1、1无棱镜全站仪在高层建筑物监测中的应用与探讨摘要本文探讨了采用无棱镜全站仪自由设站对高层建筑物进行倾斜监测，进行精度分析，在生产实践中的应用，说明该法可行，并具有很好的推广价值。 关键词 无棱镜全站仪 倾斜监测 精度分析 推广价值 Abstract The author discusses the monitoring of tilt for high-rise buildings by the non-prism total station through free station,analysis the accuracy of monitoring.It has been put int
2、o practice.,It indicats that the method of monitoring is feasible and good promotional value. Keywords non-prism total station、the monitoring of tilt、 analysis of accuracy、promotional value 中图分类号： TV547 文献标识码：A 文章编号 1 引言 随着我国经济社会的发展，各类高层建筑物拔地而起，高耸入云的摩天大楼比比皆是，而随着建筑物的不断增高，其稳定性和安全性则成为人们关注的焦点，因此，对高层建筑物进
3、行倾斜监测则成为建筑物使用中的一项必不可少的工作。因此，本文结合在工作中的实际诠释了无棱镜全站仪在高层建筑物监测中的应用，并认为其具有非常高的实用价2值。 2 高层建筑物倾斜监测原理 建筑物倾斜测量是通过测定建筑物顶部相对于底部或各层间上层相对于下层的水平位移，分别计算整体或分层的倾斜度，对于刚性建筑物的整体倾斜，则通过测量顶面或基础相对沉降间确定各倾斜指标的大小。因此，考察某栋楼的建筑物安全，需进行倾斜测量。基于无棱镜全站仪在高层建筑物的倾斜测量则是在被测建筑物旁边建立独立坐标系，利用无棱镜全站仪分别观测建筑物待测面上各棱柱上各层的点的三维坐标，然后将这些测定点的坐标分别以待测面上的建筑物的
4、长度方向为 Y 轴，垂直于长度方向的宽度方向为 X 轴的坐标系内,然后求出旋转参数,以最低点为参考点进行倾斜计算,求出各倾斜量如图 1作者简介：曾宪胜（1970-）男，河南开封人，工程师，从事城市测量与研究工作。 对于（1）号站观测的 AB 点坐标进行旋转，旋转时以 AB 连线为 X 轴，以 AB 连线的垂线为 Y 轴，对于棱柱上每一测点均以最低点为参考点进行倾斜计算。对于（2）号站观测的 GH 点坐标进行旋转，旋转时以 GH 连线为 X 轴，以 GH 连线的垂线为 Y 轴，对于棱柱上每一测点均以最低点为参考点进行倾斜计算。对于（3）号站观测的 AB 点坐标进行旋转，旋转时以 CF 连线为 X
5、 轴，以 CF 连线的垂线为 Y 轴，对于棱柱上每一测点均以最低点为参考点进行倾斜计算。 3 建筑物倾斜监测方案的布设 3.1 测站点的布设 3测站点应尽量选在与照准目标中心连线呈接近正交或呈等分角的方向线上，距照准目标的距离为目标高度的 1.52 倍。 3.2 观测点的布设 观测点应沿对应测点的棱柱竖直线，对整体倾斜，按顶部底部对应布设；对分层倾斜，按分层部位底部上下对应布设。对以不便埋设标志观测点，可以照准视线所且同高边缘认定的位置或用高度角控制的位置作为观测点位。 4 建筑物倾斜监测观测方法 由于受地形和建筑物的影响，因此只能从大楼二层以上进行测量，由于该楼呈柱状，多棱角。为便于观测楼体
6、的倾斜，故在这些棱角中选取最能反映大楼形状的 6 个棱角线作为倾斜观测的主体。利用无棱镜全站仪按自由设站的方法进行观测，如图 1，在（1）号测站观测 AB 棱柱，在（2）号测站观测 GH 棱柱, 在（3）号测站观测 CDEF 棱柱,其中 BG 为同一棱角,CH 为同一棱角,只是在不同方向对其进行观测。然后在每条棱柱上按层分别进行观测。 5 精度分析 5.1 坐标观测的点位误差： 其中，,分别为 X,Y 方向的点位中误差，D 为水平距离， 为方位角为测距中误差，为方位角中误差， =206265 为常数。 有以上公式可以看出,采用无棱镜全站仪进行建筑物倾斜观测，其精4度不仅与全站仪测点的点位进度有
7、关，并取决于全站仪的角度和距离有关。 例如，采用测角精度为 1，测距精度为 1+2ppm 无棱镜全站仪对高层建筑物进行倾斜观测，由于没有定向，故没有定向角的观测误差，测回方向精度为 1对于此方法，要求仪器与测点保持一定距离，但也不能太远，因为测角误差和测距精度比例部分随随距离增大而增大，一般而言，仪器与建筑物的距离为建筑物高度的 1.52 倍。根据经验，对于变形观测等级为二级及以下的建筑物，仪器与建筑物的距离最好不超过200m. 5.2 坐标转换后的点位误差: 在坐标转换中，坐标只是旋转了一个角度，而我们要求计算的是监测点之间的平面坐标的差异，虽然坐标改变，但是总的倾斜量没有改变，总的倾斜量的
8、精度也不会改变。 6 实例 笔者采用该方法用精度为(2+3ppm)精度为2无棱镜全站仪对高度为 60m 的建筑物进行倾斜测量。在此列举其中一部分数据说明该方法的使用价值。起点位布置以及仪器架设假设的位置如图 1 首先用无棱镜全站仪测得每个棱柱上各层监测点的三维坐标， A 棱柱在 1 号测站所观测的倾斜量表 1 5旋转时以 AB 连线为 X 轴，垂直于 AB 连线为 Y 轴，对于棱柱上各点均已最低点为参考点进行倾斜计算。 B 棱柱在 1 号测站所观测的倾斜量表 2 旋转时以 AB 连线为 X 轴，垂直于 AB 连线为 Y 轴，对于棱柱上各点均已最低点为参考点进行倾斜计算。 其他几个棱柱计算方法与
9、 AB 棱柱计算方法相同，在此不再一一叙述。7 结语 1 利用无棱镜全站仪可以对无法靠近的高层建筑物进行倾斜监测，可以一次设站多点观测，方便快捷，节省大量外业工作，省力省物，一次设站同时观测出各个方向的倾斜量，通过测量各上下点的倾斜量和高差计算建筑物的倾斜率，因此具有较高的使用价值。 2 在无棱镜全站仪自由设站时，应同时考虑设站的位置、距离、对称性以及竖直角等因素； 3 本文提出的无棱镜全站仪自由设站法，实地测量结果证明是切实可行的，其精度分析证明是满足倾斜观测误差的； 4 由于高层建筑物倾斜观测对精度要求较高，所以对仪器、测角、测距精度要求都较高，同时，由于测站与建筑距离不太远，故测距误差中的固定误差对测距影响较大，因此，测量时应选用固定误差较小的全站6仪。 5 无棱镜全站仪适用于通视条件好，反射介质好的地方使用。 参考文献 1 花向红，于中伟，蔡华 建筑物倾斜与沉降监测结果综合分析 J地理空间信息 2009（1）120-122； 2 陈伟清 高耸建筑物倾斜观测方法探讨J北京测绘 2002（3）32-35； 3 武汉大学测绘学院 误差理论与测量平差基础 武汉 武汉大学出版社，2003（1）
