本发明涉及地基测量方法，具体而言，涉及一种点面结合的大面积地基沉降高精度测量方法。
背景技术：
1、在软基处理工程当中，对地基进行沉降监测必不可少。在现场进行沉降监测可以保证施工的安全、防止地基的破坏失稳，同时获取的监测数据也是计算当前地基固结度、确定预压时间、评价地基处理效果、预估工后沉降的重要依据，为整个工期的安排提供参考。
2、传统的单点测量监测手段虽然已经发展成熟、精度高，但是对于人力物力的消耗较大，难以从全局掌握地基处理区域的整体沉降信息。无人机激光雷达（light detectionand rang-ing，lidar）通过对目标区域低空多时相扫描，可获取高密度点云数据，经点云滤波、插值和求差计算，可获取目标区域高程变化。利用无人机机载lidar进行沉降监测，不仅作业效率高、人力消耗小，不受施工与地形的影响，同时也能更好地把握沉降的面状特征。
3、目前，无人机机载lidar在地形测绘、电力巡检、国土资源规划与整治、矿区地表沉陷监测等领域有了广泛的应用。但是对于软土地基处理工程的沉降监测研究与应用非常稀少。尤其是无人机机载lidar扫描的是地形表面，当采用堆载预压法进行地基处理时，地基上被堆填了厚重的堆载料，如何消去堆载料沉降的误差，是需要解决的一个重点问题。同时，无人机采集数据构建数字高程模型（dem）存在精度不高等问题，因此如何提高无人机航测获取的dem精度是利用无人机进行沉降面状监测是热点和难点问题。
技术实现思路
1、本发明公开了一种点面结合的大面积地基沉降高精度测量方法，旨在解决利用无人机进行沉降面状监测精度不高的问题。
2、本发明采用了如下方案：
3、一种点面结合的大面积地基沉降高精度测量方法，包括如下步骤：
4、s1、通过无人机规划航线，航测获取待测区域的三维点云数据；
5、s2、通过对获取的三维点云进行滤波得到地面点云，通过所述地面点云由不规则三角网插值算法构建地面dem，将不同时期获得的地面dem之间作差以得到地表沉降dem；
6、s3、确立待测区域内的对照点，并通过rtk设备连续多次测量取平均值得到各对照点空间坐标；并测定所述对照点位置处地基的面层沉降；
7、s4、进行堆载预压处理，测定所述对照点处堆载料表层的平面坐标和所在位置的高程值，通过高程值的变化作差求解可得到该点处不同时期内的堆载料表层的地表沉降值；
8、s5、将相同时期内对照点处gnss设备获取的地表沉降值减去相同位置处沉降板测定的面层沉降值即得到该时间段内的堆载料自身沉降量；利用最小二乘原理拟合各个对照点的堆载料自身沉降量以获得整个待测面的堆载料自身沉降dem，并用所述地表沉降dem减去堆载料自身沉降dem，从而构建出消除了堆载料自身沉降的面层沉降dem；
9、s6、确立待测区域范围内的均匀修正点，并通过rtk设备连续多次测量取平均值得到各修正点空间坐标；
10、s7、获取每个修正点处的沉降板在某观测时间段内的沉降差值即面层沉降量，将步骤s5中构建出的消除了堆载料自身沉降的面层沉降dem中对应修正点坐标处的面层沉降量减去沉降板获取的相应面层沉降差值以获得面层沉降误差值，将所有修正点处的面层沉降误差值及其平面坐标利用最小二乘原理进行平面拟合以得到整个沉降观测面的面层沉降误差修正面dem，然后将消除了堆载料自身沉降的所述面层沉降dem与所述面层沉降误差修正面dem叠加作差值运算以减小因无人机航测引起的面层沉降dem误差。
11、进一步地，通过无人机航测获取待测区域的三维点云和地面点云的具体步骤如下：
12、s11、在所述待测区域规划航线与飞行参数；
13、s12、通过无人机航飞，由其搭载的激光雷达扫描待测区域地表；
14、s13、利用dji terra无人机点云处理软件导出所述待测区域的三维点云。
15、进一步地，所述不规则三角网的滤波算法采用渐进三角网滤波算法，通过对所述三维点云进行滤波得到地面点云的具体步骤如下：
16、s21：确定滤波模型的阈值；
17、s22：将测区分块，选取测区内每一块的最低点作为种子点构建初始三角网；
18、s23：待定点到最近三角面片的距离以及待定点与最近三角形顶点的连线与该三角面片的夹角均小于所设定的阈值则纳入地面点；
19、s24：重复步骤s22、s23，当没有新的点加入三角网时运算结束。
20、进一步地，构建消去堆载料自身沉降的面层沉降模型的具体步骤如下：
21、s31：确立所述待测区域内对照点，通过rtk设备连续多次测量所述对照点坐标，取平均值得到对照点的实地空间坐标；
22、s32：开始堆载之前，在所确立对照点位置处的地基面层下埋设沉降板，沉降板连接于自动化沉降传感器以实现对高精度面层沉降的获取；
23、s33：堆载预压地基处理满载之后，在对照点位置处地表打设沉降杆，将gnss设备安装于沉降杆上；地表产生下沉带动沉降杆产生向下位移，从而使gnss设备一同向下位移，同时gnss设备每一小时测量自身位置并上传数据以实现对地表的连续高程监测，由不同时间节点的高程值作差即可得到该时期内对照点的地表沉降值；
24、s34：对于同一对照点，某时间段内的gnss获取的地表沉降值减去沉降板获取的面层沉降值即为该对照点处的堆载料自身沉降值；由此获得所有对照点处堆载料自身沉降，经由最小二乘法原理进行平面拟合得到整个待测区域的堆载料自身沉降dem；
25、s35：将所述地表沉降dem与所述堆载料自身沉降dem进行叠加作差值运算，得到在地表沉降dem基础上消去了堆载料沉降的面层沉降dem。
26、进一步地，步骤s7中，利用高程误差值曲面模型对面层沉降dem进行精度修正的具体过程如下：
27、s71：确立所述待测区域内分布均匀的50m×50m修正点；通过rtk设备连续多次测量所述修正点坐标，取平均值得到修正点的实地空间坐标；
28、s72：通过各修正点处沉降板的面层沉降实测值与所获得的面层沉降dem对应坐标处的面层沉降值作差，得到修正点处的面层沉降误差值，所有修正点的面层沉降误差值结合其平面坐标经由最小二乘法平面拟合原理得到整个待测区域的面层沉降误差修正面dem；
29、s73：将所述面层沉降dem和所述面层沉降修正面dem进行叠加作差得到最终的面层沉降dem。
30、进一步地，还包括步骤s8：验证过程，验证过程包括如下步骤：
31、s81：确立待测区域内的检查点，通过rtk设备连续多次测量所述检查点坐标，取平均值得到检查点的实地空间坐标；一部分检查点通过打设沉降杆安装gnss设备与埋设沉降板进行堆载料自身沉降监测；一部分检查点通过埋设沉降板于地基面层下实现对地基的面层沉降监测；
32、s82：导出堆载料自身沉降dem中相应检查点位置处的堆载料自身沉降值，通过其与检查点实测堆载料自身沉降值进行对比，分析精度指标以获得堆载料自身沉降dem的精度；
33、s83：导出最终面层沉降dem中相应检查点位置处的面层沉降值，通过其与检查点实测面层沉降值进行对比，分析精度指标以获得修正了误差后面层沉降dem的沉降监测精度。
34、进一步地，步骤s2中，基于不规则三角网的滤波算法得到地面点云。
35、进一步地，步骤s3中，在开始堆载前埋设自动化沉降监测传感器，沉降板于对照点位置处地基面层下方，沉降板连接于自动化沉降监测传感器，以用于测定所述对照点位置处地基的面层沉降。
36、进一步地，步骤s4中，分级堆载完成之后，在对照点处打设沉降杆，其上安装gnss设备，以通过差分gnss技术测定所述对照点处堆载料表层的平面坐标和所在位置的高程值。
37、有益效果：
38、通过不规则三角网算法获取地面点云，由此构建地表沉降dem，并在其基础上消去了堆载预压地基处理工况堆载料自身沉降对地基沉降监测的干扰。进一步地，构建面层沉降误差面，通过dem差值运算减小了面层沉降dem模型的误差，提高了无人机进行沉降面状监测的精度，通过点面结合的方法实现了大面积地基沉降快速、高精度、低成本测量。