CN114001704A - 一种基于自由设站归算算法的工程施工变形监测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于自由设站归算算法的工程施工变形监测方法，包括通过全站仪对已知站点和监测点进行监测，得到已知站点监测数据；在自由站点上布置全站仪，得到自由站点监测数据；将每次从自由站点获得的自由站点监测数据从自由坐标体系中转换为与全站仪标准坐标体系对应的归算监测数据；计算归算监测数据的差值，获得工程施工变形的监测数据集合。本发明在首次监测时需要全站仪强制对中进行监测，在后续的连续监测过程中，全站仪可以在自由站点上进行监测，用归算监测数据来作为该次自由站点上的实际监测数据结果；本发明的方法能够大大降低监测操作难度，能够快速实现监测数据的采集，生成高精度的监测报表。

Description

一种基于自由设站归算算法的工程施工变形监测方法
技术领域
本发明涉及工程施工安全监测技术领域，具体涉及到一种基于自由设站归算算法的工程施工变形监测方法。
背景技术
随着城市人口密度的增大,交通拥堵现象日益严重,为了有效的解决城市内部出行的拥堵问题,各大城市均在进行城市轨道交通建设。根据国家相关规定，项目施工过程中需要对施工项目的安全状态进行监测判断，其中对施工项目的变形状态是最主要的监测项目之一，及时的判断施工项目的变形、下沉情况，有利于保证施工区域极其周边区域的安全。
全站仪是集光、机、电于一体的高科技测量仪器；是集水平角、垂直角、距离、高差测量功能为一体的测绘仪器系统。全站仪能够实现放置一次仪器就能完成全站仪的全部测量工作；广泛应用于地面大型建筑、地下隧道施工等精密工程测量或变形监测领域。
现有技术中均是通过全站仪进行施工区域的变形监测，全站仪在进行高精度的监测时，必须要进行强制对中。强制对中的原因在于：在进行精密工程测量操作时，由于其精度要求特别高，采用垂球对中，光学对中或激光对中时对中误差在总体误差中会产生显著的影响，因此采用精密仪器观测时多采用强制对中的方法。
全站仪常用的强制对中方法有：
(1)建立观测墩，观测墩上架设三角架，在观测墩平台上埋设螺纹管，使用时将全站仪固定在螺纹管上，其对中误差在0.2mm左右；埋设的螺纹管采用防锈的铜质材料。
(2)在观测墩上埋设仪器基座，使用时直接将仪器的照准部或相应部位插入，其对中误差小于0.1mm；也要对基座采用防护装置。
由此可见，若采用全站仪对施工区域进行监测，必须要将全站仪布置在预设的观测墩上，同时还必须要配置准确的固定结构和防护结构，这样无疑大大增大了数据检测的难度。
此外，工程施工的时间往往较长，需要长时间的对施工区域进行变形监测。由于工程施工的进度不同，有可能出现原有的观测墩不能够很好的对施工区域进行观测，这样就需要建设新的观测墩，然后再次进行强制对中和全站仪的安装。然而，观测墩的建造需要时间和成本，建造的位置也需要满足强制对中的要求，这样就增加了监测的操作难度。
因此，本发明需要解决的问题是：现有技术中通过全站仪对工程施工区域进行变形监测时，每次监测都需要全站仪固定在具有强制对中的观测墩上，若未进行强制对中，则无法进行监测。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于自由设站归算算法的工程施工变形监测方法。
本发明需要解决的技术问题：现有技术中通过全站仪对工程施工区域进行变形监测时，每次监测都需要全站仪固定在具有强制对中的观测墩上，若未进行强制对中，则无法进行监测。
为达上述目的，本发明的一个实施例中提供了一种基于自由设站归算算法的工程施工变形监测方法，包括以下步骤：
步骤（1）在工程施工的监测区域内设置若干个监测点，在监测区域外围设置若干个已知站点，在已知站点外围设置自由站点；
步骤（2）在已知站点上布置全站仪，强制对中后通过全站仪对已知站点和监测点进行监测，得到每个已知站点和监测点在全站仪标准坐标体系中的监测数据，该监测数据为已知站点监测数据；监测数据包括X轴监测数据、Y轴监测数据和高程监测数据；
步骤（3）在自由站点上布置全站仪，通过全站仪对已知站点和监测站点进行监测，得到每个已知站点和监测点在自由坐标体系中的监测数据，该监测数据为自由站点监测数据；监测数据包括X轴监测数据、Y轴监测数据和高程监测数据；
步骤（4）将每次从自由站点获得的自由站点监测数据从自由坐标体系中转换为与全站仪标准坐标体系对应的归算监测数据；归算监测数据包括X轴归算监测数据、Y轴归算监测数据和高程归算监测数据；
其中第i+1次的归算监测数据的计算方法为：
A、获得第i次的归算监测数据和第i+1次的自由站点监测数据；
B、将第i次的归算监测数据和第i+1次的自由站点监测数据导入赫尔默特二维四参数转换模型中，获得第i+1次的赫尔默特转换参数；
赫尔默特转换参数包括缩放系数k、旋转角
Figure 347027DEST_PATH_IMAGE001
、X轴平移参数
Figure 857643DEST_PATH_IMAGE002
、Y轴平移参数
Figure 106221DEST_PATH_IMAGE003
和高程修正参数
Figure 596371DEST_PATH_IMAGE004
；
C、通过赫尔默特转换参数计算第i+1次的归算监测数据
X轴归算监测数据
Figure 879585DEST_PATH_IMAGE005
Y轴归算数据
Figure 967626DEST_PATH_IMAGE006
高程归算数据
Figure 31397DEST_PATH_IMAGE007
；
其中；
Figure 495877DEST_PATH_IMAGE008
为第i+1次自由站点监测数据中的X轴监测数据；
Figure 758231DEST_PATH_IMAGE009
为第i+1次自由站点监测数据中的Y轴监测数据；
Figure 220436DEST_PATH_IMAGE010
为第i+1次自由站点监测数据中的高程监测数据；
步骤（5）计算第i+1次归算监测数据与第i次归算监测数据的差值，获得工程施工变形的监测数据集合。
本发明的优化方案中，监测区域内设置有3-9个监测点，监测区域外设置有至少3个已知站点。
本发明的优化方案中，步骤（2）中，已知站点和自由站点上布置的全站仪是相同的，通过已知后视站点监测方法获得每个已知站点和监测点在全站仪标准坐标体系中的监测数据。
本发明的优化方案中，步骤（3）中，若每次使用全站仪在不同的自由站点位置上对监测点和已知站点进行监测时，相邻两个自由站点之间至少具有3个已知站点。
本发明的优化方案中，步骤（4）中，若i=0时，第i次的归算监测数据为步骤（2）中通过全站仪强制对中后监测得到的已知站点监测数据。
本发明的优化方案中，工程施工变形的监测数据集合包括归算监测数据以及归算监测数据的变化值，归算监测数据的变化值包括X轴变化值、Y轴变化值和高程变化值。
本发明的优化方案中，当归算监测数据的变化值超过阈值时生成超限信息，并进行报警提示。
本发明的优化方案中，步骤（4）中还包括对第i+1次自由站点监测数据的误差评估，误差评估的方法为：
a1、获取当前使用的全站仪的系统参数；
a2、通过自由站点上的全站仪，获取自由站点与已知站点的最大间距D；
a3、检测全站仪安装在自由站点上的垂直角α；
a4、计算点位中误差
Figure 568241DEST_PATH_IMAGE011
和高程中误差
Figure 774094DEST_PATH_IMAGE012
：
Figure 389490DEST_PATH_IMAGE013
Figure 288176DEST_PATH_IMAGE014
其中：
a为全站仪测距固定误差值；
b为全站仪测距比例误差值；
D为自由站点与已知站点之间的距离；
α为垂直角；
R为地球半径；
K为大气垂直折光系数；
Figure 123277DEST_PATH_IMAGE015
为水平角测角中误差；
Figure 867242DEST_PATH_IMAGE016
为全站仪的测距精度；
Figure 104188DEST_PATH_IMAGE017
；
Figure 908196DEST_PATH_IMAGE018
为垂直角测量中误差；
Figure 230593DEST_PATH_IMAGE019
为大气垂直折光系数中误差；
Figure 778249DEST_PATH_IMAGE020
为常数206265；
a5、判断点位中误差和高程中误差是否超过阈值；当超过阈值时判定本次监测数据无效。
综上所述，本发明具有以下优点：
1、本发明在首次监测时需要全站仪强制对中进行监测，在后续的连续监测过程中，全站仪可以自由设点，在自由站点上进行监测，通过对自由站点监测数据进行赫尔默特数据转换，获得自由站点上对应的归算监测数据，用归算监测数据来作为该次自由站点上的实际监测数据结果；本发明的方法能够大大降低监测操作难度，能够快速实现监测数据的采集，生成高精度的监测报表。
2、现有技术中的全站仪在强制对中后，需要通过设置后视点才能够进行监测，这样才能够保证每次监测得到的数据能够在标准坐标体系中进行一一对应。本发明在自由站点进行监测时，是对整个施工区域进行监测，生成的是自由坐标体系，通过对自由坐标体系的数据转换来形成监测结果，这样不需要设置后视点，也大大提高了监测效率和监测成本。
附图说明
图1为本发明一个实施例中监测点、已知站点和自由站点的布置图；
其中D1、D4、D5、D9为已知站点，虚线范围内的D2、D3、D6、D7、D8为已知站点，P为自由站点。
具体实施方式
本发明提供了一种基于自由设站归算算法的工程施工变形监测方法，包括以下步骤：
步骤（1）在工程施工的监测区域内设置若干个监测点，在监测区域外围设置若干个已知站点，在已知站点外围设置自由站点。
无论是本发明的方法还是现有技术中的方法，都需要在监测区域内设置监测点，现有技术中是将全站仪布置在已知站点上进行监测，不仅可以获得已知站点的监测数据，例如坐标数据，也可以获得监测点的监测数据。
本发明的已知站点为观测墩强制对中的点，也是首次监测时强制对中后全站仪的安装点。本发明的首次监测数据需要在已知站点即观测墩的强制对中点上进行监测得到，是因为强制对中后全站仪能够监测，且监测精度最高。
本发明的自由站点是设置在已知站点外围的，自由站点的位置是可以变化的，即每次自由站点都可以选择不同的位置进行监测，只要其观测点能够让全站仪对对监测点和已知站点进行监测即可，即能够获得监测点和已知站点的坐标数据等。
步骤（2）在已知站点上布置全站仪，强制对中后通过全站仪对已知站点和监测点进行监测，得到每个已知站点和监测点在全站仪标准坐标体系中的监测数据，该监测数据为已知站点监测数据；监测数据包括X轴监测数据、Y轴监测数据和高程监测数据。
该步骤中全站仪在强制对中后的监测方法为现有技术，全站仪进行三维变形监测时，其方法之一是在变形体范围内布置若干个变形监测点，而在变形体之外至少应该建立3个以上已知站点，一个已知站点用于架设全站仪，另外两个已知站点作为后视点和检查点，三点确定平面，进而建立全站仪的标准坐标体系。然后利用已知站点的三维坐标推算出施工区域内监测点的三维坐标，将后次观测得到的监测点的三维坐标与初始观测得到的监测点的三维坐标即初始值进行比较，以发现监测点的变化情况。
对于上述这种三维变形监测方法，用于监测的全站仪设站点、后视点和检查点以及监测点的初始值三维坐标首先要通过控制测量工序确定为已知，因此需要事先建造观测墩。在监测时全站仪需要严格对中，若监测精度要求越高则对中要求就越高。全站仪监测系统中内置的系统一般均为国家统一坐标系，即全站仪标准坐标系，全站仪也可以建立自由的直角坐标系。本发明的首席监测数据即为国家统一坐标系中的坐标数据，本发明自由站点上得到的自由站点监测数据可以为后续每次监测独立建立的坐标系。
步骤（3）在自由站点上布置全站仪，通过全站仪对已知站点和监测站点进行监测，得到每个已知站点和监测点在自由坐标体系中的监测数据，该监测数据为自由站点监测数据；监测数据包括X轴监测数据、Y轴监测数据和高程监测数据。
在自由站点上进行监测时，可以首先确定任意一个已知站点或者当前自由站点所在位置为O点，然后观测另外不同两个已知站点，获取对应的监测数据，进而建立本次的自由坐标体系。由于每次自由设站过程中未进行强制对中，因此该自由坐标体系的数据与标准坐标体系中的监测数据是不相同的，需要进行转换。
步骤（4）将每次从自由站点获得的自由站点监测数据从自由坐标体系中转换为与全站仪标准坐标体系对应的归算监测数据；归算监测数据包括X轴归算监测数据、Y轴归算监测数据和高程归算监测数据。
施工区域的监测是连续的，一般根据情况间隔2-7天进行一次监测，每次监测时有可能根据情况设置不同的自由站点；即需要对每次获得的自由站点监测数据进行转换。
本发明的第i+1次的归算监测数据的计算方法为：
A、获得第i次的归算监测数据和第i+1次的自由站点监测数据；
B、将第i次的归算监测数据和第i+1次的自由站点监测数据导入赫尔默特二维四参数转换模型中，获得第i+1次的赫尔默特转换参数；
赫尔默特转换参数包括缩放系数k、旋转角
Figure 105587DEST_PATH_IMAGE001
、X轴平移参数
Figure 346076DEST_PATH_IMAGE002
、Y轴平移参数
Figure 890190DEST_PATH_IMAGE003
和高程修正参数
Figure 241537DEST_PATH_IMAGE004
；
C、通过赫尔默特转换参数计算第i+1次的归算监测数据
X轴归算监测数据
Figure 187496DEST_PATH_IMAGE021
Y轴归算数据
Figure 395623DEST_PATH_IMAGE006
高程归算数据
Figure 302399DEST_PATH_IMAGE007
；
其中；
Figure 316492DEST_PATH_IMAGE008
为第i+1次自由站点监测数据中的X轴监测数据；
Figure 257903DEST_PATH_IMAGE009
为第i+1次自由站点监测数据中的Y轴监测数据；
Figure 463363DEST_PATH_IMAGE010
为第i+1次自由站点监测数据中的高程监测数据。
步骤（4）中，若i=0时，第i次的归算监测数据为步骤（2）中通过全站仪强制对中后监测得到的已知站点监测数据。
步骤（5）计算第i+1次归算监测数据与第i次归算监测数据的差值，获得工程施工变形的监测数据集合。
本发明的具体实施例中，为了能够实施监测，监测区域内设置有3-9个监测点，监测区域外设置有至少3个已知站点。
本发明的具体实施例中，步骤（2）中，已知站点和自由站点上布置的全站仪是相同的，通过已知后视站点监测方法获得每个已知站点和监测点在全站仪标准坐标体系中的监测数据。
本发明的具体实施例中，步骤（3）中，若每次使用全站仪在不同的自由站点位置上对监测点和已知站点进行监测时，相邻两个自由站点之间至少具有3个已知站点。
实施例1：
对图1中所示施工区域进行监测，其中虚线为监测区域的最大外接矩形，该虚线的内部不规则部分为实际施工区域。
（1）在施工区域的内部设置设置监测点，然后建造观测墩。其中D1、D4、D5、D9为已知站点，即观测墩强制对中的点。虚线范围内的D2、D3、D6、D7、D8为已知站点，P为自由站点。
（2）在任意一个已知站点的观察墩上的强制对中点上进行监测，得到每个已知站点和监测点在全站仪标准坐标体系中的监测数据；第一次已知站点监测数据如下表所示：
Figure 857435DEST_PATH_IMAGE023
（3）在自由站点上布置全站仪，通过全站仪对已知站点和监测站点进行监测，得到每个已知站点和监测点在自由坐标体系中的监测数据，第二次自由站点监测数据如下：
Figure 675219DEST_PATH_IMAGE025
（4）将从自由站点获得的第二次自由站点监测数据从自由坐标体系中转换为与全站仪标准坐标体系对应的第二次归算监测数据。
第二次归算监测数据的计算方法为：
A、获得第一次已知站点监测数据和第二次的自由站点监测数据；
B、将第一次已知站点监测数据和第二次的自由站点监测数据导入赫尔默特二维四参数转换模型中，获得第二次的赫尔默特转换参数。
赫尔默特转换参数导出结果为：
Figure 205557DEST_PATH_IMAGE027
第二次归算监测数据如下表所示：
Figure 817804DEST_PATH_IMAGE028
（5）计算第二次归算监测数据与第一次已知站点监测数据的差值，获得工程施工变形的监测数据集合；此时i为0。
Figure 699172DEST_PATH_IMAGE029
根据国家标准GB/T50308-2017规范中的要求，规定当实测变形值大于预警标准的2/3时，应及时上报，并启动应急变形监测方案。预警标准是依据GB50911-2013《城市轨道交通工程监测技术规范》给定的，其中收敛变化速率和沉降变化速率控制值最小为2mm/d，即当沉降变化速率大于1.33mm/d时，就需要启动应急变形监测方案。本发明实施例1中所得的监测数据的差值均小于限制，因此本次监测结果不需要启动预警。
实施例2：
工程施工现场的监测是一个长期工作，每次监测过程中都需要对已知站点进行监测，并以该监测数据作为转换的关键数据。然而，已知站点设置在观察墩上的，观察墩理论上是不会发生位移或者形变，但是由于实际地形等多种因素的影响，观察墩有可能发生形变。因此本发明还包括了校验的步骤，即每次检测获得的数据都要进行监测精度的评估，若精度在预设范围内，则表示观察墩未发生形变，则可以以此作为赫尔默特转换的参数。
本发明的步骤（4）中还包括对第i+1次自由站点监测数据的误差评估，误差评估的方法为：
a1、获取当前使用的全站仪的系统参数；
a2、通过自由站点上的全站仪，获取自由站点与已知站点的最大间距D；
a3、检测全站仪安装在自由站点上的垂直角α；
a4、计算点位中误差
Figure 320647DEST_PATH_IMAGE011
和高程中误差
Figure 971071DEST_PATH_IMAGE012
：
Figure 426323DEST_PATH_IMAGE013
Figure 421086DEST_PATH_IMAGE014
其中：
a为全站仪测距固定误差值；
b为全站仪测距比例误差值；
D为自由站点与已知站点之间的距离；
α为垂直角；
R为地球半径；
K为大气垂直折光系数；
Figure 456038DEST_PATH_IMAGE015
为水平角测角中误差；
Figure 351182DEST_PATH_IMAGE016
为全站仪的测距精度；
Figure 180597DEST_PATH_IMAGE017
；
Figure 161192DEST_PATH_IMAGE018
为垂直角测量中误差；
Figure 999835DEST_PATH_IMAGE019
为大气垂直折光系数中误差；
Figure 218327DEST_PATH_IMAGE030
Figure 484223DEST_PATH_IMAGE031
为第i+1次监测时大气垂直折光系数；
Figure 185069DEST_PATH_IMAGE032
为第i次监测时大气垂直折光系数；
Figure 827403DEST_PATH_IMAGE020
为常数206265；
a5、判断点位中误差和高程中误差是否超过阈值；当超过阈值时判定本次监测数据无效。
本实施例采用TM50全站仪对成都某一施工现场进行监测。
TM50全站仪的测角精度为0.5″，人工照准反射片按1.0″计，测距精度为0.6mm+1.0mm/km。全站仪的测距精度为0.6mm+1.0mm/km，即表示固定误差值a=0.6、比例误差值=1.0。
本发明实施例2中水平角测角中误差和垂直角测量中误差是根据测量精度的要求确定的。国家规定的测量精度P的要求有三级：一级为0.7、二级为1.0、三级为1.8。
水平角测角中误差和垂直角测量中误差与精度P的换算方式为：
水平角测角中误差
Figure 431560DEST_PATH_IMAGE033
；
垂直角测量中误差
Figure 868357DEST_PATH_IMAGE034
当施工要求精度为一级时，P=0.7；
当施工要求精度为二级时，P=1.0；
当施工要求精度为三级时，P=1.8；
P值为施工精度要求，根据国家规定确定。
本实施例的各个参数的具体数据如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE035
经过计算得到：点位中误差
Figure 823544DEST_PATH_IMAGE011
为0.85mm，和高程中误差
Figure 3989DEST_PATH_IMAGE012
为1.01mm；该数据均高于国家规定的精度要求，说明本次监测得到的数据是符合要求的。

Claims (8)

1.一种基于自由设站归算算法的工程施工变形监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤（1）在工程施工的监测区域内设置若干个监测点，在监测区域外围设置若干个已知站点，在已知站点外围设置自由站点；
步骤（2）在已知站点上布置全站仪，强制对中后通过全站仪对已知站点和监测点进行监测，得到每个已知站点和监测点在全站仪标准坐标体系中的监测数据，该监测数据为已知站点监测数据；监测数据包括X轴监测数据、Y轴监测数据和高程监测数据；
步骤（3）在自由站点上布置全站仪，通过全站仪对已知站点和监测站点进行监测，得到每个已知站点和监测点在自由坐标体系中的监测数据，该监测数据为自由站点监测数据；监测数据包括X轴监测数据、Y轴监测数据和高程监测数据；
步骤（4）将每次从自由站点获得的自由站点监测数据从自由坐标体系中转换为与全站仪标准坐标体系对应的归算监测数据；归算监测数据包括X轴归算监测数据、Y轴归算监测数据和高程归算监测数据；
其中第i+1次的归算监测数据的计算方法为：
A、获得第i次的归算监测数据和第i+1次的自由站点监测数据；
B、将第i次的归算监测数据和第i+1次的自由站点监测数据导入赫尔默特二维四参数转换模型中，获得第i+1次的赫尔默特转换参数；
所述赫尔默特转换参数包括缩放系数k、旋转角
Figure 484524DEST_PATH_IMAGE001
、X轴平移参数
Figure 870506DEST_PATH_IMAGE002
、Y轴平移参数
Figure 384664DEST_PATH_IMAGE003
和高程修正参数
Figure 888195DEST_PATH_IMAGE004
；
C、通过赫尔默特转换参数计算第i+1次的归算监测数据
X轴归算监测数据
Figure 436988DEST_PATH_IMAGE005
Y轴归算数据
Figure 728292DEST_PATH_IMAGE006
高程归算数据
Figure 854380DEST_PATH_IMAGE007
；
其中；
Figure 787701DEST_PATH_IMAGE008
为第i+1次自由站点监测数据中的X轴监测数据；
Figure 925421DEST_PATH_IMAGE009
为第i+1次自由站点监测数据中的Y轴监测数据；
Figure 528572DEST_PATH_IMAGE010
为第i+1次自由站点监测数据中的高程监测数据；
步骤（5）计算第i+1次归算监测数据与第i次归算监测数据的差值，获得工程施工变形的监测数据集合。
2.如权利要求1所述的一种基于自由设站归算算法的工程施工变形监测方法，其特征在于：所述监测区域内设置有3-9个监测点，所述监测区域外设置有至少3个已知站点。
3.如权利要求1所述的一种基于自由设站归算算法的工程施工变形监测方法，其特征在于：所述步骤（2）中，已知站点和自由站点上布置的全站仪是相同的，通过已知后视站点监测方法获得每个已知站点和监测点在全站仪标准坐标体系中的监测数据。
4.如权利要求1所述的一种基于自由设站归算算法的工程施工变形监测方法，其特征在于：所述步骤（3）中，若每次使用全站仪在不同的自由站点位置上对监测点和已知站点进行监测时，相邻两个自由站点之间至少具有3个已知站点。
5.如权利要求1所述的一种基于自由设站归算算法的工程施工变形监测方法，其特征在于：所述步骤（4）中，若i=0时，第i次的归算监测数据为步骤（2）中通过全站仪强制对中后监测得到的已知站点监测数据。
6.如权利要求1所述的一种基于自由设站归算算法的工程施工变形监测方法，其特征在于：所述工程施工变形的监测数据集合包括归算监测数据以及归算监测数据的变化值，归算监测数据的变化值包括X轴变化值、Y轴变化值和高程变化值。
7.如权利要求6所述的一种基于自由设站归算算法的工程施工变形监测方法，其特征在于：当归算监测数据的变化值超过阈值时生成超限信息，并进行报警提示。
8.如权利要求1所述的一种基于自由设站归算算法的工程施工变形监测方法，其特征在于：所述步骤（4）中还包括对第i+1次自由站点监测数据的误差评估，所述误差评估的方法为：
a1、获取当前使用的全站仪的系统参数；
a2、通过自由站点上的全站仪，获取自由站点与已知站点的最大间距D；
a3、检测全站仪安装在自由站点上的垂直角α；
a4、计算点位中误差
Figure 17322DEST_PATH_IMAGE011
和高程中误差
Figure 223176DEST_PATH_IMAGE012
：
Figure 605616DEST_PATH_IMAGE013
Figure 769881DEST_PATH_IMAGE014
其中：
a为全站仪测距固定误差值；
b为全站仪测距比例误差值；
D为自由站点与已知站点之间的距离；
α为垂直角；
R为地球半径；
K为大气垂直折光系数；
Figure 745927DEST_PATH_IMAGE015
为水平角测角中误差；
Figure 863793DEST_PATH_IMAGE016
为全站仪的测距精度；
Figure 241685DEST_PATH_IMAGE017
；
Figure 311272DEST_PATH_IMAGE018
为垂直角测量中误差；
Figure 633669DEST_PATH_IMAGE019
为大气垂直折光系数中误差；
Figure 446904DEST_PATH_IMAGE020
为常数206265；
a5、判断点位中误差和高程中误差是否超过阈值；当超过阈值时判定本次监测数据无效。
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Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102607506A (zh) * 2012-03-01 2012-07-25 中国人民解放军空军工程设计研究局 高填方机场边坡单台全站仪的自由设站变形监测方法
CN104034275A (zh) * 2014-06-09 2014-09-10 同济大学 基于全站仪的地铁隧道变形自动监测方法及装置
CN104457684A (zh) * 2014-12-31 2015-03-25 杨浩 免固定设站点的全站仪三维变形监测方法
US20160070981A1 (en) * 2014-09-08 2016-03-10 Kabushiki Kaisha Topcon Operating device, operating system, operating method, and program therefor
CN107044852A (zh) * 2017-05-08 2017-08-15 西南交通大学 不平整状态下全站仪测量方法
CN108195341A (zh) * 2017-11-20 2018-06-22 同济大学 一种仪器移站无需再学习的自动变形监测方法
CN108710140A (zh) * 2018-04-19 2018-10-26 广州南方卫星导航仪器有限公司 固定基准站的位置坐标校正方法及系统、改进型rtk快速测量方法及系统
CN108824499A (zh) * 2018-06-14 2018-11-16 合肥市测绘设计研究院 一种基于后方交会自由设站水平位移监测方法
CN108914994A (zh) * 2018-08-13 2018-11-30 山东大学 一种基于对边测距的基坑顶部水平位移监测方法
CN109269469A (zh) * 2018-11-21 2019-01-25 四川中水成勘院测绘工程有限责任公司 一种水下地形测量装置及方法
CN109883406A (zh) * 2019-03-28 2019-06-14 江西日月明测控科技股份有限公司 基于更少点的全站仪概略位姿的计算方法及系统
CN110906902A (zh) * 2019-12-05 2020-03-24 国电大渡河流域水电开发有限公司 一种边坡变形监测数据两步改正方法
EP3812701A1 (en) * 2019-10-23 2021-04-28 Hexagon Technology Center GmbH Online leveling calibration of a geodetic instrument

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102607506A (zh) * 2012-03-01 2012-07-25 中国人民解放军空军工程设计研究局 高填方机场边坡单台全站仪的自由设站变形监测方法
CN104034275A (zh) * 2014-06-09 2014-09-10 同济大学 基于全站仪的地铁隧道变形自动监测方法及装置
US20160070981A1 (en) * 2014-09-08 2016-03-10 Kabushiki Kaisha Topcon Operating device, operating system, operating method, and program therefor
CN104457684A (zh) * 2014-12-31 2015-03-25 杨浩 免固定设站点的全站仪三维变形监测方法
CN107044852A (zh) * 2017-05-08 2017-08-15 西南交通大学 不平整状态下全站仪测量方法
CN108195341A (zh) * 2017-11-20 2018-06-22 同济大学 一种仪器移站无需再学习的自动变形监测方法
CN108710140A (zh) * 2018-04-19 2018-10-26 广州南方卫星导航仪器有限公司 固定基准站的位置坐标校正方法及系统、改进型rtk快速测量方法及系统
CN108824499A (zh) * 2018-06-14 2018-11-16 合肥市测绘设计研究院 一种基于后方交会自由设站水平位移监测方法
CN108914994A (zh) * 2018-08-13 2018-11-30 山东大学 一种基于对边测距的基坑顶部水平位移监测方法
CN109269469A (zh) * 2018-11-21 2019-01-25 四川中水成勘院测绘工程有限责任公司 一种水下地形测量装置及方法
CN109883406A (zh) * 2019-03-28 2019-06-14 江西日月明测控科技股份有限公司 基于更少点的全站仪概略位姿的计算方法及系统
EP3812701A1 (en) * 2019-10-23 2021-04-28 Hexagon Technology Center GmbH Online leveling calibration of a geodetic instrument
CN110906902A (zh) * 2019-12-05 2020-03-24 国电大渡河流域水电开发有限公司 一种边坡变形监测数据两步改正方法

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YI XIAODONG等: "Remote Measurement in Steel Grid Structure Based on Control Grid Network", 《GEO-SPATIAL INFORMATION SCIENCE》 *
史青 等: "四参数坐标系转换在水平位移监测中的应用及精度分析", 《工程勘察》 *
杨浩: "全站仪任意坐标系三维变形监测方法", 《测绘地理信息》 *
王伟才 等: "全站仪自动化监测中的控制测量和坐标传递", 《地理空间信息》 *
许文学 等: "基于全站仪自由设站的高填方机场边坡变形监测方法", 《测绘通报》 *
高爱林 等: "全站仪自由设站法在地铁基坑水平位移监测中的应用", 《都市快轨交通》 *

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