CN115235415B - 一种基于水准点监测的区域沉降时空变化特征获取方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于水准点监测区域地面沉降时空变化特征的方法，包括获取待检测资料，水准检测点布设，数据监测，数据计算及汇总建模等五个步骤。本发明***构建简单，通用性好，可有效满足多种类型城市地质结构监测作业的需要，同时检测作业数据获取全面、获取数据精度高、数据获取及处理作业运行自动化程度高，有效实现利用城市区域的有限的水准监测网点的沉降变化数据，进行多项式加权插值处理，得到区域沉降的时空变化特征，数据运算处理效率和精度高，实现按照监测周期时序处理，拟合计算区域等值线进而得到区域沉降的时空变化特征，为研究城市区域地表沉陷规律，监测城市地质灾害提供有力的数据支撑。

Description

一种基于水准点监测的区域沉降时空变化特征获取方法

技术领域

本发明涉及一种基于水准点监测的区域沉降时空变化特征获取方法，属地质勘测技术领域。

背景技术

城市不良地质作用主要是地面沉降。随着城市化进程的快速发展以及城市建设的迅猛增长，受城市建筑物等荷载持续增加、地下空间持续开发以及城市地下水被过度开采等因素影响，都会导致城市地表出现沉降、倾斜甚至塌陷坑等严重的灾害，尤其是沿海城市的填海区。城市地表出现裂缝、塌陷坑、建筑物倾斜、地表沉陷等灾害现象，为掌握城市区域沉降变化的空间分布特征，预防和避免灾变的发生，目前，城市区域地表沉降监测主要采用地表沉降监测点、大范围的卫星雷达监测的方法等手段进行。但由于地表沉降监测点属于点状变化，无法满足城市区域的时空变化分析的需求，而卫星雷达监测受到自身缺陷的限制以及城市建筑物建设等方面因素影响，大范围的监测具有一定效果。采用卫星雷达遥感监测不能够针对桥梁、管廊以及密集建筑物区有针对性的监测。

同时，目前相关技术有已公开专利CN108362856A和CN208536829U，CN108362856A技术从物理建模角度，对城市的基本构筑物进行模拟仿真分析，研究仅限于试验分析。因此均不同程度存在对应现有城市区域水准点监测的以点数据形式获取数据，不利于分析城市区域沉降时空变化特征，点沉降数据难全面反映区域特征的技术难点。

因此针对这一问题，迫切需要开发一种基于水准点监测的区域沉降时空变化特征获取方法，以满足实际使用的需要。

发明内容

本发明目的就在于克服上述不足，提供一种基于水准点监测的区域沉降时空变化特征获取方法。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现：

一种基于水准点监测区域地面沉降时空变化特征的方法，包括以下步骤：

S1，获取待检测资料，首先划定待监测区域范围，然后通过查阅文献资料，获取待监测区域范围内的水文、城市建设、交通、城市规划、城市工程建设以及地质资料数据，并将获取的数据录入到综合服务器中备用；

S2，水准检测点布设，根据S1步骤采集的数据，进行水准基准点和布设区域水准监测点布设；

S3，数据监测，利用水准仪等高精度测量仪器以不低于二等水准测量的精度对地表水准监测点监测点进行周期性监测，获取各监测点的高程数据并将高程数据发送至综合服务器中，并由综合服务器对水准成果一方面进行水准路线闭合平差处理，获得水准路线上个点平差值；另一方面进行水准网严密平差处理，获得整个区域水准点的高程最优平差值；

S4，数据计算，根据地面监测点分布和监测点沉降量，确定若干插值窗口，计算各插值点与插值窗口内的所有水准点之间的距离、沉降速度、沉降加速度等参数；然后根据反距离方法，确定各个水准点沉降量与插值点的权；最后，构建反距离加权插值多项式，并分别计算各插值窗口对应的各个时间序列的沉降量插值以及水准点沉降量，直到完成整个区域的插值为止，并将各计算数据发送至综合服务器中备用；

S5，汇总建模，由综合服务器根据S4步骤获得的数据，得到区域大量插值点云，然后依据狄洛尼规则构建TIN模型，计算得到各个时间序列的地面沉降等值线；并根据下沉等值线，构建各个时间序列的城市区域地面沉降云图以及沉降速率云图；最后利用各个时间序列的地面沉降云图以及沉降速率云图，分析城市地面沉降时空变化以及变化速率等特征即可。

进一步的，所述S4步骤中，在进行数据计算时：

a、观测周期视地表下沉速度而定，在地表移动活跃阶段，应缩短观测周期。同一点的相邻两期监测点高程求差获得本次沉降，各期测得的高程值与首期观测值求差得到累积沉降量；

式中：h_i为第i次监测获得的监测点本次沉降，

为第i次监测获得的监测点本次沉降；H_i为第i次监测获得的监测点高程值，H₀为首次监测获得的监测点高程值；

b、根据监测周期的间隔天数，可计算本次沉降速度以及累积沉降速度值，

式中：v_i为第i周期沉降速度；

为累积沉降速度，t_i为两次监测的时间间隔天数；

为累积监测天数；

c、计算插值点与插值窗口内的所有水准点之间的距离、沉降速度、沉降加速度等参数，然后根据反距离方法，确定各个水准点沉降量与插值点的权，最后，构建反距离加权插值多项式，计算插值点的沉降量，具体计算方法如公式为：

式中：hi为插值点计算沉降量；hj为内插计算窗口内的水准点的沉降量；m为内插窗口内的已知水准点个数；δ_ij为水准点的权重；p,q,r为多项式次数；θ_ij为依据dij距离计算的权重值；Δv_j为已知水准点沉降速率；Δa_j为已知水准点的沉降加速度；dij为已知水准点与插值点的距离；σ为平滑因子。

进一步的，所述S2步骤中，在进行水准基准点和布设区域水准监测点布设时，水平基准点处均设一个检测终端，各检测终端间相互并联并通过无线通讯网络与综合服务器建立数据连接。

进一步的，所述检测终端包括定位锚杆、托盘、承载柱、主检测板、辅助检测板、压力传感器、弹簧柱、检测面板、倾角传感器、三轴陀螺仪及检测电路，所述承载柱为轴向截面呈矩形的柱状腔体结构，其上端面与检测面板连接，下端面与托盘连接，且托盘、承载柱、检测面板间同轴分布，所述托盘下端面另与至少一条锚杆连接，且锚杆与托盘下端面垂直分布，所述主检测板、辅助检测板数量一致，且均不少于3个，其中各个主检测板环绕检测检测面板轴线均布，并通过铰链与检测面板间铰接，辅助检测板环绕托盘轴线均布，并通过铰链与托盘侧表面铰接，所述主检测板、辅助检测板板面间相互平行分布，且主检测板、辅助检测板之间通过一条弹簧柱连接，所述弹簧柱两端分别通过压力传感器与主检测板、辅助检测板连接，且弹簧柱轴线与承载柱轴线平行分布，所述主检测板、辅助检测板内均设一个倾角传感器，所述三轴陀螺仪及检测电路均嵌于承载柱内，且所述检测电路分别与压力传感器、倾角传感器、三轴陀螺仪电气连接。

进一步的，所述托盘和检测面板间通过柔性护套连接，所述柔性护套包覆在承载柱外并与承载柱同轴分布。

进一步的，所述检测面板包括基座、光伏板、定位槽、信号指示灯、通讯天线及接线端子，所述基座为横断面呈矩形的板状结构，其下端面设横断面呈“冂”字形的装配槽，通过装配槽包覆在承载柱上端面外并与承载柱同轴分布，所述基座侧表面设至少两个环绕其轴线均布的收纳腔，且每个收纳腔内均设1—2个光伏板，所述光伏板上端面与基座上端面平行分布，其后半部分通过铰链与收纳腔侧壁铰接，且光伏板嵌于收纳腔时，光伏板外侧面与基座测表面平齐分布，光伏板位于收纳腔外时，位于收纳腔内光伏板的面积不大于光伏板总面积的10％，所述定位槽通过转台机构与基座上端面铰接并同轴分布，所述信号指示灯至少三个，环绕基座轴线均布并与基座侧表面铰接，且各信号指示灯间相互并联，其光轴与承载柱轴线平行分布，所述通讯天线至少一条，嵌于基座侧表面内并环绕基座轴线分布，所述接线端子嵌于基座下端面，并分别与光伏板、信号指示灯、通讯天线及检测电路电气连接。

进一步的，其特征在于：所述定位槽为“一”字形及“十”字形槽状结构中的任意一种，且定位槽中点位于转台机构轴线上，定位槽轴线与基座上端面平行分布，其两端面另通过一条与基座同轴分布的圆弧状导轨滑动连接，所述定位槽中点位置的槽底内另设定位磁铁。

进一步的，所述检测电路为以FPGA芯片、DSP芯片中任意一种为基础的电路***，且检测电路另设充放电控制电路、辅助蓄电池、无线数据通讯电路及卫星定位电路。

本发明***构建简单，通用性好，可有效满足多种类型城市地质结构监测作业的需要，同时检测作业数据获取全面、获取数据精度高、数据获取及处理作业运行自动化程度高，有效实现利用城市区域的有限的水准监测网点的沉降变化数据，进行多项式加权插值处理，得到区域沉降的时空变化特征，数据运算处理效率和精度高，实现按照监测周期时序处理，拟合计算区域等值线进而得到区域沉降的时空变化特征，为研究城市区域地表沉陷规律，监测城市地质灾害提供有力的数据支撑。

附图说明

图1为本发明方法流程示意图；

图2为检测终端结构示意图；

图3为检测面板俯视结构示意图；

图4为定位槽俯视结构示意图；

图5为各期沉降量云图(从左到右，第5、10、15、20期)；

图6为累积沉降量云图(从左到右，第5、10、15、20期)。

具体实施方式

如图1所示，一种基于水准点监测区域地面沉降时空变化特征的方法，包括以下步骤：

S1，获取待检测资料，首先划定待监测区域范围，然后通过查阅文献资料，获取待监测区域范围内的水文、城市建设、交通、城市规划、城市工程建设以及地质资料数据，并将获取的数据录入到综合服务器中备用；

S2，水准检测点布设，根据S1步骤采集的数据，进行水准基准点和布设区域水准监测点布设；

S3，数据监测，利用水准仪等高精度测量仪器以不低于二等水准测量的精度对地表水准监测点监测点进行周期性监测，获取各监测点的高程数据并将高程数据发送至综合服务器中，并由综合服务器对水准成果一方面进行水准路线闭合平差处理，获得水准路线上个点平差值；另一方面进行水准网严密平差处理，获得整个区域水准点的高程最优平差值；

S4，数据计算，根据地面监测点分布和监测点沉降量，确定若干插值窗口，计算各插值点与插值窗口内的所有水准点之间的距离、沉降速度、沉降加速度等参数；然后根据反距离方法，确定各个水准点沉降量与插值点的权；最后，构建反距离加权插值多项式，并分别计算各插值窗口对应的各个时间序列的沉降量插值以及水准点沉降量，直到完成整个区域的插值为止，并将各计算数据发送至综合服务器中备用；

S5，汇总建模，由综合服务器根据S4步骤获得的数据，得到区域大量插值点云，然后依据狄洛尼规则构建TIN模型，计算得到各个时间序列的地面沉降等值线；并根据下沉等值线，构建各个时间序列的城市区域地面沉降云图以及沉降速率云图；最后利用各个时间序列的地面沉降云图以及沉降速率云图，分析城市地面沉降时空变化以及变化速率等特征即可。

重点说明的，所述S4步骤中，在进行数据计算时：

a、观测周期视地表下沉速度而定，在地表移动活跃阶段，应缩短观测周期。同一点的相邻两期监测点高程求差获得本次沉降，各期测得的高程值与首期观测值求差得到累积沉降量；

式中：h_i为第i次监测获得的监测点本次沉降，

为第i次监测获得的监测点本次沉降；H_i为第i次监测获得的监测点高程值，H₀为首次监测获得的监测点高程值；

b、根据监测周期的间隔天数，可计算本次沉降速度以及累积沉降速度值，

式中：v_i为第i周期沉降速度；

为累积沉降速度，t_i为两次监测的时间间隔天数；

为累积监测天数；

c、计算插值点与插值窗口内的所有水准点之间的距离、沉降速度、沉降加速度等参数，然后根据反距离方法，确定各个水准点沉降量与插值点的权，最后，构建反距离加权插值多项式，计算插值点的沉降量，具体计算方法如公式为：

式中：hi为插值点计算沉降量；hj为内插计算窗口内的水准点的沉降量；m为内插窗口内的已知水准点个数；δ_ij为水准点的权重；p,q,r为多项式次数；θ_ij为依据dij距离计算的权重值；Δv_j为已知水准点沉降速率；Δa_j为已知水准点的沉降加速度；dij为已知水准点与插值点的距离；σ为平滑因子。

本实施例中，所述S2步骤中，在进行水准基准点和布设区域水准监测点布设时，水平基准点处均设一个检测终端，各检测终端间相互并联并通过无线通讯网络与综合服务器建立数据连接。为了更好的对本申请文件中所记载方案内容解释说明，便于本领域技术人员充分了解本申请文件中所记载的技术内容，现结合某城市区域监测工作实例进行说明：

如图5-6所示，在开展城市区域地面沉降监测前，应对区域进行水准点的布测和现场勘察。开展区域地面监测时空变化特征获取工作步骤如下：

1、据区域条件进行监测水准点的布设与测量，将测量得到的闭合环误差和区域水准网进行严密平差；

2、对区域平差的水准点高程数据进行按时间序列进行周期处理，得到各个周期监测的时序变化累积沉降量以及沉降速率数据；

3、利用多项式反距离加权插值计算方法，对区域进行沉降量插值计算，获得区域的沉降量点云以及沉降速率点云；

4将点云进行构建TIN模型，然后计算区域的等值线图，进而形成区域的地表沉陷云图；

5、按照时间序列进行各个周期沉降量和沉降速率的排序，进而获得该区域的全时段的沉陷信息。

如图2—4所示，重点说明的，所述检测终端包括定位锚杆1、托盘2、承载柱3、主检测板4、辅助检测板5、压力传感器6、弹簧柱7、检测面板8、倾角传感器9、三轴陀螺仪10及检测电路11，所述承载柱3为轴向截面呈矩形的柱状腔体结构，其上端面与检测面板8连接，下端面与托盘2连接，且托盘2、承载柱3、检测面板8间同轴分布，所述托盘2下端面另与至少一条锚杆1连接，且锚杆1与托盘2下端面垂直分布，所述主检测板4、辅助检测板5数量一致，且均不少于3个，其中各个主检测板4环绕检测检测面板8轴线均布，并通过铰链与检测面板8间铰接，辅助检测板5环绕托盘2轴线均布，并通过铰链与托盘2侧表面铰接，所述主检测板4、辅助检测板5板面间相互平行分布，且主检测板4、辅助检测板5之间通过一条弹簧柱7连接，所述弹簧柱7两端分别通过压力传感器6与主检测板4、辅助检测板5连接，且弹簧柱7轴线与承载柱3轴线平行分布，所述主检测板4、辅助检测板5内均设一个倾角传感器9，所述三轴陀螺仪10及检测电路11均嵌于承载柱3内，且所述检测电路11分别与压力传感器6、倾角传感器9、三轴陀螺仪10电气连接。

在进行检测终端安装定位时，将通过锚杆、托盘、承载柱、主检测板、辅助检测板及检测面板下端面均嵌于监测点的平面内，并使完成安装后的主检测板、辅助检测板板面与承载柱轴线垂直分布，并与水平面平行分布，从而实现对检测终端安装定位作业的需要，；

在检测过程中，通过锚杆和主检测板、辅助检测板增加检测中端定位稳定性的同时，另通过主检测板、辅助检测板增加检测终端与地质结构的接触面积，当地质结构发生形变时，承载柱、主检测板、辅助检测板整体发生沉降；在沉降过程中，一方面通过承载柱内的三轴陀螺仪对沉降量、沉降方向进行整体检测；另一方面通过环绕承载柱轴线均布的各主检测板、辅助检测板实现对相应方向上发生的局部沉降形变进行精确检测；

其中在通过主检测板、辅助检测板进行定向沉降量检测作业时，主检测板、辅助检测板因地质结构形变发生沉降位移，主检测板、辅助检测板在沉降位移过程中，一方面通过倾角传感器对沉降方向、沉降角度及沉降量进行检测，另一方面通过弹簧柱和压力传感器对主检测板、辅助检测板之间的间距、受理状态进行检测，实现对主检测板、辅助检测板因沉降相对位移量进行精确检测；最后将各主检测板、辅助检测板检测的沉降数据和承载柱沉降数据进行汇总，当承载柱内三轴陀螺仪检测数据与各主检测板、辅助检测板间沉降检测数据成正比时，则沉降监测属于地质沉降；当承载柱与主检测板、辅助检测板检测沉降数据不成比例、在发生沉降时主检测板和辅助检测板的沉降方向、沉降角度及沉降中主检测板和辅助检测板之间间距发生变化与承载柱沉降量不一致时，则当前主检测板和辅助检测板检测的沉降量中部分属于地表结构变化导致的检测终端位移，不属于有效地质沉降。

从而达到消除外力因素干扰对地质沉降监测结果造成的影响。

本实施例中，所述托盘2和检测面板8间通过柔性护套12连接，所述柔性护套12包覆在承载柱3外并与承载柱3同轴分布。

通过柔性护套有效的实现对承载柱及承载柱内电气设备进行防护，降低土壤环境对承载柱及承载柱内的电气设备造成侵蚀。

与此同时，所述检测面板8包括基座81、光伏板82、定位槽83、信号指示灯84、通讯天线85及接线端子86，所述基座81为横断面呈矩形的板状结构，其下端面设横断面呈“冂”字形的装配槽87，通过装配槽87包覆在承载柱3上端面外并与承载柱3同轴分布，所述基座81侧表面设至少两个环绕其轴线均布的收纳腔88，且每个收纳腔88内均设1—2个光伏板82，所述光伏板82上端面与基座81上端面平行分布，其后半部分通过铰链与收纳腔88侧壁铰接，且光伏板82嵌于收纳腔88时，光伏板82外侧面与基座81测表面平齐分布，光伏板82位于收纳腔88外时，位于收纳腔88内光伏板82的面积不大于光伏板82总面积的10％，所述定位槽83通过转台机构89与基座81上端面铰接并同轴分布，所述信号指示灯84至少三个，环绕基座81轴线均布并与基座81侧表面铰接，且各信号指示灯84间相互并联，其光轴与承载柱3轴线平行分布，所述通讯天线85至少一条，嵌于基座81侧表面内并环绕基座81轴线分布，所述接线端子86嵌于基座81下端面，并分别与光伏板、信号指示灯84、通讯天线85及检测电路11电气连接。

通过设置的光伏板实现利用太阳能发电，为设备运行提供电能供给，并通过设置的收纳腔，实现对光伏板进行防护的目的；

通过设置的信号指示灯实现夜晚辅助定位及航空遥测作业的需要；

通过设置定位槽，实现快速进行标尺等辅助测绘设备安装定位的需要，提高测绘作业的灵活性和便捷性。

此外，所述定位槽83为“一”字形及“十”字形槽状结构中的任意一种，且定位槽83中点位于转台机构89轴线上，定位槽83轴线与基座81上端面平行分布，其两端面另通过一条与基座81同轴分布的圆弧状导轨80滑动连接，所述定位槽83中点位置的槽底内另设定位磁铁13。

利用磁铁的磁场，有效的提高测绘设备定位的精确性和稳定性。

进一步优化的，所述检测电路11为以FPGA芯片、DSP芯片中任意一种为基础的电路***，且检测电路11另设充放电控制电路、辅助蓄电池、无线数据通讯电路及卫星定位电路，其中设置的卫星定位电路及无线数据通讯电路可有效的实现远程通讯及卫星遥感测绘作业的需要，提高测绘作业灵活性及测绘数据获取的便捷性。

本发明***构建简单，通用性好，可有效满足多种类型城市地质结构监测作业的需要，同时检测作业数据获取全面、获取数据精度高、数据获取及处理作业运行自动化程度高，有效实现利用城市区域的有限的水准监测网点的沉降变化数据，进行多项式加权插值处理，得到区域沉降的时空变化特征，数据运算处理效率和精度高，实现按照监测周期时序处理，拟合计算区域等值线进而得到区域沉降的时空变化特征，为研究城市区域地表沉陷规律，监测城市地质灾害提供有力的数据支撑。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种基于水准点监测区域地面沉降时空变化特征的方法，其特征在于：所述基于水准点监测区域地面沉降时空变化特征的方法包括以下步骤：

S1，获取待检测资料，首先划定待监测区域范围，然后通过查阅文献资料，获取待监测区域范围内的水文、城市建设、交通、城市规划、城市工程建设以及地质资料数据，并将获取的数据录入到综合服务器中备用；

S2，水准检测点布设，根据S1步骤采集的数据，进行水准基准点和布设区域水准监测点布设；

S3，数据监测，利用水准仪高精度测量仪器以不低于二等水准测量的精度对地表水准监测点进行周期性监测，获取各监测点的高程数据并将高程数据发送至综合服务器中，并由综合服务器对水准成果一方面进行水准路线闭合平差处理，获得水准路线上各点平差值；另一方面进行水准网严密平差处理，获得整个区域水准点的高程最优平差值；

S4，数据计算，根据地面监测点分布和监测点沉降量，确定若干插值窗口，计算各插值点与插值窗口内的所有水准点之间的距离、沉降速度、沉降加速度各参数；然后根据反距离方法，确定各个水准点沉降量与插值点的权；最后，构建反距离加权插值多项式，并分别计算各插值窗口对应的各个时间序列的沉降量插值以及水准点沉降量，直到完成整个区域的插值为止，并将各计算数据发送至综合服务器中备用；

S5，汇总建模，由综合服务器根据S4步骤获得的数据，得到区域大量插值点云，然后依据狄洛尼规则构建TIN模型，计算得到各个时间序列的地面沉降等值线；并根据下沉等值线，构建各个时间序列的城市区域地面沉降云图以及沉降速率云图；最后利用各个时间序列的地面沉降云图以及沉降速率云图，分析城市地面沉降时空变化以及变化速率各特征即可；

其中，在进行数据计算时：

a、观测周期视地表下沉速度而定，在地表移动活跃阶段，应缩短观测周期，同一点的相邻两期监测点高程求差获得本次沉降，各期测得的高程值与首期观测值求差得到累积沉降量；

式中：h_i为第i次监测获得的监测点本次沉降，

为第i次监测获得的监测点本次沉降；H_i为第i次监测获得的监测点高程值，H₀为首次监测获得的监测点高程值；

b、根据监测周期的间隔天数，可计算本次沉降速度以及累积沉降速度值，

式中：v_i为第i周期沉降速度；

为累积沉降速度，t_i为两次监测的时间间隔天数；/>

为累积监测天数；

c、计算插值点与插值窗口内的所有水准点之间的距离、沉降速度、沉降加速度各参数，然后根据反距离方法，确定各个水准点沉降量与插值点的权，最后，构建反距离加权插值多项式，计算插值点的沉降量，具体计算方法如公式为：

式中：hi为插值点计算沉降量；hj为内插计算窗口内的水准点的沉降量；m为内插窗口内的已知水准点个数；δ_ij为水准点的权重；p,q,r为多项式次数；θ_ij为依据dij距离计算的权重值；Δv_j为已知水准点沉降速率；Δa_j为已知水准点的沉降加速度；dij为已知水准点与插值点的距离；σ为平滑因子。

2.根据权利要求1所述的一种基于水准点监测区域地面沉降时空变化特征的方法，其特征在于：所述S2步骤中，在进行水准基准点和布设区域水准监测点布设时，水平基准点处均设一个检测终端，各检测终端间相互并联并通过无线通讯网络与综合服务器建立数据连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于水准点监测区域地面沉降时空变化特征的方法，其特征在于：所述检测终端包括定位锚杆、托盘、承载柱、主检测板、辅助检测板、压力传感器、弹簧柱、检测面板、倾角传感器、三轴陀螺仪及检测电路，所述承载柱为轴向截面呈矩形的柱状腔体结构，其上端面与检测面板连接，下端面与托盘连接，且托盘、承载柱、检测面板间同轴分布，所述托盘下端面另与至少一条锚杆连接，且锚杆与托盘下端面垂直分布，所述主检测板、辅助检测板数量一致，且均不少于3个，其中各个主检测板环绕检测面板轴线均布，并通过铰链与检测面板间铰接，辅助检测板环绕托盘轴线均布，并通过铰链与托盘侧表面铰接，所述主检测板、辅助检测板板面间相互平行分布，且主检测板、辅助检测板之间通过一条弹簧柱连接，所述弹簧柱两端分别通过压力传感器与主检测板、辅助检测板连接，且弹簧柱轴线与承载柱轴线平行分布，所述主检测板、辅助检测板内均设一个倾角传感器，所述三轴陀螺仪及检测电路均嵌于承载柱内，且所述检测电路分别与压力传感器、倾角传感器、三轴陀螺仪电气连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于水准点监测区域地面沉降时空变化特征的方法，其特征在于：所述托盘和检测面板间通过柔性护套连接，所述柔性护套包覆在承载柱外并与承载柱同轴分布。

5.根据权利要求3所述的一种基于水准点监测区域地面沉降时空变化特征的方法，其特征在于：所述检测面板包括基座、光伏板、定位槽、信号指示灯、通讯天线及接线端子，所述基座为横断面呈矩形的板状结构，其下端面设横断面呈“冂”字形的装配槽，通过装配槽包覆在承载柱上端面外并与承载柱同轴分布，所述基座侧表面设至少两个环绕其轴线均布的收纳腔，且每个收纳腔内均设1—2个光伏板，所述光伏板上端面与基座上端面平行分布，其后半部分通过铰链与收纳腔侧壁铰接，且光伏板嵌于收纳腔时，光伏板外侧面与基座侧表面平齐分布，光伏板位于收纳腔外时，位于收纳腔内光伏板的面积不大于光伏板总面积的10％，所述定位槽通过转台机构与基座上端面铰接并同轴分布，所述信号指示灯至少三个，环绕基座轴线均布并与基座侧表面铰接，且各信号指示灯间相互并联，信号灯光轴与承载柱轴线平行分布，所述通讯天线至少一条，嵌于基座侧表面内并环绕基座轴线分布，所述接线端子嵌于基座下端面，并分别与光伏板、信号指示灯、通讯天线及检测电路电气连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于水准点监测区域地面沉降时空变化特征的方法，其特征在于：所述定位槽为“一”字形及“十”字形槽状结构中的任意一种，且定位槽中点位于转台机构轴线上，定位槽轴线与基座上端面平行分布，其两端面另通过一条与基座同轴分布的圆弧状导轨滑动连接，所述定位槽中点位置的槽底内另设定位磁铁。

7.根据权利要求3所述的一种基于水准点监测区域地面沉降时空变化特征的方法，其特征在于：所述检测电路为以FPGA芯片、DSP芯片中任意一种为基础的电路***，且检测电路另设充放电控制电路、辅助蓄电池、无线数据通讯电路及卫星定位电路。

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