高层建筑倾斜率观测及数据处理的分析研究.pdf

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1、第6期矿山测量No．62014年l2月MINESURVEYINGDec．2014doi：10．3969／j．issn．1001—358X．2014．06．14高层建筑倾斜率观测及数据处理的分析研究杨学超(兰州交通大学测绘与地理信息学院，甘肃兰州730070)摘要：建筑物的倾斜率是反映建筑物使用质量直接相关的指标，其倾斜程度直接影响建筑物的使用寿命。因此，时刻掌握建筑物的倾斜状态是十分有必要的⋯。文中主要对无反射棱镜全站仪的原理、数据采集方法、墙面倾斜率拟合算法进行论述，并通过工程实例，用Matlab进行了程序设计，达到建筑物倾斜率的

2、计算，实现了建筑物倾斜观测的目的。关键词：高层建筑；倾斜率；数据处理；拟合算法中图分类号：TB22文献标识码：B文章编号：1001—358X(2014)06—0049—04随着我国经济的发展，各地区的高层建筑不断2．1数据采集方法增多，由于建造误差，地基沉降等原因建筑物都会产建筑物的主体倾斜监测主要是监测建筑物两墙生各种变形，其变形观测也有很多方法。而建筑的面相交的一组棱线顶端相对于底端的位移量，或者倾斜对高层建筑物危害较大，对建筑物的使用寿命是建筑物的倾斜角度以及方向。如图1所示MM，有直接影响。需要对建筑物进行倾斜观测，以便及为

3、一条倾斜观测棱线。时掌握建筑物的安全状况，及时发现问题并予解决，从而保护人民生命与财产安全。1无反射棱镜全站仪对建筑物倾斜测量原理在视线比较通视的测建筑物旁边，建立独立坐标系，即利用无反射棱镜全站仪分别观测出建筑物特征棱上下点的三维坐标，然后建立墙面坐标系，将已测特征棱上的点坐标通过坐标变换转化到墙面坐标系中，根据转化后的坐标就可以计算出建筑物的倾斜量】。取平行于墙面的轴线为轴，垂直于墙面的轴图1敲垢采集示意圈线为y轴，令其中一点作为墙面坐标系的原点，以对选择合适位置层点架设无反射棱镜全站仪，以应一点的连线线作为墙面坐标系的轴建立墙

4、面坐另一控制点0点定向，分别测得底端点坐标(，标系。将观测的坐标转换到墙面坐标系中的坐标，YM)和顶端点坐标(Y，)，则倾斜率为：转换公式如下所示。’：，(、3一)，rp'gi=(—-)cos~+(yi一)，)sin／3(1)【Yi=(i一1)siqp+()，i—Y1)co式中：(，Y)、(Y，)分别表示点和点的平面坐标，g-,,g分别表示点和点的高程。口=arctan—(2)2一l建筑物主体倾斜往往需要知道特定方向的位移量，通常为平行于建筑物轴线方向的位移量。如、2无反射棱镜全站仪倾斜观测方法施工坐标系与待测建筑物轴线不平行，则需

5、进行坐建筑物的倾斜观测一般是通过观测的数据计算标转换计算。转换公式如式(4)所示：建筑物平行于建筑物轴线的棱或者是建筑物墙面的X倾斜率。o】+【二兰：㈩，，。49第6期矿山测量2014年l2月式中：(，y)为施工坐标系坐标，(，，，)为建筑YQ)。2物轴线坐标，(。，Y。)为平移量，a为旋转角，以逆时由P。、P：两点确定的直线和Q、Q两点确定的针旋转为正。由于建筑物的倾斜是顶端和底端坐标直线在水平面上必有一个交点M。的相对量，故式中可不作平移计算．而且本设计中测由P。、P：两点确定的直线方程为：量坐标系和建筑物轴线平行，所以不需要进

6、行坐标转换。况且，坐标只是旋转了一个角度。要求计算。一孚r：yP。一yP：(5)的是上坐标与下坐标的平面坐标的差异，就算坐标由Q、Q：两点确定的直线方程为：改变了。但是总的倾斜量并没有变。XX：(6)由于建筑物的顶点为三个面的交点(点肘，QI—o2yQI—Yp2)，若直接照准可能由于顶点的破损和反射光产生将式(5)、式(6)化简得：的多路径效应使得坐标测量的误差加大。因此，为y=YP提高倾斜率监测精度，采用解析法求得、点的坐1+(【】(7)标。y=YQ无反射棱镜全站仪分别观测墙面，底部P，、PI+cyQ2)】㈩两个测点和墙面，，底部

7、Q，、Q：两个测点，设其观测坐标分别为(，，l，P，)，()，(，，，)，(XQ，『lz—yP—XpI-Xp21l一×『l‘yPz-YPI)XPl+(Xpt—r：Yp-1l(I9)JLyQ2一yQIxQl—Q2JL(Yo2一Yo。)XQ．+(Q。一Q2)Yp，J由式(9)可求得点的坐标。同理可求得R、R：两解，为了确定唯一的一组解，这里令D=1，即设平面点的共线方程与，、R：共线方程在水平面的交点方程为A++Cz一1=0，此时点位观测方程为：肼的坐标。l对于墙面的倾斜率的测定。如图2所示，分别测：●得底端点坐标(，Y)和顶端』lf点

8、坐标(，，，Zi=0(11)Y，)，以及对应另外两顶点的坐标。通过四个点的坐：●标计算回归面。通过回归面的方程可求得面的倾斜n率，即可得到建筑物的倾斜变形状态。这种方法是式(11)中(，Y；，)为测得的第i点的坐标．无反射棱镜全站仪观