CN203908542U

CN203908542U - 一种地表形变空地一体化监测验证装置

Info

Publication number: CN203908542U
Application number: CN201420216664.7U
Authority: CN
Inventors: 雷坤超; 罗勇; 贾三满; 刘明坤; 周毅; 王荣; 田芳; 杨艳; 姜媛; 陈柘舟
Original assignee: Hydrogeological Engineering Geology Group Of Beijing
Current assignee: Hydrogeological Engineering Geology Group Of Beijing
Priority date: 2014-04-30
Filing date: 2014-04-30
Publication date: 2014-10-29
Anticipated expiration: 2024-04-30

Abstract

本实用新型公开了一种地表形变空地一体化监测验证装置，包括固定台及安装在固定台上的InSAR人工角反射器，所述固定台上还竖直安装有GPS观测杆，所述GPS观测杆的顶端用于安装GPS天线，且所述固定台上还埋设有高出固定台面的水准测量标志。本实用新型通过上述设置，可以将InSAR、GPS、水准测量三种方法进行有效集成，相互配合，也使得各种监测技术之间可以相互验证，对于地表形变在监测精度和时空分辨率方面具有较大的突破，适于推广应用。

Description

一种地表形变空地一体化监测验证装置

技术领域

本实用新型涉及地质监测领域，具体地，涉及一种地表形变空地一体化监测验证装置。

背景技术

目前，地面沉降的监测方法主要有精密水准测量、GPS测量和合成孔径雷达干涉测量(InSAR)。

其中精密水准测量通过布设分级水准网，经平差计算和空间内插来获得地表形变信息，该方法获得的地面沉降信息具有很高的精度和可靠性，但由于其复测周期长，人力物力消耗巨大，且无法满足对地面沉降实时动态监测的要求，获取的监测信息不连续等缺陷，限制了该方法的广泛应用。但就现有地面沉降监测技术来看，精密水准测量以其高精度的优势仍是其他监测技术无法比拟的，常用于新型地面沉降监测技术精度的验证。

GPS测量技术随着仪器和解缠算法的持续改进，在地面沉降监测中发挥了重要作用。GPS测量具有周期短、定位精度高、布网迅速、全天侯等优点，在水平形变监测方面具有较高的精度，但在垂直形变监测方面由于受到大气延迟、布网形式、施测方法和解缠算法的限制，其垂直形变监测精度仍是其难以避免的缺陷。而且，在信号不好或障碍物遮挡的地区，难以准确获得监测点的高程值，限制了该方法的使用。

合成孔径雷达差分干涉测量(DInSAR)技术是近二十年发展起来的新型空间对地观测技术。2001年由Ferriti等人提出的永久散射体干涉测量(PS-InSAR)技术,能够有效克服传统DInSAR技术受空间、时间失相干和大气延迟的影响，在监测精度方面可以达到毫米级。但在地表建筑物较少的空旷地区，由于缺少永久散射体，造成在这些地区无法进行有效的干涉测量。因此，在此基础上发展起来的CR-InSAR技术，利用在空旷地区布设的人工角反射器作为永久散射体点，这些角反射器具有很强的雷达反射特性，能够对重点目标微量形变进行监测，在垂直形变监测精度方面可以达到毫米级。

综上所述，目前地面沉降监测点主要是水准点、GPS点和InSAR角反射器，三者各自独立进行监测，监测结果缺乏有效的集成。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种地表形变空地一体化监测验证装置，克服目前多种监测装置各自独立监测存在的缺陷，进一步提高监测精度和时空分辨率。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种地表形变空地一体化监测验证装置，包括固定台及安装在固定台上的InSAR人工角反射器，所述固定台上还竖直安装有GPS观测杆，所述GPS观测杆的顶端用于安装GPS天线，且所述固定台上还埋设有高出固定台面的水准测量标志。

进一步地，所述GPS观测杆顶部设置有强制归心装置，所述监测验证装置还包括用于安放在强制归心装置处的GPS天线。

进一步地，所述水准测量标志为4个,高出固定台面1-2cm，4个标志构成方形的4个顶点，所述InSAR人工角反射器及GPS观测杆均位于4个点构成的方形内。

进一步地，所述InSAR人工角反射器为上下、左右角度可调的InSAR人工角反射器。

进一步地，所述角度可调的InSAR人工角反射器包括反射板、水平旋转装置及俯仰角调节装置，所述反射板通过俯仰角调节装置安装在水平旋转装置上，所述水平旋转装置安装在固定台上。

进一步地，所述InSAR人工角反射器还包括基板，所述水平旋转装置安装在基板上，基板固定在固定台上。

进一步地，所述水平旋转装置包括轴承、轴承座、水平旋转盘及枢轴；所述轴承固定在轴承座内，枢轴竖向固定安装在轴承中心，所述水平旋转盘固定安装在枢轴上方；所述俯仰角调节装置安装在水平旋转盘之上。

进一步地，所述俯仰角调节装置包括下支架座及上支撑架，所述下支架座与上支撑架之间为可转动且可定位的连接。

进一步地，所述下支架座与上支撑架之间通过转轴可转动连接，且通过辅助调节装置进行定位；所述辅助调节装置包括支撑杆及带有旋转手轮的调节螺杆，所述支撑杆的一端固定在下支架座上，另一端设有孔洞；所述调节螺杆上端与人工角反射器连接，下端穿过孔洞，所述旋转手轮安装在调节螺杆的下端。

进一步地，所述支撑杆长度可调。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型通过InSAR-GPS-水准集成监测装置的研发，将现有多源地面沉降监测手段进行集成，建立地面形变监测空地一体化连结基准点，并为后续对InSAR、GPS和精密水准数据进行集成和地面沉降形变场的综合监测提供了基础；通过将InSAR、GPS、水准测量三种方法进行有效集成，相互配合，也使得各种监测技术之间可以相互验证，对于地面形变在监测尺度、监测精度方面具有较大的突破。

2、将传统的固定式人工角反射器改造成上下、左右角度可调的人工角反射器，对安装工艺和精度要求大大降低，并且能够适应多种卫星，如一个人工角反射器通过变换角度可以接收多个卫星的信号，也能适应卫星更新换代的要求，接收的信号强度较高，另外，也可以满足单个卫星在运行过程中的变轨情况，做到及时有效的接收卫星信号，监测效果好。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型一种地表形变空地一体化监测验证装置的整体结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型的一种地表形变空地一体化监测验证装置，包括固定台100及安装在固定台100上的InSAR人工角反射器，InSAR人工角反射器为角度可调式；固定台100上还竖直安装有GPS观测杆200，GPS观测杆200的顶部设置有强制归心装置201，在强制归心装置201处安放有GPS天线；上述固定台100上还埋设有高出固定台面的水准测量标志300。通过上述设置，可以将InSAR、GPS、水准测量三种方法进行有效集成，相互配合，也使得各种监测技术之间可以相互验证，对于地面形变在监测尺度、监测精度方面具有较大的突破。

其中，固定台100采用主要由水泥和钢筋组成水泥台墩，高度可根据周边环境进行布设，埋设深度需达到冻土层以下。

GPS观测杆200与水泥台墩为一体，埋入水泥台墩内部，由5mm厚钢管制成，钢管内灌满水泥砂浆。

上述水泥台墩为方形，水准测量标志300为4个，分别埋设在水泥台墩顶部四个角点上，InSAR人工角反射器及GPS观测杆200均位于4个水准测量标志300构成的方形内。其中，水准测量标志300采用嵌入一个圆球部为铜或不锈钢的金属水准标志。标志须安放正直，镶接牢固.其顶部应高出水泥台墩面1～2cm。

上述角度可调式的InSAR人工角反射器，可上下、左右调节角度，相对于传统的固定式的人工角反射器，降低了安装难度并且可适应多种卫星及卫星变轨情况，为本实施例的优选结构，下面对其进行详细介绍。

如图1所示，角度可调的InSAR人工角反射器包括反射板1、可实现左右旋转的水平旋转装置2及可实现上下旋转的俯仰角调节装置3，反射板1通过俯仰角调节装置3安装在水平旋转装置2上，水平旋转装置2安装在固定台100上。可以先水平调节角度方位再进行俯仰角调节，调节方便且精度高。

水平旋转装置2包括轴承(图中未示出)、轴承座21、水平旋转盘22及枢轴23；轴承固定在轴承座21内，枢轴23竖向固定安装在轴承中心，水平旋转盘22固定安装在枢轴23上方；俯仰角调节装置3安装在水平旋转盘22之上。通过旋转水平旋转盘22可以带动俯仰角调节装置3及反射板1转动。

通过轴承及其配套结构可以实现水平旋转功能，结构简单实用，当然，除了通过轴承实现水平旋转，还可以通过如两个可以相对转动的套筒实现水平旋转。

俯仰角调节装置3包括下支架座31及上支撑架32，下支架座31与上支撑架32之间为可转动且可定位的连接。如，下支架座31为Y型结构，与上支撑架32之间通过转轴33(可以为销轴)可转动连接，且通过辅助调节装置进行定位；辅助调节装置包括支撑杆34及带有旋转手轮35的调节螺杆36，支撑杆34的一端固定在下支架座31上，另一端设有孔洞；调节螺杆36上端与反射板1连接，下端穿过孔洞，旋转手轮35安装在调节螺杆36的下端。使用时，通过转动旋转手轮35，调节螺杆36可以带动反射板1绕转轴33转动，进行俯仰角度的调节。

上述支撑杆34优选设置为长度可调。通过调节其长度，可以与调节螺杆36配合，协作效果更好。

上述角度可调的InSAR人工角反射器还可以包括基板4，水平旋转装置2中的轴承座21安装在基板4上方。其中，基板4采用2cm厚的钢板制成，起整体支撑作用，在底部可采用固定螺丝与水泥台墩进行固定连接。

上述角度可调的InSAR人工角反射器的反射板1由铝合金材质的三块等腰直角三角形垂直拼接组成，三角形板的直角边长为1m，板厚2mm，调节螺杆36的上端连接在两块三角板的结合处。另外，上述InSAR人工角反射器可采用如上所述的三角锥形角反射器也可以采用长方体锥形角反射器等。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种地表形变空地一体化监测验证装置，包括固定台及安装在固定台上的InSAR人工角反射器，其特征在于，所述固定台上还竖直安装有GPS观测杆，所述GPS观测杆的顶端用于安装GPS天线，且所述固定台上还埋设有高出固定台面的水准测量标志。

2.根据权利要求1所述的地表形变空地一体化监测验证装置，其特征在于，所述GPS观测杆顶部设置有强制归心装置，所述监测验证装置还包括用于安放在强制归心装置处的GPS天线。

3.根据权利要求1所述的地表形变空地一体化监测验证装置，其特征在于，所述水准测量标志为4个,高出固定台面1-2cm，4个标志构成方形的4个顶点，所述InSAR人工角反射器及GPS观测杆均位于4个点构成的方形内。

4.根据权利要求1-3任一项所述的地表形变空地一体化监测验证装置，其特征在于，所述InSAR人工角反射器为上下、左右角度可调的InSAR人工角反射器。

5.根据权利要求4所述的地表形变空地一体化监测验证装置，其特征在于，所述角度可调的InSAR人工角反射器包括反射板、水平旋转装置及俯仰角调节装置，所述反射板通过俯仰角调节装置安装在水平旋转装置上，所述水平旋转装置安装在固定台上。

6.根据权利要求5所述的地表形变空地一体化监测验证装置，其特征在于，所述InSAR人工角反射器还包括基板，所述水平旋转装置安装在基板上，基板固定在固定台上。

7.根据权利要求5所述的地表形变空地一体化监测验证装置，其特征在于，所述水平旋转装置包括轴承、轴承座、水平旋转盘及枢轴；

所述轴承固定在轴承座内，枢轴竖向固定安装在轴承中心，所述水平旋转盘固定安装在枢轴上方；

所述俯仰角调节装置安装在水平旋转盘之上。

8.根据权利要求5所述的地表形变空地一体化监测验证装置，其特征在于，所述俯仰角调节装置包括下支架座及上支撑架，所述下支架座与上支撑架之间为可转动且可定位的连接。

9.根据权利要求8所述的地表形变空地一体化监测验证装置，其特征在于，所述下支架座与上支撑架之间通过转轴可转动连接，且通过辅助调节装置进行定位；

所述辅助调节装置包括支撑杆及带有旋转手轮的调节螺杆，所述支撑杆的一端固定在下支架座上，另一端设有孔洞；所述调节螺杆上端与人工角反射器连接，下端穿过孔洞，所述旋转手轮安装在调节螺杆的下端。

10.根据权利要求9所述的地表形变空地一体化监测验证装置，其特征在于，所述支撑杆长度可调。