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文檔簡介
1、<p> 類似煙囪圓形建筑物傾斜觀測方法研究</p><p> 摘要:本文闡述了用一種逐漸趨近方法對煙囪不同高度進(jìn)行傾斜觀測,通過煙囪頂端和底部的中心位置,按比例分別計(jì)算出相應(yīng)高度的近似位置,利用此數(shù)據(jù)根據(jù)測站控制點(diǎn)成果計(jì)算出相應(yīng)高度的垂直角,采用固定垂直角方法,保證了在幾個方向是照準(zhǔn)煙囪同一高度,從不同方向觀測變形點(diǎn)的方向值,利用交會公式,求算出變形點(diǎn)的中心,根據(jù)用戶和具體精度要求確定重復(fù)操作的次
2、數(shù),這種方法無需設(shè)定觀測標(biāo)志,簡單方便,非常適合中小測量單位。 </p><p> 關(guān)鍵詞:煙囪;圓形建筑物;傾斜觀測;偏移量 </p><p> 中圖分類號:[TU198+.1] 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:2095-2104(2012) </p><p><b> 1、引言 </b></p><p> 煙囪這類
3、建筑物,使用運(yùn)營一定年限后,由于周圍地形不均勻沉降,日曬雨淋,自身反復(fù)熱脹冷縮等原因,會產(chǎn)生一定的傾斜變形,并且在不同高度有可能是不規(guī)則傾斜,為節(jié)約投資,一般不采取重建方式,常對其維修加固,這就需要測量為設(shè)計(jì)人員提供不同高度的偏移量,制定出科學(xué)合理的維修方案,煙囪多是圓形(如是方形柱形等其測量原理一致),且在前期設(shè)計(jì)階段施工單位沒進(jìn)場,無法在煙囪外部不同高度設(shè)置觀測標(biāo)志,目前具有掃描、智能、數(shù)據(jù)處理的測量儀的設(shè)備較昂貴,多數(shù)中小測量單位
4、沒有這類儀器設(shè)備,這就需要我們測量技術(shù)人員采取一定的作業(yè)技術(shù)方法,以獲取不同高度的真實(shí)傾斜值,為設(shè)計(jì)人員提供可靠測量成果,下面就這一問題進(jìn)行闡述,與廣大同行共勉。 </p><p><b> 2、控制測量 </b></p><p> 在擬觀測建筑物周圍布設(shè)基本控制網(wǎng),布設(shè)形式可采用三角網(wǎng),邊角網(wǎng),GPS網(wǎng),高程采用幾何水準(zhǔn)或三角光電測距高程導(dǎo)線聯(lián)測,具體采用方式根
5、據(jù)自身單位儀器設(shè)備和甲方要求精度情況確定,布設(shè)方法和其他常規(guī)測量一致,在此不作詳細(xì)論述。 </p><p> 3、底端部中心位置和高度測定 </p><p> 見圖1,A1、A2、A3、A4為布設(shè)控制網(wǎng)點(diǎn),其成果分別是(x1,y1,H1)、(x2,y2,H2)、(x3,y3,H3)、(x4,y4,H4),O為煙囪頂圓心,B、C為從A1點(diǎn)方向觀測煙囪頂和煙囪外邊緣相切線的交點(diǎn),r為煙囪頂
6、半徑,OA1和煙囪頂外邊緣相交于E點(diǎn),H為煙囪高度,i1是A1點(diǎn)儀器高。 </p><p> 3.1 在基本控制點(diǎn)A1點(diǎn)設(shè)站,整平對中儀器,量取儀器高i1,置儀器到盤左位置,以 </p><p> A4為觀測起始方向,照準(zhǔn)A4,置水平度盤為零(可根據(jù)具體測回?cái)?shù)確定),順時針依次觀測A4、B、C、A2點(diǎn),完成上半測回,縱轉(zhuǎn)望運(yùn)鏡,置儀器為盤右位置,逆時針方向旋轉(zhuǎn),依次觀測A2、C、B、A
7、4點(diǎn),完成下半測回,兩個半測回組成一個基本測回。 </p><p> 3.2 計(jì)算檢驗(yàn)∠A4A1A2,和利用A4、A1、A2坐標(biāo)計(jì)算出來的夾角進(jìn)行比較。如在限差內(nèi), </p><p> 則測量基本點(diǎn)無誤,否則應(yīng)查找原因,如果是控制網(wǎng)原因,應(yīng)重測控制網(wǎng)。 </p><p> 以A4點(diǎn)為觀測起始方向,置儀器為盤左位置,照準(zhǔn)A4,置度盤水平讀數(shù)為零,旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部使水平
8、度盤讀數(shù)為(Ll+L2)/2(Ll、L2為觀測B、C點(diǎn)方向值),固定照準(zhǔn)部,上抬望遠(yuǎn)鏡,使十字水平絲與此方向煙囪頂水平邊緣線一致,讀取垂直角讀數(shù),縱轉(zhuǎn)望運(yùn)鏡置儀器于盤右位置,置水平度盤讀數(shù)為((L1+L2)/2)+180°。同樣上抬望運(yùn)鏡,使十字水平絲和煙囪頂部水平邊緣線一致,讀取垂直角讀數(shù),組成垂直角觀測一測回。由此可計(jì)算出從A1點(diǎn)觀測E點(diǎn)垂直角為M1。 </p><p> 3.3 按上述3.1和3
9、.2方法,同樣在A2、A3設(shè)站觀測。 </p><p> 3.4 由3.1―3.3觀測數(shù)據(jù),計(jì)算出相應(yīng)角值(見圖2) </p><p> 由參考文獻(xiàn)P126公式(5-29) </p><p> 見圖2由A1、A2點(diǎn)觀測煙囪頂部數(shù)據(jù)圖,其煙囪頂部O圓心O1的坐標(biāo)值為 </p><p> xo1=(x1.ctga2+x2.ctga1-y1
10、+y2)/(ctga1+ctga2) </p><p><b> ?、?</b></p><p> yo1=(y1.ctga2+y2.ctga1-x2+x1)/(ctga1+ctga2) </p><p> 由A2、A3點(diǎn)勘測,其煙囪頂部O圓心O2的坐標(biāo)值為 </p><p> xo2=(x2.ctga4+x3.c
11、tga3-y2+y3)/(ctga3+ctga4) </p><p><b> ?、?</b></p><p> yo2=(y2.ctga4+y3.ctga3-x3+x2)/(ctga3+ctga4) </p><p> 由①和②計(jì)算出來的頂部位置之差在限差內(nèi),則取中數(shù)作為煙囪頂部中心位置最終成果,即 xo= (xo1+xo2)/2 <
12、;/p><p> yo= (yo1+yo2)/2 </p><p> 在計(jì)算時,圖形編號應(yīng)與圖2一致,按逆時針方向編號,同時保持和已知點(diǎn)號是一致,否則容易出錯。 </p><p> 3.5煙囪頂部高程計(jì)算 </p><p> 由煙囪頂中心坐標(biāo)xo、yo 和控制點(diǎn)A1點(diǎn)坐標(biāo)(x1、y1),A1到O點(diǎn)距離SA10=,由圖1知,A1B、A1C都
13、是煙囪頂部的外切線,有∠A1BO=∠A1CO=Rt∠,即三角形A1BO和A1CO為直角三角形,由3.2觀測值L1和L2,則∠BA1O=∠CA1O=(L1+L2)/2,煙囪頂部半徑r=SA1O.Sin∠BA1O ,因此有A1E=A1O-r。 </p><p> 由參考文獻(xiàn)P151,由三角高程測量計(jì)算公式Ho1=H1+Sa1DtgM1+i1-t(i1為儀高,t為照準(zhǔn)目標(biāo)高,此處為零),可以計(jì)算由A1觀測煙囪頂?shù)母叱?/p>
14、Ho1,同理,可以在A2、A3觀測煙囪頂部的高程HO2和HO3。 </p><p> 如果HO1、HO2、HO3三個高程之差在限差內(nèi),則取中數(shù)作為煙囪頂部最終高程,即HO=(HO1+HO2+HO3)/3。 </p><p> 3.6 按3.1―3.5觀測及計(jì)算出煙囪底部的位置(XD,yD)和高程HD,( HD也可由幾何水準(zhǔn)或三角光電測距高程導(dǎo)線測定) </p><p
15、> 在實(shí)際外業(yè)操作中,煙囪頂部、底部觀測是一并進(jìn)行的,在這里分開講述,是由于流程完全相同,且明了易懂,沒有任何影響。 </p><p> 3.7頂部相對底部偏移量§=,其偏移方向由XD ? XO和yD-yO符號決定,煙囪高度H=HO-HD </p><p> 4、任意高度的煙囪的中心近似位置 </p><p> 見圖3,O為煙囪頂部圓心,其坐
16、標(biāo)為(x0,y0), D為煙囪底部圓心,其坐標(biāo)為(xD,yD), §是頂部相對底部偏移量, H為煙囪高度,i是任一點(diǎn)煙囪高。 </p><p> 由煙囪底部向頂部推導(dǎo),在距底部高度為i時,其近似偏移量為§i=(§/H).i(o<i<H),由底部中心到頂部中心偏移量的方位角a§=arctg((yO-yD)/(XO-XD)),距底部為i的煙囪的中心近似的位置: &
17、lt;/p><p> x´i=xD+§i .COS a§ </p><p><b> ③ </b></p><p> y´i= yD+§i .sin a§ </p><p> 5、任意高度傾斜觀測 </p><p>
18、; 5.1 當(dāng)在A1觀測高度為i的傾斜時,則A1到高度i的中心近似距離: </p><p> S´A1i= </p><p> 煙囪高度為i處的高程Hi=HD+i=H1+ S´A1itgβi+ii(βi是在A1觀測煙囪高度為i的垂直角,ii為儀器高度) 。 </p><p> 在A1觀測高度為i的垂直角βi=arctg
19、((HD+i- H1- ii)/ S´A1i) ④ </p><p> 5.2見圖4,A1、A2、A3、A4為布設(shè)控制網(wǎng)點(diǎn),其成果分別是(x1,y1,H1)、(x2,y2,H2)、(x3,y3,H3)、(x4,y4,H4), G、F為從A1點(diǎn)方向觀測煙囪高度為i和煙囪外邊緣相切線的交點(diǎn), H為煙囪高度,ii是A1點(diǎn)儀器高。 </p><p> 在A1點(diǎn)設(shè)置儀器,量取
20、儀高ii,利用公式④計(jì)算觀測高度i的垂直角βi,置儀器盤左位置,旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部,以A4為觀測起始方向,照準(zhǔn)A4,置水平度盤為零(可根據(jù)具體測回?cái)?shù)確定),抬高望遠(yuǎn)鏡,使垂直角度盤讀數(shù)為90-βi時固定望遠(yuǎn)鏡,順時針依次觀測G、F點(diǎn)后,松開上下制動螺旋,繼續(xù)照準(zhǔn)A2觀測,完成上半測回;置儀器盤右位置,逆時針轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部照準(zhǔn)A2觀測后,抬高望遠(yuǎn)鏡,使垂直度盤讀數(shù)為270+βi時固定望運(yùn)鏡,旋緊上下制動螺旋,逆時針方向觀測F、G兩點(diǎn)后,松開上下制動螺
21、旋,繼續(xù)逆時針方向照準(zhǔn)A4點(diǎn)觀測,完成下半測回,由兩個半側(cè)回組成一個基本測回。 </p><p> 5.3 同樣在A2、A3分別設(shè)站,按公式④和5.1法計(jì)算垂直角和傾斜觀測。 </p><p> 5.4 通過5.2和5.3觀測數(shù)據(jù)計(jì)算得到相應(yīng)角度b1、b2、b3、b4,見圖5 </p><p> 由參考文獻(xiàn)P126公式(5-29)和圖5,可以得到由A1、A2點(diǎn)
22、觀測煙囪高度i的中心位置的坐標(biāo)值為 </p><p> xOi1=(x1.ctgb2+x2.ctgb1-y1+y2)/(ctgb2+ctgb1) </p><p><b> ?、?</b></p><p> yOi1=(y1.ctgb2+y2.ctgb1-x2+x1)/(ctgb1+ctgb2) </p><p>
23、 由A2、A3點(diǎn)觀測煙囪高度為i的中心位置的坐標(biāo)值為: </p><p> xoi2=(x2.ctgb4+x3.ctgb3-y2+y3)/(ctgb3+ctgb4) </p><p><b> ⑥ </b></p><p> yoi2=(y2.ctgb4+y3.ctgb3-x3+x2)/(ctgb3+ctgb4) </p>
24、<p> 由公式⑤和⑥計(jì)算出坐標(biāo)值之差在限差內(nèi),則取中數(shù)作為最終值,即高度為i的煙囪中心位置坐標(biāo) </p><p> Xoi= (xoi1+xoi2)/2 </p><p><b> ?、?</b></p><p> Yoi= (yoi1+yoi2)/2 </p><p> 5.5 利用公式⑦計(jì)算的各高
25、度中心位置坐標(biāo),返回到5.1條,重新計(jì)算數(shù)據(jù)和觀測,求出各高度中心位置坐標(biāo)。根據(jù)用戶和具體精度要求確定返回操作次數(shù)。 </p><p> 5.6 計(jì)算偏移量 </p><p> 高度為i的煙囪位置偏移量:△i= </p><p> 方向由xoi-xD 和yoi-yD確定 </p><p><b> 6、結(jié)束語 </b&
26、gt;</p><p> 采用以上方法觀測能夠較準(zhǔn)確測定不同高度的傾斜值,無需設(shè)定觀測標(biāo)志,簡單方便,只是在觀測時應(yīng)制定一個觀測表,以便計(jì)算測站觀測各高度的垂直度,避免混亂;在此文中,未考慮儀器型號和觀測測回?cái)?shù),只做了一般原理性講述,在實(shí)際工作中,應(yīng)按甲方要求選擇儀器型號和觀測測回?cái)?shù),以保證成果質(zhì)量精度。 </p><p><b> 參考文獻(xiàn): </b></
27、p><p> [1] 羅聚勝,楊曉明《地形測量學(xué)》. 測繪出版社,2001年7月. </p><p> [2] 李青岳,陳永奇.《工程測量學(xué)》. 測繪出版社,1997年5月. </p><p> [3] 城市測量規(guī)范(CJJ8-99).中國建筑工業(yè)出版社,1999年. </p><p> [4] 楊先緒.高壓線上任一點(diǎn)平面位置和高度測量方
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