一种非接触式的监控测量方法技术

本发明专利技术公开了一种非接触式的监控测量方法，需要高精度的全站仪、高精度的觇标和激光反射标志；测量速度快，观测精度高，不干扰洞内正常施工作业；新型监控量测方法观测数据需采用本说明提及公式计算得出，从而得出拱顶下沉和周边收敛等监控量测数据。

A non-contact monitoring and measurement method

The invention discloses a monitoring a non-contact measurement method, and points out the need of total station laser reflection and high precision high precision mark; fast measuring speed, high precision, no interference in the normal operation; the new monitoring method using the observation data that mentioned formula is obtained. The crown settlement and the surrounding convergence monitoring data.

【技术实现步骤摘要】
一种非接触式的监控测量方法
本专利技术属于山岭隧道三维自由设站非接触式监控量测技术，具体涉及一种非接触式的监控测量方法。
技术介绍
山岭隧道因其围岩形式复杂，围岩周边初始应力大，较难支护等原因，现多采用新奥法施工，隧道洞身施工过程中，对隧道围岩、衬砌进行监控量测可实时监控围岩衬砌结构的稳定性，验证隧道洞身衬砌支护效果和支护参数设置的正确性，确定二次衬砌的施作时间，为后续支护参数的设置提供依据，因此隧道洞内的监控量测对新奥法施工的山岭隧道有着重大的现实意义，对隧道施工的安全、质量和进度有着重要的直接影响。传统的监控量测技术工作效率低、资源耗费大，受环境影响大，不利隧道洞内交叉作业。为能准确、高效的完成监控量测的任务，本文提出基于全站型电子速测仪的非接触的三维自由设站隧道监控量测技术。同时推导出了设站点、检测点的坐标的数学模型，在此基础上对观测数据进行分析比较，从而得到需要的监控量测数据。观测实验和研究结果表明，该技术可以在隧道洞内施工环境中进行观测，且观测数据的精度符合相关技术规范的要求，具有一次测量即可得到拱顶下沉、周边收敛位移等多个量测数据的优点，适合在山岭隧道的监控量测中推广应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种非接触式的监控测量方法。为了解决上述技术问题，专利技术人经过实践和总结得出本专利技术的技术方案，本专利技术公开了一种非接触式的监控测量方法，采用全站型电子速测仪三维自由设站，通过全站仪观测水平角、竖直角和斜距的三类观测值建立数学模型。优选的，包括以下步骤：(1)全站仪三维自由设站；(2)监测点观测及其坐标计算；(3)收敛值计算。与现有技术相比，本专利技术可以获得以下技术效果：测量速度快，观测精度高，不干扰洞内正常施工作业；新型监控量测需要高精度的全站仪、高精度的觇标和激光反射标志；新型监控量测方法观测数据需采用本说明提及公式计算得出，从而得出拱顶下沉和周边收敛等监控量测数据。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为计算自由设站点的坐标、高程的计算示例图；图2为计算监测点坐标高程的示例图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。下面结合附图及具体实施例对本专利技术的应用原理作进一步描述。实施例1如图1-2所示，全站仪非接触的三维自由设站监控量测方法主要包括以下3个步骤：(1)全站仪三维自由设站。如图1所示，S为设站点，i、j为布设在二衬上的控制点，D1、D2、D3为三个监测断面，A、B、C为D1断面上的监测点，可用塑料反射片。将全站仪三维自由设站于隧道中合适的位置S，观测控制点i、j，获取水平角、斜距、竖直角三类观测值，根据这三类观测值，通过三维自由设站的方法解算设站点的三维坐标。(2)监测点观测及其坐标计算。设站完成后，观测监测点，获取其水平角、斜距、竖直角三类观测值，根据这三类观测值计算监测点在隧道独立坐标系中的三维坐标，通过比较不同周期同一个监测点坐标值的变化，可反映隧道双侧壁及拱顶的位移情况。(3)收敛值计算。根据监测点三维坐标，计算测线长度，通过比较不同周期同一测线长度的变化，可反映隧道净空收敛变形情况。全站仪三维自由设站点近似坐标的计算模型：根据间接平差原理，首先要计算未知点近似坐标。如图2所示，在设站点S架设仪器分别观测i、j两已知点，观测值分别为斜距Si、Sj，天顶距Ai、Aj，水平方向Li、Lj，则∠Sij在XY平面的投影角为:式1中，D表示平距，Di＝SiSinAi，Dj＝SjSinAji点到j点的坐标方位角为：则控制点i至测站点S方向的方位角为:Ti＝Tij-∠S'ij'顾及监测点是塑料反射片，因而没有目标高。顾及自由设站的未知点是仪器中心的三维坐标，因而没有仪器高；故测站点S的近似坐标计算公式为:监测点坐标的计算自由设站完成后，得到设站点坐标及定向角平差值XS、YS、ZS、w。如图1所示，i、j为控制点，P为监测点，S为设站点。根据观测监测点得到的水平方向、天顶距、斜距三类观测值Lsp、Asp、Ssp，P点三维坐标按下式计算:对于本领域技术人员而言，显然本专利技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本专利技术的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本专利技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本专利技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本专利技术内。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非接触式的监控测量方法，其特征在于：采用全站型电子速测仪三维自由设站，通过全站仪观测水平角、竖直角和斜距的三类观测值建立数学模型。

【技术特征摘要】
1.一种非接触式的监控测量方法，其特征在于：采用全站型电子速测仪三维自由设站，通过全站仪观测水平角、竖直角和斜距的三类观测值建立数学模型。2.根据权利要求1所述的一种非接触式的监控测量方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)全站仪三维自由设站；(2)监测点观测及其坐标计算；(3)收敛值计算。3.根据权利要求2所述的一种非接触式的监控测量方法，其特征在于：包括以下步...

【专利技术属性】
技术研发人员：张瑞祥，刘道兵，胡芳竑，
申请(专利权)人：中国十七冶集团有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34