反射回全站仪，由全站仪自动获得监测子站上标靶中心的坐标。

在需要分析开采对变形区域的影响时，使用相机对变形区域内的监测子站进行近景拍摄，并记录拍摄时间，结合拍摄时间对应的标靶中心坐标、变形区域外监测子站上标靶的中心坐标和拍摄得到的变形区域面状数据，使用现有的软件绘制变形区域的地表图像，分析得到地下开采对变形区域的影响。

由于埋设在变形区域外的监测子站不会随地面的下沉而下沉，将变形区域外监测子站上的标靶中心坐标用来作为对比，能更准确地分析地下开采对变形区域的影响。

由于监测子站通过观测墩埋入地面中，当地面下沉时，监测子站也随地面进行下沉，使监测子站上的标靶中心坐标产生变化，基准站处的全站仪得到山体动态的变形数据。

用于安装全站仪的基准站设置在变形区外，可避免变形区内地表下沉时改变全站仪摄影测量的位置，减小全站仪因为位置变化给变形监测带来的误差，提高本监测站对地表变化监测的精度。

标靶通过观测墩固定到地上形成多个监测子站，在进行监测时，无需再单独对标靶进行设置，而且只需对相应位置上的标靶进行摆设即可，操作简单，节省人力。

将近景拍摄得到地表面状数据与标靶中心坐标数据结合起来绘制变形区域的三维图像，获取地表变形的动态信息，结合矿区地质采矿条件和地下工作推进情况，可以更准确的分析山区开采对地表移动变形的动态影响。

解释：SMR棱镜是指嵌入式空心角锥棱镜；小部分是指监测子站数量的25%以下数量。

进一步，所述基准站与监测子站的距离小于1000米。

当安装在基准站处的全站仪加上三棱镜时，全站仪监测的最远距离可达到1000米，所以将基准站与监测子站的距离设置在1000米以内，保证监测子站能够被测量到，避免距离过远而瞄不准造成的误差。

进一步，所述监测子站均匀分布在变形区域内，所述监测子站均未处于同一直线或同一平面上。

监测子站在变形区域内均匀布置，并且没有处于同一直线或同一平面上，监测子站可持续对变形区域内的各个子区域进行监测，减少监测时遗漏，保证监测能够覆盖到变形区域内大部分子区域。

进一步，所述观测墩为梯形体，所述基座固定在梯形体的顶面上。

梯形体的重心靠近梯形体的底面，当将观测墩埋入地下时，使监测子站的重心较低，让监测子站稳固地埋在地下，减小监测子站位置变化的几率。

进一步，所述水准器为圆形气泡水准器。

通过圆形的气泡水准器可直接看出基座偏离于什么方向，更直观，方便对基座进行平整，使标靶处于竖直状态。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为图1中监测子站的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

说明书附图中的附图标记包括：监测子站1、观测墩2、标靶3、SMR棱镜4、基座5、基准站6、稳定区域7、拍摄站8、变形区域9、支撑杆41。

如图1所示的山区采动地表移动变形监测站，在变形区域9内均匀埋设多个监测子站1，且使所有监测子站1不处于同一直线或同一平面上，选取小部分的监测子站1埋设到变形区域9外，本实施例优选监测子站1数量的20%埋设到变形区域9外，并使小部分的监测子站1位于变形区域9的边缘处；在稳定区域7的高地上设置已知坐标的基准站6，尽量缩短基准站6与监测子站1的间距，基准站6用来架设具有SMR棱镜4的全站仪，且让基准站6与监测子站1的距离保持在1000米以内，保证监测子站1能够被测量到，避免距离过远而瞄不准造成的误差。

监测时，在基准站6安装全站仪，让监测子站1作为全站仪的监测点，将全站仪的自动连续监测功能开启，通过全站仪得到标靶3的中心坐标，全站仪使用现有的TCA2003自动化全站仪，该全站仪又称测量机器人，使用相机对变形区域9内的监测子站1进行近景拍摄并记录拍摄时间，监测子站1上的标靶3作为相机的像控点，近景拍摄得到变形区域的面状数据，结合坐标数据和面状数据利用现有的分析软件得到变形区域的三维图像，从三维图像分析地下开采对地表变形的影响。

如图2所示的监测子站1，在梯形体形状的观测墩2的顶面上固定连接基座5，在基座5上设置圆形气泡水准器，基座5上固定连接支撑轴，支撑轴固定连接具有一定厚度的标靶3，标靶3垂直于基座5，标靶3作为近景摄影测量的像控点，在紧邻标靶3中心的位置处镶嵌SMR棱镜4，SMR棱镜4位于标靶3中心的正上方，SMR棱镜4即嵌入式空心角锥反射镜，空心角锥高为1.05cm，高为3.72cm。

在埋设监测子站1时，让水准器的气泡位于中心位置处，以保持基座5顶面的水平，最终让标靶3保持竖直状态，监测子站1的个数根据待监测的变形区域9和拍摄监测需求进行设定，保证移动变形区域9的关键特征点附近有监测子站1，以能准确得到地面的移动变形数据。

由于监测子站1通过观测墩2埋入地面中，标靶3固定在观测墩2顶面的基座5上，标靶3会随着地面的下沉变形而具有位置变化，基准站6处的全站仪得到变形后的标靶3中心坐标，从而得到山体连续动态的变形数据。

外业拍摄时，拍摄点选取高于变形区域9的位置，以缩短拍摄距离，提高测量精度。从拍摄点到变形区域9内的多个标靶3位置的连线作为拍摄基线，形成了多基线交相摄影，得到的数据更完整，提高测量精度。

结合近景拍摄得到地表面状数据与标靶中心坐标数据来绘制变形区域的三维图像，获取地表变形的动态信息，结合矿区地质采矿条件和地下工作推进情况，可以更准确的分析山区开采对地表移动变形的动态影响。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。