[发明专利]一种基于后方交会自由设站水平位移监测方法

摘要

本发明公开了一种基于后方交会自由设站水平位移监测方法，在深基坑水平位移监测中不设立工作基点墩，通过坐标系的平移、旋转，将每次观测坐标转换到同一坐标系下进行比较，得到变形量；提供了一种以后方交会与自由设站相结合为基础的变形监测的新方法，并完成了过程的计算推演；工作基地不需要制作桩墩，每次工作基点可在复杂的监测现场择优选取，不但避免了监测过程工作基点被破坏，而且在监测时，更有利于保证工作基点与变形监测点的通视，解决了常规监测通视难的大问题；在满足工程精度需求的基础上，提出了各周期坐标系归化的解决算法，极大的提高了生产效率。

主权项

1.一种基于后方交会自由设站水平位移监测方法，其特征在于：具体包括以下步骤：S1、建立架站：在基坑之外选择n栋(n≥3)沉降稳定的建筑物，在房屋拐点处安装反射片或焊接棱镜，安装反射片或焊接棱镜的房屋拐点即为基准点；S2、基准点的观测与计算：首先，选取基准点，将高精度全站仪架设的位置点即为工作基点A，设定一方向为X轴建立独立坐标系；将每次仪器显示的水平角0°00′00″作为起始坐标方位角，观测并记录AB,AC,AD与起始坐标方位角的夹角，分别观测3个测回，并记录AB,AC,AD之间的平距，根据公式(1)计算出AB,AC,AD的坐标方位角；公式(1)：J＝J1+β‑180°；其中J1为起始坐标方位角，默认为0；J为AB/AC/AD的坐标方位角；β坐标方位角；根据公式(2)计算出B,C,D点的坐标值：公式(2)：X(B)＝X(A)+L1 cos(JAB)Y(B)＝Y(A)+L1 sin(JAB)X(C)＝X(A)+L2 cos(JAC)Y(C)＝Y(A)+L2 sin(JAC)X(D)＝X(A)+L3 cos(JAD)Y(D)＝Y(A)+L3 sin(JAD)；其中X(B)为B点的北坐标、Y(B)、Y(C)、Y(D)为B、C、D点的东坐标、JAB、JAC、JAD为AB、AC、AD的坐标方位角；S3、变形点的观测与计算：依次记录观测工作基点A与基坑边坡变形点E1‑En的角度和距离，观测并记录AE1，AE2,AE3,…AEn与起始坐标方位角的夹角分别观测2个测回，并记录AE1，AE2,AE3,…AEn之间的平距，根据S2中公式(1)计算出AE1，AE2,AE3,…AEn的坐标方位角，根据S2中公式(2)计算出E1，E2、E3,…En点的坐标值；S4、求解坐标转换参数：将第一次观测得到的B,C,D所在的坐标系作为基准坐标系，通过第n次(n＞2)观测计算所得B,C,D点坐标与基准坐标系中的B,C,D点坐标，根据公式(3)求得两坐标系之间平移转换参数：缩放量K，旋转角度μ，平移量t(x)，平移量t(y)；公式(3)：X(B0)＝K cos(μ)X(Bn)–K sin(μ)Y(Bn)+t(x)；Y(B0)＝K sin(μ)X(Bn)+K cos(μ)Y(Bn)+t(y)；X(C0)＝K cos(μ)X(Cn)–K sin(μ)Y(Cn)+t(x)；Y(C0)＝K sin(μ)X(Cn)+K cos(μ)Y(Cn)+t(y)；X(D0)＝K cos(μ)X(Dn)–K sin(μ)Y(Dn)+t(x)；Y(D0)＝K sin(μ)X(Dn)+K cos(μ)Y(Dn)+t(y)；其中X(B0),Y(B0)、X(C0),Y(C0)、X(D0),Y(D0)第一次计算所得的B，C，D点坐标，X(Bn),Y(Bn)、X(Cn),Y(Cn)、X(Dn),Y(Dn)为第n次所求的B，C，D点坐标；将K cos(μ)，K sin(μ)，t(x)，t(y)当成参数，令：t(x)＝a；t(y)＝b；K cos(μ)＝c；K sin(μ)＝d；得到关于X(B0),Y(B0),X(C0),Y(C0),X(D0),Y(D0)的误差方程式，即得到K cos(μ)，K sin(μ)，t(x)，t(y)；S5、计算变形点坐标：将每次测量计算求出的E1，E2,E3,…En点的坐标值，通过S4解求的转换参数，旋转平移后得到基准坐标系中坐标值，计算公式如下：X(En)＝k cos(μ)x(en)‑k sin(μ)y(en)+t(x)；Y(En)＝k sin(μ)x(en)+k cos(μ)y(en)+t(y)；其中X(En)，Y(En)为第n次(n＞2)测量所得基准坐标系下的坐标值，x(en)，y(en)为转换前的变形点坐标值；S6、变形量计算：对各周期变形点坐标进行计算比对，即可得出每次基坑点变形量。