CN114216442A - 一种沉降位移测量方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种沉降位移测量方法及系统，沉降位移测量方法,包括：通过设站程序第一全站仪瞄准第二棱镜对进行已知后视点定向后，通过高差计算程序测量第一全站仪到第二全站仪的第一高差，获得第一高差数据；第二全站仪通过设站程序瞄准任意方向进行方位角定向后，通过所述高差计算程序测量所述第二全站仪到所述第一全站仪的第二高差，获得第二高差数据；通过所述设站程序瞄准第一棱镜对所述第二全站仪进行已知后视点定向；通过定向后的第一全站仪与定向后的第二全站仪对管节状态进行观测获取管节观测数据，对所述管节观测数据与管节安装初始姿态值进行比对后，根据比对结果计算获得所述管节的沉降位移量。

Description

一种沉降位移测量方法及系统

技术领域

本申请涉及沉降位移测量技术领域，尤其涉及一种沉降位移测量方法及系统。

背景技术

现有技术中，电子水准仪采集位移数据耗时多、人力投入大。同时，电子水准仪采集数据处理时，需要配备专用软件，不易操作。电子水准仪对环境与对前后视距要求比较严格，空气条件差时，数据出现上浮现象，并且必须满足国家二等水准测量规范要求。然而，如何快速有效测量沉管隧道沉降位移数据成为一个亟待解决的问题。

发明内容

本申请实施例提供了一种沉降位移测量方法及系统，以至少通过本发明解决了测量沉管隧道沉降位移数据过程中测量时间周期长、人力投入大、操作不便捷、数据解算不方便等问题。

本发明提供了沉降位移测量方法，包括：

高度数据获取步骤：测量获得第一高度数据、第二高度数据、第一棱镜高度数据以及第二棱镜高度数据；

第一全站仪定向步骤：通过设站程序瞄准第二棱镜对第一全站仪进行已知后视点定向后，通过高差计算程序测量所述第一全站仪到第二全站仪的第一高差，获得第一高差数据；

第二高差数据获取步骤：通过所述设站程序瞄准任意方向对所述第二全站仪进行方位角定向后，通过所述高差计算程序测量所述第二全站仪到所述第一全站仪的第二高差，获得第二高差数据；

第二全站仪定向步骤：通过所述设站程序瞄准第一棱镜对所述第二全站仪进行已知后视点定向；

沉降位移量获取步骤：通过定向后的第一全站仪与定向后的第二全站仪对管节状态进行观测获取管节观测数据，对所述管节观测数据与管节安装初始姿态值进行比对后，根据比对结果计算获得所述管节的沉降位移量。

上述的沉降位移测量方法中，所述高度数据获取步骤包括：

将所述第一全站仪架设在已知平面的高程控制点上；

测量第一全站仪高度获取所述第一高度数据后，测量所述第一全站仪到第一棱镜高度，获取所述第一棱镜高度数据；

将所述第二全站仪架设在所述已知平面的高程待定控制点上；

测量第二全站仪高度获取所述第二高度数据后，测量所述第二全站仪到第二棱镜高度，获取所述第二棱镜高度数据。

上述的沉降位移测量方法中，所述第一全站仪定向步骤包括：

所述设站程序中选择已知后视点定向选项，在所述设站程序中输入所述第一高度数据；

通过所述设站程序瞄准所述第二棱镜，在所述设站程序中输入所述第二棱镜高度数据后，通过所述设站程序中的定向程序对所述第一全站仪进行已知后视点定向。

上述的沉降位移测量方法中，所述第一全站仪定向步骤还包括：

进入所述设站程序中的测量界面，在所述测量界面输入所述第二棱镜高度数据后，通过所述设站程序中的所述高差计算程序计算所述第一全站仪到所述第二全站仪的所述第一高差，获得所述第一高差数据。

上述的沉降位移测量方法中，所述第二高差数据获取步骤包括：

在所述设站程序中选择方位角定向选项后，在所述设站程序中输入所述第二高度数据，通过所述设站程序瞄准任意方向后，通过所述设站程序中的所述定向程序对所述第二全站仪进行方位角定向。

上述的沉降位移测量方法中，所述第二高差数据获取步骤还包括：

进入所述设站程序中的所述测量界面，在所述测量界面输入所述第一棱镜高度数据后，通过所述设站程序中的所述高差计算程序计算所述第二全站仪到所述第一全站仪的所述第二高差，获得所述第二高差数据。

上述的沉降位移测量方法中，所述第二全站仪定向步骤包括：

重新进入所述设站程序，选择已知后视点定向选项，在所述设站程序中输入所述第二高度数据后，通过所述设站程序瞄准所述第一棱镜，通过所述设站程序中的所述定向程序对所述第二全站仪进行定向。

上述的沉降位移测量方法中，所述沉降位移量获取步骤包括：

通过定向后的第一全站仪对第一段管节状态进行观测，获取第一观测数据；

通过定向后的第二全站仪对第二段管节状态进行观测，获取第二观测数据；

通过电脑端对所述管节的所述第一观测数据、所述第二测量数据与所述管节安装初始姿态值进行比对后，根据比对结果获取所述管节的所述沉降位移量。

上述的沉降位移测量方法中，还包括：

使用所述第一高差数据与所述第二高差数据计算高差平均值后，根据所述高差平均值计算获得所述第二全站仪的第二高程数据，根据所述第二高程数据，将所述第二全站仪架设在已知平面的第二高程控制点上。

本发明还提供沉降位移测量系统，其中，适用于上述所述的沉降位移测量方法，所述沉降位移测量系统包括：

高度数据获取单元：测量获得第一高度数据、第二高度数据、第一棱镜高度数据以及第二棱镜高度数据；

第一全站仪定向单元：通过设站程序瞄准第二棱镜对第一全站仪进行已知后视点定向后，通过高差计算程序测量所述第一全站仪到第二全站仪的第一高差，获得第一高差数据；

第二高差数据获取单元：通过所述设站程序瞄准任意方向对所述第二全站仪进行方位角定向后，通过所述高差计算程序测量所述第二全站仪到所述第一全站仪的第二高差，获得第二高差数据；

第二全站仪定向单元：通过所述设站程序瞄准第一棱镜对所述第二全站仪进行已知后视点定向；

沉降位移量获取单元：通过定向后的第一全站仪与定向后的第二全站仪对管节状态进行观测获取管节观测数据，对所述管节观测数据与管节安装初始姿态值进行比对后，根据比对结果计算获得所述管节的沉降位移量。

相比于相关技术，本发明提出的一种沉降位移测量方法及系统解决了测量沉管隧道沉降位移数据过程中测量时间周期长、人力投入大、操作不便捷、数据解算不方便等问题。本发明在满足精度及监测设计要求的情况下，相对于水准测量法方便操作，节省人力，并且数据解算方便，只需要EXCEL表就可完成。本发明对前后视距无需严格按照国家二等水准测量规范要求，只需保证定向距离长于或等于前视距离，并且只需保障隧道内空气流通。

本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，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。在附图中：

图1是根据本申请实施例的沉降位移测量方法流程图；

图2为本发明的沉降位移测量系统的结构示意图。

高度数据获取单元：51；

第一全站仪定向单元：52；

第二高差数据获取单元：53；

第二全站仪定向单元:54；

沉降位移量获取单元：55。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。

除非另作定义，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本申请所涉及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。

下面结合具体实施例对本发明进行说明。

实施例一

本实施例提供了沉降位移测量方法。请参照图1，图1是根据本申请实施例的沉降位移测量方法流程图，如图1所示，沉降位移测量方法包括如下步骤：

高度数据获取步骤S1：测量获得第一高度数据、第二高度数据、第一棱镜高度数据以及第二棱镜高度数据；

第一全站仪定向步骤S2：通过设站程序瞄准第二棱镜对第一全站仪进行已知后视点定向后，通过高差计算程序测量所述第一全站仪到第二全站仪的第一高差，获得第一高差数据；

第二高差数据获取步骤S3：通过所述设站程序瞄准任意方向对所述第二全站仪进行方位角定向后，通过所述高差计算程序测量所述第二全站仪到所述第一全站仪的第二高差，获得第二高差数据；

第二全站仪定向步骤S4：通过所述设站程序瞄准第一棱镜对所述第二全站仪进行已知后视点定向；

沉降位移量获取步骤S5：通过定向后的第一全站仪与定向后的第二全站仪对管节状态进行观测获取管节观测数据，对所述管节观测数据与管节安装初始姿态值进行比对后，根据比对结果计算获得所述管节的沉降位移量。

在实施例中，高度数据获取步骤S1包括：

将所述第一全站仪架设在已知平面的高程控制点上；

测量第一全站仪高度获取所述第一高度数据后，测量所述第一全站仪到第一棱镜高度，获取所述第一棱镜高度数据；

将所述第二全站仪架设在所述已知平面的高程待定控制点上；

测量第二全站仪高度获取所述第二高度数据后，测量所述第二全站仪到第二棱镜高度，获取所述第二棱镜高度数据。

在具体实施中，将第一全站仪架设在已知平面的高程控制点上后，分别测量第一全站仪高度以及第一全站仪到第一棱镜高度；将第二全站仪架设在已知平面的高程待定控制点上后分别测量第二全站仪高度以及第二全站仪到第二棱镜高度。

在实施例中，第一全站仪定向步骤S2包括：

所述设站程序中选择已知后视点定向选项，在所述设站程序中输入所述第一高度数据；

通过所述设站程序瞄准所述第二棱镜，在所述设站程序中输入所述第二棱镜高度数据后，通过所述设站程序中的定向程序对所述第一全站仪进行已知后视点定向。

在具体实施中，设站程序中选择已知后视点定向选项后，在设站程序输入仪器高度框中输入第一高度数据后，通过设站程序瞄准第二全站仪上方的第二棱镜，在设站程序输入仪器高度框中输入第一棱镜高度数据后，通过设站程序中的定向程序对第一全站仪进行已知后视点定向。

在实施例中，第一全站仪定向步骤S2还包括：

进入所述设站程序中的测量界面，在所述测量界面输入所述第二棱镜高度数据后，通过所述设站程序中的所述高差计算程序计算所述第一全站仪到所述第二全站仪的所述第一高差，获得所述第一高差数据。

在实施例中，第二高差数据获取步骤S3包括：

在所述设站程序中选择方位角定向选项后，在所述设站程序中输入所述第二高度数据，通过所述设站程序瞄准任意方向后，通过所述设站程序中的所述定向程序对所述第二全站仪进行方位角定向。

在实施例中，第二高差数据获取步骤S3还包括：

进入所述设站程序中的所述测量界面，在所述测量界面输入所述第一棱镜高度数据后，通过所述设站程序中的所述高差计算程序计算所述第二全站仪到所述第一全站仪的所述第二高差，获得所述第二高差数据。

在实施例中，第二全站仪定向S4步骤包括：

重新进入所述设站程序，选择已知后视点定向选项，在所述设站程序中输入所述第二高度数据后，通过所述设站程序瞄准所述第一棱镜，通过所述设站程序中的所述定向程序对所述第二全站仪进行已知后视点定向。

在实施例中，沉降位移量获取步骤S5包括：

通过定向后的第一全站仪对第一段管节状态进行观测，获取第一观测数据；

通过定向后的第二全站仪对第二段管节状态进行观测，获取第二观测数据；

通过电脑端对所述管节的所述第一观测数据、所述第二测量数据与所述管节安装初始姿态值进行比对后，根据比对结果获取所述管节的所述沉降位移量。

在具体实施中，第一全站仪与第二全站仪完成定向后，进入设站程序中的测量界面，沉降位移点棱镜高都输入0后，开始进行沉管隧道沉降位移观测；其中，第一全站仪控制本根管节长度的前2/3，第二全站仪控制本根管节长度的后1/3及下一根管节长度的前2/3。

在实施例中，还包括：

使用所述第一高差数据与所述第二高差数据计算高差平均值后，根据所述高差平均值计算获得所述第二全站仪的第二高程数据，根据所述第二高程数据，将所述第二全站仪架设在已知平面的第二高程控制点上。

具体实施中，通过计算器现场计算第一全站仪与第二全站仪相互观测的第一高差数据与第二高差数据的高差平均值后，第一全站仪架设的已知面的控制点的第一高程数据加上高差平均值，得到第二全站仪架设的已知面的控制点的第二高程数据；两台仪器完成沉降位移观量后，第一全站仪搬站到下一根管节的已知平面的高程待定控制点上，第二全站仪根据第二高程数据，装设在已知平面第二高程控制点上；至到后续所有的管节观测完毕为止，两台仪器通过设站程序交替实施上述的高度数据获取步骤、第一全站仪定向步骤、第二高差数据获取步骤、第二全站仪定向步骤以及沉降位移量获取步骤所提到的实施内容，完成后续管节的沉降位移观测。

实施例二

请参照图2，图2为本发明的沉降位移测量系统的结构示意图。如图2所示，发明的沉降位移测量系统，适用于上述的沉降位移测量方法，所述沉降位移测量系统，包括：

高度数据获取单元51：测量获得第一高度数据、第二高度数据、第一棱镜高度数据以及第二棱镜高度数据；

第一全站仪定向单元52：通过设站程序瞄准第二棱镜对第一全站仪进行已知后视点定向后，通过高差计算程序测量所述第一全站仪到第二全站仪的第一高差，获得第一高差数据；

第二高差数据获取单元53：通过所述设站程序瞄准任意方向对所述第二全站仪进行方位角定向后，通过所述高差计算程序测量所述第二全站仪到所述第一全站仪的第二高差，获得第二高差数据；

第二全站仪定向单元54：通过所述设站程序瞄准第一棱镜对所述第二全站仪进行已知后视点定向；

沉降位移量获取单元55：通过定向后的第一全站仪与定向后的第二全站仪对管节状态进行观测获取管节观测数据，对所述管节观测数据与管节安装初始姿态值进行比对后，根据比对结果计算获得所述管节的沉降位移量。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

综上所述，沉管隧道沉降位移测量目的是准确掌握沉管沉降趋势的变化情况，了解隧道基础的变形及稳定状态，判定已贯通隧道结构的安全性，为后续管节基床预抛高值和管节安装的调整提供可靠依据。现有技术中的水准测量法进行测量时需要一人操作仪器，两人配合扶尺，隧道有坡度设计、钢壳地面长期潮湿等因素，架设仪器在满足规范要求时，需要频繁的进行仪器架设，而本发明只需要两人各自操作一台仪器即可完成。并且水准测量法首先仪器采集的原始数据GSI文件转换成Excel文件，计算各点间高差和距离，然后编辑in2文件，最后采用科傻软件平差，而本发明中只需将观测的原始数据txt文件输入到Excel表格中，进行统计计算。本发明采用两台Leica全站仪，将手柄更换为标准棱镜(GPH1P),相互定向，测量沉管隧道内提前布设完成的沉降管节的沉降位移，解决了测量沉管隧道沉降位移数据过程中测量时间周期长、人力投入大、操作不便捷、数据解算不方便等问题。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种沉降位移测量方法，其特征在于，应用于沉管隧道沉降位移测量的场景包括：

高度数据获取步骤：测量获得第一高度数据、第二高度数据、第一棱镜高度数据以及第二棱镜高度数据；

第一全站仪定向步骤：通过设站程序瞄准第二棱镜对第一全站仪进行已知后视点定向后，通过高差计算程序测量所述第一全站仪到第二全站仪的第一高差，获得第一高差数据；

第二高差数据获取步骤：通过所述设站程序瞄准任意方向对所述第二全站仪进行方位角定向后，通过所述高差计算程序测量所述第二全站仪到所述第一全站仪的第二高差，获得第二高差数据；

第二全站仪定向步骤：通过所述设站程序瞄准第一棱镜对所述第二全站仪进行已知后视点定向；

沉降位移量获取步骤：通过定向后的第一全站仪与定向后的第二全站仪对管节状态进行观测获取管节观测数据，对所述管节观测数据与管节安装初始姿态值进行比对后，根据比对结果计算获得所述管节的沉降位移量。

2.根据权利要求1所述的沉降位移测量方法，其特征在于，所述高度数据获取步骤包括：

将所述第一全站仪架设在已知平面的高程控制点上；

测量第一全站仪高度获取所述第一高度数据后，测量所述第一全站仪到第一棱镜高度，获取所述第一棱镜高度数据；

将所述第二全站仪架设在所述已知平面的高程待定控制点上；

测量第二全站仪高度获取所述第二高度数据后，测量所述第二全站仪到第二棱镜高度，获取所述第二棱镜高度数据。

3.根据权利要求1所述的沉降位移测量方法，其特征在于，所述第一全站仪定向步骤包括：

所述设站程序中选择已知后视点定向选项，在所述设站程序中输入所述第一高度数据；

通过所述设站程序瞄准所述第二棱镜，在所述设站程序中输入所述第一棱镜高度数据后，通过所述设站程序中的定向程序对所述第一全站仪进行方位角定向。

4.根据权利要求1所述的沉降位移测量方法，其特征在于，所述第一全站仪定向步骤还包括：

进入所述设站程序中的测量界面，在所述测量界面输入所述第二棱镜高度数据后，通过所述设站程序中的所述高差计算程序计算所述第一全站仪到所述第二全站仪的所述第一高差，获得所述第一高差数据。

5.根据权利要求3所述的沉降位移测量方法，其特征在于，所述第二高差数据获取步骤包括：

在所述设站程序中选择方位角定向选项后，在所述设站程序中输入所述第二高度数据，通过所述设站程序瞄准任意方向后，通过所述设站程序中的所述定向程序对所述第二全站仪进行方位角定向。

6.根据权利要求4所述的沉降位移测量方法，其特征在于，所述第二高差数据获取步骤还包括：

进入所述设站程序中的所述测量界面，在所述测量界面输入所述第一棱镜高度数据后，通过所述设站程序中的所述高差计算程序计算所述第二全站仪到所述第一全站仪的所述第二高差，获得所述第二高差数据。

7.根据权利要求3所述的沉降位移测量方法，其特征在于，所述第二全站仪定向步骤包括：

重新进入所述设站程序，选择已知后视点定向选项，在所述设站程序中输入所述第二高度数据后，通过所述设站程序瞄准所述第一棱镜，通过所述设站程序中的所述定向程序对所述第二全站仪进行定向。

8.根据权利要求1所述的沉降位移测量方法，其特征在于，所述沉降位移量获取步骤包括：

通过定向后的第一全站仪对第一段管节状态进行观测，获取第一观测数据；

通过定向后的第二全站仪对第二段管节状态进行观测，获取第二观测数据；

通过电脑端对所述管节的所述第一观测数据、所述第二测量数据与所述管节安装初始姿态值进行比对后，根据比对结果获取所述管节的所述沉降位移量。

9.根据权利要求1所述的沉降位移测量方法，其特征在于，还包括：

使用所述第一高差数据与所述第二高差数据计算高差平均值后，根据所述高差平均值计算获得所述第二全站仪的第二高程数据，根据所述第二高程数据，将所述第二全站仪架设在已知平面的第二高程控制点上。

10.一种沉降位移测量系统，其特征在于，适用于上述权利要求1至9中任一项所述的沉降位移测量方法，所述沉降位移测量系统包括：

高度数据获取单元：测量获得第一高度数据、第二高度数据、第一棱镜高度数据以及第二棱镜高度数据；

第一全站仪定向单元：通过设站程序瞄准第二棱镜对第一全站仪进行已知后视点定向后，通过高差计算程序测量所述第一全站仪到第二全站仪的第一高差，获得第一高差数据；

第二高差数据获取单元：通过所述设站程序瞄准任意方向对所述第二全站仪进行方位角定向后，通过所述高差计算程序测量所述第二全站仪到所述第一全站仪的第二高差，获得第二高差数据；

第二全站仪定向单元：通过所述设站程序瞄准第一棱镜对所述第二全站仪进行已知后视点定向；

沉降位移量获取单元：通过定向后的第一全站仪与定向后的第二全站仪对管节状态进行观测获取管节观测数据，对所述管节观测数据与管节安装初始姿态值进行比对后，根据比对结果计算获得所述管节的沉降位移量。

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