CN108020204B - 一种基于曲线拟合的地表监控量测方法 - Google Patents

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    • G—PHYSICS
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    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/004—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points

Abstract

本发明公开了一种基于曲线拟合的地表监控量测方法，测量地表监测点的X、Y、Z三轴的坐标值，对三轴坐标值进行记录，利用各监测点的三轴坐标值建立地表的监测模型，得到地表监测点曲线，将后续测量的各监测点三轴坐标值输入监测模型中，相应地建立每次测量的曲线模型，对比不同时刻的曲线模型，确定点与点之间的距离变化值以及地表曲面的整体变形值。本发明能够实时监测单个地表点、多个地表点连成的监测线以及多条监测线形成的监测区域，保障监测效果的准确性、实时性以及可靠性。

Description

一种基于曲线拟合的地表监控量测方法
技术领域
本发明涉及一种基于曲线拟合的地表监控量测方法。
背景技术
我国处于基础建设的大发展时期，无论在工民建建设，还是桥梁、隧道、道路等建设过程中，都需要对地表进行实时监测，以保证工程安全、顺利地进行。
传统地表监测方法中，测量人员利用全站仪测出某一点的Z轴坐标差值，得出该点的沉降情况，在某种程度上，该方法存在一定的不准确性以及缺失性。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出了一种基于曲线拟合的地表监控量测方法，本发明基于曲线拟合的地表监控量测不仅能够对某一点的三轴(X、Y、Z轴)坐标的变化值进行监测，还能够从点到线，再到面地对某一区域进行实时监测，能够更精准地、广泛地监测某一区域，对工程中的监控量测工作具有很强的指导性作用。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于曲线拟合的地表监控量测方法，测量地表监测点的X、Y、Z三轴的坐标值，对三轴坐标值进行记录，利用各监测点的三轴坐标值建立地表的监测模型，得到地表监测点曲线，将后续测量的各监测点三轴坐标值输入监测模型中，相应地建立每次测量的曲线模型，对比不同时刻的曲线模型，确定点与点之间的距离变化值以及地表曲面的整体变形值。
进一步的，根据施工现场所提供的基准点三轴坐标值，利用全站仪测量每个监测点的三轴坐标值，分别得到每个点的X方向、Y方向、以及Z方向的坐标值。
进一步的，根据所采集的数据，在AutoCAD软件中输入每个点的三轴坐标值，形成.da格式的坐标数据文件。在matlab软件中，按照Z方向进行分类，形成多条等高线，根据蒙皮命令，生成地表平面，建立地表曲面模型。
进一步的，在地表监测过程中，按照《隧道监控量测技术规程》中的要求，对地表监测点进行监测，并在matlab软件中队地表监测点的沉降变化值进行实时监测，最后得出拟合曲面的整体变化情况，为施工提供参考。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1)本发明不仅能够对某一点的三轴(X、Y、Z轴)坐标的变化值进行监测，还能够从点到线，再到面地对某一区域进行实时监测，能够更精准地、广泛地监测某一区域，保障工程的顺利进行。
2)本发明解决了无法监测地表点X轴、Y轴方向位移变化的问题，以及实现了对地表各监测点之间距离的实时监控。与前人研究相比，基于曲线拟合的地表监控量测方法在监控的精准性、实时性以及可靠性得到了较大的提升，障监测效果的准确性、实时性以及可靠性。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1是本发明结构示意图；
其中1.单个地表监测点；2.地表点监测曲线；3.地表点监测面。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。
本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在利用全站仪测出某一点的Z轴坐标差值，得出该点的沉降情况，在某种程度上，该方法存在一定的不准确性以及缺失性等不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了基于曲线拟合的地表监控量测方法不仅能够对某一点的三轴(X、Y、Z轴)坐标的变化值进行监测，还能够从点到线，再到面地对某一区域进行实时监测，能够更精准地、广泛地监测某一区域，对工程中的监控量测工作具有很强的指导性作用。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
一种基于曲线拟合的地表监控量测方法，该方法中主要利用全站仪测量地表监测点的X、Y、Z三轴的坐标值，对三轴坐标值进行记录，通过全站仪专用数据线将各监测点的数据导入电脑中，利用各监测点的三轴坐标值在Matlab软件中建立地表的监测模型，即地表监测点曲线。如图1所示，在采集各监测点是初始坐标值后，建立地标点的初始曲线。在后续测量过程中，将各监测点三轴坐标值输入Matlab模型中，相应地建立该次测量的曲线模型，对比每次的曲线模型，以达到实时监测的目的。
所述地表监控量测方法是基于曲线拟合的新型监测方法。
一种基于曲线拟合的地表监控量测方法，包括以下步骤：
A.采集初始数据，对于地表布设监测点，利用全站仪测出每个监测点对应的初始三轴(X、Y、Z轴)坐标值，在导出后于Matlab软件中进行建模，构造初始曲线；
B.实时采集数据，在地表监测过程中，应按照《隧道监控量测技术规程》中的要求，对地表监测点进行监测，并利用全站仪采集各地表点的三轴(X、Y、Z轴)坐标值。
C.处理数据，对导出的各监测点三轴(X、Y、Z轴)坐标值进行分析，利用Matlab软件建立每次监控量测的数值曲线。
D.分析数据，在对地表点进行监控的过程中，地表点的三轴(X、Y、Z轴)坐标值会产生不同的变化值，依托Matlab软件对各监测点之间的变化值，包括单个点的三轴(X、Y、Z轴)变化值，点与点之间的距离变化值以及地表曲面的整体变形值，进行详尽的分析，从而可以更加精确地得出地表沉降的变化情况，保证工程的顺利、安全地进行。
本发明中的Matlab软件和全站仪均为现有东西，在此不再赘述。
本发明在实际工程中对地表监测的传统方法的基础上，对其进行再优化处理。在利用全站仪进行监测的过程中，不单单需要记录某一监测点Z轴坐标值，还应同时记录该监测点的X轴、Y轴坐标值。利用各地表点的三轴(X、Y、Z轴)坐标值，在Matlab软件中确定每一个监测点的坐标位置，使点与点之间能够构成监测曲线。在后期测量过程中，将同一监测点的不同坐标值输入Matlab软件中，观测该监测点的变化情况。由点的变化扩展到线的变化，即监测曲线的变化情况，得到隧道某一断面的沉降情况。再由线的变化扩展到面的变化，即该监测区域的变化情况，得到隧道某一区域的沉降情况。在实时对监测点进行监测的过程中，动态分析点、线、面变化所反映的地表沉降情况，保证工程安全、顺利地进行。
本发明一种基于曲线拟合的地表监控量测方法，解决了无法监测地表点X轴、Y轴方向位移变化的问题，以及实现了对地表各监测点之间距离的实时监控。与前人研究相比，基于曲线拟合的地表监控量测方法在监控的精准性、实时性以及可靠性得到了较大的提升。
本发明解决了无监测地表点X轴、Y轴方向位移变化的问题，以及实现了对地表各监测点之间距离的实时监控。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (3)

1.一种基于曲线拟合的地表监控量测方法，其特征是：测量地表监测点的X、Y、Z三轴的坐标值，对三轴坐标值进行记录，利用各监测点的初始的三轴坐标值建立地表的监测模型，利用Matlab软件进行建模，得到基于曲线拟合的初始的地表监测点曲线，将后续测量的各监测点三轴坐标值输入监测模型中，相应地建立每次测量的曲线模型，对比不同时刻的曲线模型，确定点与点之间的距离变化值以及地表曲面的整体变形值；
地表的监测模型具体为：根据监测点的X、Y、Z三轴的坐标值作为点、点与相邻的点连接形成曲线，各个曲线构成曲面，通过曲面直观的展示地表曲面；
依托Matlab软件对各监测点之间的变化值进行分析，得出地表沉降的变化情况，所述各监测点之间的变化值包括单个点的三轴变化值，点与点之间的距离变化值以及地表曲面的整体变形值。
2.如权利要求1所述的一种基于曲线拟合的地表监控量测方法，其特征是：利用全站仪测量每个监测点的三轴坐标值。
3.如权利要求1所述的一种基于曲线拟合的地表监控量测方法，其特征是：在地表监测过程中，按照《隧道监控量测技术规程》中的要求，对地表监测点进行监测。
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