建筑物倾斜观测的经纬仪投影法分析.docx

建筑物倾斜观测的经纬仪投影法分析董春来 1 , 邓喀中 2( 1. 淮海工学院 ,江苏 连云港 222001; 2. 中国矿业大学 ,江苏 徐州 221008 )O n the Theodo l ite Pro jec t ion of Bu ild in g O b l ique O b serva t ionDON G Chun la i, D EN G Kazhong摘要 :针对经纬仪投影法实施建筑物倾斜观测具体操作中的实际问题 ,根据多年理论教学及实际工作经验 ,总结提出了投影线交会 、测小角及延长线等三种观测方法 ,比较分析它们的实施过程 、操作工艺 、观测特征及其适用性 ,对实际观测工作给出合理的参 考与指导建议 。关键词 :投影线交会法 ;测小角法 ;延长线法 ;适用性准确度 , 从测定过程存在如下问题 :1 ) 经纬仪照准建筑物上部 A 点 , 望远镜向下照 准到 B 点的水平面上 , 只能是一条线 , 不能得到投影点 A1 或 A2 。2 ) 经纬仪前后两次设立观测站与 B 点很难确 保交会角为 90 。3 ) 倾斜观测大都是高层建筑物 , 建筑物周边空间有限 , 经纬仪照准顶点难度大 。一 、引言经纬仪投 影法 实施 建筑 物 倾斜 观测 是 直观 性强 、操作方便 、精 度 可信 的实 用 性经 典方 法 , 目前 , 大多数教科 书 1 22 对 其 过程 环节 、实 测工 艺 及适 用 性缺乏详 尽 的 叙 述 和 分 析 , 特 别 是 在 投 影 点 的 确 定 、投影偏移值的量算 、投影精度的分析等方面 ,未 能较好地给现场实测者以明确的说明与指导 。二 、观测理论与分析如图 1 ( a ) 所示 , 根据建筑物的设计 , A 点与 B 点位于同一 竖直 线 上 , 当 建 筑 物 发 生 倾 斜 时 , 则 A 点对 B 点移动了某一数值 e, 则该建筑物的倾斜为ei = a rc tan =( 1 )h其中 , h 为建筑物的高度 。对于 e值而言 , 如果 A 点是屋角上的标志 , 可用经纬仪将其投影到点的水平 面上而量得 。根据文献 1 知 , 投影时经纬仪要在固定测站上很好地对中 , 严格整平 , 用盘左 、盘右两个度盘位置 往下 投影 , 取 其 中点 , 并 量 取 中 点 与 B 点在视线垂直方向的偏离值 e1 , 再将经纬仪移到与 原观测方向约成 90 的方向上 。用同样的方法可以 求得与视线垂直方向的 e2 值 。然后用矢量相加的 办法 , 即可求得该建筑物的偏移值 e见图 1 ( b) 。从式 ( 1 )可知 , 经纬仪投影法进行倾斜观测 , 主要是两个观测量 e和 h, 建筑物的高度 h 一般以米 为单位 , 要求精度不高 , 很容易测得 ; 偏移值 e一般 以毫米为单位 , 倾斜值 i主要取决于偏移值 e测量图 1 投影法倾斜观测原理三 、观测方法分析1. 投影线交会法如图 2 所示 , 经纬仪架定第一测站 K 时 , 盘左1与盘右分别投影到 B 点所在水平面得到两条线 , 分中得 投 影 线 A A , 同 样 , 经 纬 仪 架 定 第 二 测 站 K1 12时 , 盘左与盘右分别投影到 B 点所在水平面得到两条线 , 分中得投影线 A A , 两投影线 A A 与 A A 2 21 1 2 2交会得投影点 A , 然后测量 B 到 A 的距离 , 即偏移值 e。由此可见 , 本方法是投影法的直接体现 , 直观收稿日期 : 2009 207 222基金项目 : 国家自然科学基金资助 ( 40772191 )作者简介 : 董春来 ( 1963 ) ,男 ,安徽安庆人 ,副教授 ,主要从事工程测量 、变形观测及数据处理的教学与研究工作 。48测绘通报2009年第 11期简明 , 对交会角无特殊要求 , 精度可靠 。用式 ( 2 )可求得偏移值 e。e =e2 + e2 - 2 e e co s( 2 )1 2 1 2图 2 投影线交会法图 3 测小角法2. 测小角法如图 3所示 , 经纬仪架定第一测站 K1 , 盘左与 盘右分别观测建筑物设计时同一竖 直线 上 的上 下 两点所在方向的水平角 1 , 由于 1 很小 , 则有 e1 = K1 A1 ; 同样 , 经纬仪架定第二测站 K2 , 测水平角 2 , 则有 e2 = K2 A2 。设两观测方向线间夹角为 , 则运可见 , 测小角法 , 观测较方便 , 计算较多且较复杂 , 小角测量精度要求较高 。交会角 估值对于偏移值 e大小有影响 , 给予不同的 e1 与e2 值 , 改变交会角 可计算偏移值e如表 1所示 。表 1 交会角 变化对于偏移值 e的影响表cm/ ( )e1 / cme2 / cm备注707580859095100105110e1 、e2 较差变化对比分析e值变化对比101010261010. 813. 316. 410. 712. 915. 810. 512. 515. 310. 412. 114. 710. 211. 714. 110. 011. 213. 59. 810. 712. 89. 710. 212. 29. 59. 711. 5 5 5 8. 2 7. 9 7. 6 7. 4 7. 1 6. 8 6. 4 6. 1 5. 7 分析由表 1 可见 , 对于 e1 与 e2 相差越大 , 要求对 的估值要求较低 , e1 与 e2 相差越小 , 要求对 的估 值要求越高 ; 对于 e1 与 e2 值越大 , 要求对 的估值 要求越高 , e1 与 e2 值越小 , 要求对 的估值要求较 低 ;值大于 90 与小于 90 相比 ,值大于 90 要求对 的估值要求较高 。3. 延长线法如图 4 所示 , 沿建筑物一面墙的延长线确定测 站点 , 如 K1 , 架设经纬仪盘左盘右分别照准建筑物 顶部标志 A 投影到底部 , 利用分中法在互成直角另 一墙面线 (或延长线 )确定投影点 A1 , 量取 A1 A 得偏 移分量 e1 ; 同样 , 在 K2 上架设经纬仪 , 投盘左盘右分 中法确定投影点 A2 , 量取 A2 A 得偏移分量 e2 , 矢量 求和易得偏移值 e。可见 , 延 长 线 法 操 作 方 便 , 简 化 易 行 , 精 度 可 信 , 具有良好的实用性 。图 4 延长线法五 、结论与建议经纬仪投影法是观测建筑物倾斜的经典方法 , 实际应用测量过程中需要具有一定的技术与能力 , 才能完满地实现工 作任 务 。本 文对 测 量方 法的 探 讨明确具体 ,具有一定的现实指导意义 。(下转第 76页 )四 、观测方法特征分析通过对经 纬仪 投影 法观 测 建筑 物倾 斜 的几 种实用方法的探讨与 分析 , 不 难发 现其 不 同个 性 , 总 结分析其特征及优缺点如表 2。76测绘通报2009年第 11期平差基础 M . 武汉 :武汉大学出版社 , 2005.赵宝锋 . 误差理论与测量平差基础 课程教学研 究 与实践 J . 矿山测量 , 2006 ( 4) : 73 275.陈本富 . 关于测量平差基础 教学的若干思考 J .北京测绘 , 2007 ( 1) : 60 262.张书毕 . 加强“误差理论与测量平差基础 ”课程的 教 学探讨 J . 测绘通报 , 2004 ( 5) : 56 257.何仁斌 . M a tlab 6 工程计算及应用 M . 重庆 : 重庆 大学出版社 , 2001.参考文献 :聂桂根 . M a tlab 在测量数据处理中的应用 J . 测绘 通报 , 2001 ( 2 ) : 39240.鲁铁定 ,周世健 ,张立亭 ,等 . 测量平差教学中 M a tlab软件的应用 J . 地矿测绘 , 2004 , 20 ( 1 ) : 43245.潘雄 , 付宗堂 . M a tlab 软件在 测量平差教学中的 应 用 J . 测绘工程 , 2007 , 16 ( 1 ) : 76 277.钱 建 国 , 赵 炜 . M a tlab 应 用 于 测 量 平 差 课 程 的 探 讨 J . 矿山测量 , 2008 ( 1 ) : 84 285. 武汉大学测绘学院测量平差学科组 . 误差理论与测量 6 1 7 2 8 3 9 4 10 覃 辉 . 数 学 工 具 软 件 对 测 量 平 差 教 学 改 革 的 启 示 J . 测绘工程 , 2002, 11 ( 3) : 57 261. 5 (上接第 48 页 )表 2实测方法特征分析表特征计算难度方法适用性测角要求测距要求测定精度交会角确定投影线交会法测小角法 延长线法无较高 无较低高 较低容易较复杂 较易较高较高 高容易较难 较易易靠近向外倾斜不易靠近非直角墙 易靠近直角墙1 ) 投影线交会法是经纬仪投影法的直观表现 ,比较适宜于测量竖直线向建筑物外 侧倾 斜 且易 接 近的建筑物 ,实用性较差 。2 ) 测小角法对建筑物客观要求较少 ,是现场测 量的常用方法 ,但测线 90 交会角的确定有一定难度 ,建议备用直角勾股定理绳 。3 ) 延长线法是测小角法的特例 ,是经纬仪投影 法倾斜观测的现场简易实用做法 ,方便合理 。4 ) 经纬仪投影测量时 ,建议充分考虑三种方法 适用性 ,将延长线法与测小角法有效结合 ,准确 、快速 、可靠地完成工作任务 。5 ) 至 于 建 筑 物 顶 点 照 准 难 , 可 以 加 用 转 向 目镜 。参考文献 : 1 伊晓东 ,李保平 . 变形观测技术 与应用 M . 郑州 : 黄河水利出版社 , 2007.李 青 岳 , 陈 永 奇 . 工 程 测 量 学 M . 北 京 : 测 绘 出 版 社 , 2008.国家质量监督检验检疫总局 . GB 50026 2007 工程 测量规范 S . 北京 :中国计划出版社 , 2007.J GJ / T 82007 建筑变形测量规程 S . 北京 :中国建 筑工业出版社 , 2007.刘文芳 ,江木春 . 交会法观测建筑物