利用坐标系转换监测建构筑物变形的方法
【专利摘要】本发明涉及测量【技术领域】，公开了一种利用坐标系转换监测建构筑物变形的方法。本发明在建构筑物变形处布设变形监测点，建立空间直角坐标系，在地面恰当位置设置观测点A和点B作为观测基线AB；用全站仪观测建构筑物变形区域的监测点，全站仪自动记录监测点坐标，手动记录每个监测点与起始方向的水平角；利用坐标转换的方式将所采集的原始数据的正投影转换为垂直于监测点点面的侧面投影，经过处理后的数据成图与现场观测情况一致；最后用EXCEL电子表格处理三维坐标增量，绘制点位变形曲线图。本发明结合坐标点位与点位与起始方向之间水平角的方式相互验证数据的可靠性，通过平面直角坐标轴系转换改变视图方式，使监测效果图更加简单易懂。
【专利说明】利用坐标系转换监测建构筑物变形的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及测量【技术领域】，具体的说是一种通过坐标轴系转换达到改变建构筑物 投影方式的利用坐标系转换监测建构筑物变形的方法。
【背景技术】
[0002] 自然界存在各种形式的变形，变形是指变形体在各种影响因素的作用下，其形 状、大小及位置在时空域中的变化，如地壳形变、滑坡、采矿塌陷、高层建筑的摆动以及大坝 变形等，一般情况下当变形量不超过一定范围时，不会造成危害，而当变形量超过变形体 所能承受的允许范围时，则往往会带来严重的灾难，例如地震、火山爆发、岩崩、滑坡、溃坝 和桥梁的垮塌等等。因此对特定的对象进行变形监测以预防灾难的发生就十分必要。
[0003] 变形监测技术通常利用经纬仪、水准仪、测距仪、全站仪、GPS等常规测量仪器测定 点的变形值来实现。变形监测的内容主要有沉降观测、位移观测、倾斜观测、裂缝观测和扰 度观测等。裂缝观测是指建筑物基础的不均匀沉降，温度的变化和外界各种荷载的作用，使 得建筑物内部的应力大大超过了允许的限度，使得建筑物的结构产生裂缝。测定建筑物裂 缝发展情况的观测工作即为裂缝观测；扰度观测是指在建筑物垂直面上，各个不同高程点 相对于底点不同的水平位移，称为扰度。
[0004] 利用全站仪观测建构筑物的变形，所采集的原始数据经测绘专业软件自动导出所 形成的平面图为建构筑物变形面监测点的正投影，该正投影平面图展示的是三维坐标系中 监测点之间的位置关系，其中有些监测点将相互重叠，无法直观地在平面图上描述建构筑 物的变形面的真实情况。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种利用坐标系转换监测建构筑物变形的方法，以解决全站 仪所采集的原始数据的正投影无法直观描述建构筑物的变形的问题。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为： 一种利用坐标系转换监测建构筑物变形的方法，它包括以下步骤： 步骤一、布设变形监测点：在建构筑物变形处布设变形监测点，确定观测方法、观测 设备、观测人员、监测周期，观测方法为观测水平角法和极坐标法的结合，观测设备为全站 仪； 步骤二、建立空间直角坐标系：在地面恰当位置设置观测点A和点B作为观测基线AB， 点A为仪器站点，点B为定向点，以导线AB方位角假设为0度，A点的高程假设为0米，建 立以导线AB为起始方向，导线点A为起始高程的空间直角坐标系； 步骤三、进行原始数据采集：用全站仪观测建构筑物变形区域的监测点，全站仪自动记 录监测点坐标，手动记录每个监测点与起始方向的水平角； 步骤四、所采集数据后处理：全站仪采集的原始数据投影为正投影，利用坐标转换的方 式将投影转换为垂直于监测点点面的侧面投影，经过处理后的数据成图与现场观测情况一 致，将所采集的抽象的原始数据直观的展现在图纸上。
[0007] 步骤五、用EXCEL电子表格处理三维坐标增量，绘制点位变形曲线图。
[0008] 作为本发明的进一步改进，步骤一中所述观测基线AB与观测目标建构筑物变形 区域布设的监测点点面平行。
[0009] 作为本发明的更进一步改进，步骤四中所述坐标转换的方式为将全站仪观测到的 监测点的坐标值（x，y，z)通过轴系转换成（z，x，y)，即将正投影转换为垂直于监测点点面 的侧面投影。
[0010] 本发明的观测方法为观测水平角法和极坐标法相结合，可以有效的相互检验所测 数据的准确性。
[0011] 观测水平角法的原理如图一所示，如需观测某方向上的水平位移PP'，在监测区 域一定距离以外选定工作基点A，水平位移监测点的布设应尽量与工作基点在一条直线上。 沿监测点与基准点连线方向在一定远处选定一个控制点B作为起始方向，在B点安置觇牌， 用测回法观测水平角BAP，测定一段时间内观测点与基准点连线与零方向间角度变化值，水 平位移的计算公式为： 5 =A 0 P (1) 公式（1)中：D为观测点P至工作基点A的距离，P =206265。
[0012] 由水平角法的观测原理可知，AP的距离D和水平角e是两个相互独立的观测值， 由公式（1)根据误差传播定律可得水平位移的观测误差为：
【权利要求】
1. 一种利用坐标系转换监测建构筑物变形的方法，其特征在于：它包括以下步骤： 步骤一、布设变形监测点：在建构筑物变形处布设变形监测点，确定观测方法、观测 设备、观测人员、监测周期，观测方法为观测水平角法和极坐标法的结合，观测设备为全站 仪； 步骤二、建立空间直角坐标系：在地面恰当位置设置观测点A和点B作为观测基线AB， 点A为仪器站点，点B为定向点，以导线AB方位角假设为0度，A点的高程假设为0米，建 立以导线AB为起始方向，导线点A为起始高程的空间直角坐标系； 步骤三、进行原始数据采集：用全站仪观测建构筑物变形区域的监测点，全站仪自动记 录监测点坐标，手动记录每个监测点与起始方向的水平角； 步骤四、所采集数据后处理：全站仪采集的原始数据投影为正投影，利用坐标转换的方 式将投影转换为垂直于监测点点面的侧面投影，经过处理后的数据成图与现场观测情况一 致，将所采集的抽象的原始数据直观的展现在图纸上； 步骤五、用EXCEL电子表格处理三维坐标增量，绘制点位变形曲线图。
2. 根据权利要求1所述的利用坐标系转换监测建构筑物变形的方法，其特征在于：步 骤一中所述观测基线AB与观测目标建构筑物变形区域布设的监测点点面平行。
3. 根据权利要求1所述的利用坐标系转换监测建构筑物变形的方法，其特征在于：步 骤四中所述坐标转换的方式为将全站仪观测到的监测点的坐标值（x，y，z)通过平面直角坐 标轴系转换成（z，x，y)，即将正投影转换为垂直于监测点点面的侧面投影。
【文档编号】G01B21/32GK104406565SQ201410639008
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月13日 优先权日:2014年11月13日
【发明者】孙海军, 付鹏杰, 李明俊 申请人:甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司