CN112964191B - 一种微变形激光准直测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微变形激光准直测量方法，本方案利用激光发射装置和激光接收靶位测得对应的数据，以任一监测点的初始坐标为监测基点，测量其相邻监测点的位移坐标，同时基于已求出的监测点的位移坐标，测量下一个监测点的位移坐标，从而可以求出各监测点的位移量。

Description

一种微变形激光准直测量方法

技术领域

本发明涉及监测点微变形测量领域，具体涉及一种微变形激光准直测量方法。

背景技术

基坑监测是基坑工程施工中的一个重要环节，是指在基坑开挖及地下工程施工过程中，对基坑岩土性状、支护结构变位和周围环境条件的变化，进行各种观察及分析工作，并将监测结果及时反馈，预测进一步施工后将导致的变形及稳定状态的发展,根据预测判定施工对周围环境造成影响的程度，来指导设计与施工，实现所谓信息化施工。目前的基坑测量一般是采用全站仪进行测量，相关的国家技术标准也允许采用激光准直测量用于基坑变形监测。传统、标准的激光准直测量方法的使用场景为，几个监测点近似位于一条直线上，且两端的点为基准点，在一个基准点上安置激光发射设备，如激光经纬仪，用另一端的基准点定向，固定水平方向，依次上下瞄准各监测点上的接收靶，测量激光光斑在标靶上的坐标，根据各次光斑在标靶上的坐标变化量，计算出监测点的相对位移量和总位移量。为此本公司提出了使用激光自动测量的方式为主、配合全站仪测量监测点初始值，采用此方法将提高测量精度并降低人员成本，其具体方案可参考本公司申请的专利，公开号CN111457848A，一种通过相邻监测点间坐标变化而测定位移量的方法及***，该专利中仅考虑了基坑为标准情况下的测量，然而在实际施工过程中，基坑会出现一些异形，那么采用上述方案就无法实现基坑的准确测量。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种微变形激光准直测量方法，主要针对基坑的异形微变形测量，从而解决现有技术的不足。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种微变形激光准直测量方法，该方法步骤如下：

步骤1)：初始状态下各监测点依次为A₁、A₂、A₃、......A_n，并用高精度全站仪用全站仪测得初始状态下各监测点的初始坐标表示为A_i＝(x_i,y_i),i＝1～n；

步骤2)：用步骤1)测得的各监测点坐标依次计算监测点间距离为D₁、D₂、D₃、......D_n-1与坐标方位角分别为α₁、α₂、α₃、......α_n-1；

步骤3)：定义位移后的各监测点A₁'、A₂'、A₃'、......A_n'，测得位移后的各相邻监测点之间的直线间距依次为D₁'、D₂'、D₃'、......D_n-1'；

步骤4)：定期测量各监测点相较于上次监测点的光斑坐标位移量，依次记为d₁、d₂、d₃、......d_n，则有各监测点位移后坐标方位角变化量分别为Δα₁、Δα₂、Δα₃、......Δα_n-1，其中，

其中为常量

步骤5)：计算D₁'、D₂'、D₃'、......D_n-1'与X轴的夹角Δα₁'、Δα₂'、Δα₃'、......Δα_n-1'，则有：

α'_n-1＝α_n-1+Δα_n-1；

步骤6)：以任一监测点的初始坐标为监测基点，测量其相邻监测点的位移坐标，同时基于已求出的监测点的位移坐标，测量下一个监测点的位移坐标，则有：

监测点A_n＝(x_n,y_n)为监测基点，则A_n+1'的坐标为：

则有，A_n+2'的坐标为：

步骤7)：根据各监测点位移后的坐标与对应的初始坐标比较即得到各监测坐标的位移量。

进一步的，所述的各监测点设置有激光发射装置和激光接收靶位用于测量各监测点之间初始间距D₁、D₂、D₃、......D_n-1，以及位移后的间距D₁'、D₂'、D₃'、......D_n-1'，以及位移量d₁、d₂、d₃、......d_n。

进一步的，所述激光接收靶位垂直于监测点所在平面，定义激光接收靶位的水平方向为x轴，垂直方向为y轴，则测得的x轴坐标即为该监测点的位移量d₁、d₂、d₃、......d_n，y轴坐标即为该监测点的沉降量。

进一步的，所述激光接收靶位采用磨砂面材料制成以消除或降低接收光斑的光晕。

进一步的，所述初始间距DD₁、D₂、D₃、......D_n-1和位移后的间D₁'、D₂'、D₃'、......D_n-1'是利用激光发射装置的测距功能测量得到。

进一步的，初始状态下各监测点的坐标采用全站仪测量得到。

进一步的，所述监测基点的位移量由前一个监测点的初始坐标结合公式(1)测得。

本发明的有益效果是：和传统的人工测量相比，本方案利用激光发射装置和激光接收靶位测得对应的数据，从而可以求出各监测点的位移量。

附图说明

图1为本发明原理图；

图2为各监测点位移状态示意图；

图3为各监测点位移后测量原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

参考图1所示，是本发明的基本原理，在已知两点的坐标前提下可以算出两点之间的间距和夹角，在图1中假设p₁＝(x₁,y₁)、p₂＝(x₂,y₂)，则有：

对其进行换算，则有：

也就是说在已经两点之间的间距和夹角的前提下可以求出两点之间的坐标，以此作为基础进行微变形测量。

参考图2所示，是一种异形区域监测点的位移示意图，其测量的方法原理如图3所示，一种微变形激光准直测量方法，该方法步骤如下：

步骤1)：初始状态下各监测点依次为A₁、A₂、A₃、......A_n，并用全站仪测得初始状态下各监测点的初始坐标表示为A_i＝(x_i,y_i),i＝1～n；

步骤2)：用步骤1)测得的各监测点坐标依次计算监测点间距离为D₁、D₂、D₃、......D_n-1与坐标方位角分别为α₁、α₂、α₃、......α_n-1；

步骤3)：定义位移后的各监测点A₁'、A₂'、A₃'、......A_n'，测得位移后的各相邻监测点之间的直线间距依次为D₁'、D₂'、D₃'、......D_n-1'；

步骤4)：定期测量各监测点相较于上次监测点的位移量，依次记为d₁、d₂、d₃、......d_n，则有各监测点位移后与坐标方位角分别为Δα₁、Δα₂、Δα₃、......Δα_n-1，其中，

其中为常量

步骤5)：计算D₁'、D₂'、D₃'、......D_n-1'与X轴的夹角Δα₁'、Δα₂'、Δα₃'、......Δα_n-1'，则有：

α'_n-1＝α_n-1+Δα_n-1；

步骤6)：以任一监测点的初始坐标为监测基点，测量其相邻监测点的位移坐标，同时基于已求出的监测点的位移坐标，测量下一个监测点的位移坐标，则有：

监测点A_n＝(x_n,y_n)为监测基点，则A_n+1'的坐标为：

则有，A_n+2'的坐标为：

步骤7)：根据各监测点位移后的坐标与对应的初始坐标比较即得到各监测坐标的位移量。

进一步的，所述的各监测点设置有激光发射装置和激光接收靶位用于测量各监测点之间初始间距D₁、D₂、D₃、......D_n-1，以及位移后的间距D₁'、D₂'、D₃'、......D_n-1'，以及位移量d₁、d₂、d₃、......d_n。

进一步的，所述激光接收靶位垂直于监测点所在平面，定义激光接收靶位的水平方向为x轴，垂直方向为y轴，则测得的x轴坐标即为该监测点的位移量d₁、d₂、d₃、......d_n，y轴坐标即为该监测点的沉降量。

进一步的，所述激光接收靶位采用磨砂面材料制成以消除或降低接收光斑的光晕。

进一步的，所述初始间距DD₁、D₂、D₃、......D_n-1和位移后的间D₁'、D₂'、D₃'、......D_n-1'是利用激光发射装置的测距功能测量得到。

进一步的，初始状态下各监测点的坐标采用全站仪测量得到。

进一步的，所述监测基点的位移量由前一个监测点的初始坐标结合公式(1)测得。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种微变形激光准直测量方法，其特征在于，该方法步骤如下：

步骤1)：初始状态下各监测点依次为A₁、A₂、A₃、......A_n，并用全站仪测得初始状态下各监测点的初始坐标表示为A_i＝(x_i,y_i),i＝1～n；

步骤2)：用步骤1)测得的各监测点坐标依次计算监测点间的初始间距为D₁、D₂、D₃、......D_n-1与坐标方位角分别为α₁、α₂、α₃、......α_n-1；

步骤3)：定义位移后的各监测点A₁'、A₂'、A₃'、......A_n'，测得位移后的各相邻监测点之间的直线间距依次为D₁'、D₂'、D₃'、......D_n-1'；

步骤4)：定期测量各监测点相较于上次监测点的位移量，依次记为d₁、d₂、d₃、......d_n，则有各监测点位移后坐标方位角变化量分别为Δα₁、Δα₂、Δα₃、......Δα_n-1，其中，

其中为常量

步骤5)：计算D₁'、D₂'、D₃'、......D_n-1'与坐标方位角变化量Δα₁'、Δα₂'、Δα₃'、......Δα_n-1'，则有：

α'_n-1＝α_n-1+Δα_n-1；

步骤6)：以任一监测点的初始坐标为监测基点，测量其相邻监测点的位移坐标，同时基于已求出的监测点的位移坐标，测量下一个监测点的位移坐标，则有：

监测点A_n＝(x_n,y_n)为监测基点，则A_n+1'的坐标为：

则有，A_n+2'的坐标为：

步骤7)：根据各监测点位移后的坐标与对应的初始坐标比较即得到各监测坐标的位移量；

所述的各监测点设置有激光发射装置和激光接收靶位用于测量各监测点之间初始间距D₁、D₂、D₃、......D_n-1，以及位移后的直线间距D₁'、D₂'、D₃'、......D_n-1'，以及位移量d₁、d₂、d₃、......d_n；

所述激光接收靶位采用磨砂面材料制成以消除或降低接收光斑的光晕。

2.根据权利要求1所述的一种微变形激光准直测量方法，其特征在于，所述激光接收靶位垂直于监测点所在平面，定义激光接收靶位的水平方向为x轴，垂直方向为y轴，则测得的x轴坐标即为该监测点的位移量d₁、d₂、d₃、......d_n，y轴坐标即为该监测点的沉降量。

3.根据权利要求2所述的一种微变形激光准直测量方法，其特征在于，所述初始间距D₁、D₂、D₃、......D_n-1和位移后的直线间距D₁'、D₂'、D₃'、......D_n-1'是利用激光发射装置的测距功能测量得到。

4.根据权利要求3所述的一种微变形激光准直测量方法，其特征在于，初始状态下各监测点的坐标采用全站仪测量得到。

5.根据权利要求4所述的一种微变形激光准直测量方法，其特征在于，所述监测基点的位移量由前一个监测点的初始坐标结合公式(1)测得。

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