類似煙囪圓形建筑物傾斜觀測方法研究

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&acute;i=xD+§i .COS a§ </p><p><b>　　③ </b></p><p>　　y&acute;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&acute;A1i= </p><p>　　煙囪高度為i處的高程Hi=HD+i=H1+ S&acute;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&acute;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