工程勘察通常是指在工程建設的勘察、設計、施工和管理階段所采用的各種勘察理論、方法和技術。下面我整理了壹下工程測量方面的論文,希望對大家有所幫助。
斷面測繪是隧道工程中非常重要的環節,但傳統的斷面測繪作業模式具有外業測量程序復雜、定位精度低、內業數據處理工作量大、效率低的特點,這主要是由於傳統的測繪方法和數據整理分析有很大的局限性。因此,為了提高工作效率和最終精度,需要結合先進的測量儀器來改進測量方法,以提高繪圖和數據分析的效率。
1隧道斷面特點及測量難點
隧道斷面主要有兩個特點,壹是形狀的多樣化,二是面積比較大。隧道的這些特點壹直困擾著傳統的橫斷面測繪方法,造成了壹些無法測量的情況,例如有些導流洞的橫斷面無法用傳統的水準儀或經緯儀進行測量。隨著科學技術的發展,電子測量儀器在隧道斷面測量中的應用越來越廣泛,但仍存在壹定的局限性:①內業仍采用手工方法繪制斷面;(2)棱鏡的放置位置不會在同壹截面,導致誤差較大;(3)棱鏡的安放位置不易選擇,尤其是在面積較大的隧道中,經常使用吊車等機械設備。
2 GPS測設隧道工程控制網
隧道工程控制網的建立與其他工程基本相似,通常設置為獨立的控制網。主要依據是隧道的環境/地形條件、自身長度、現有儀器設備、規定的貫通誤差。
利用GPS定位技術構建隧道平面控制網有很多優點:①建網效率比較高,觀測工作比三角網可提高5~10倍;(2) ②GPS網對圖形角度或條件要求較低,點的間距和點數可選,因此在洞口處只需布設能相互通視的控制點即可;③計算和檢查工作量遠低於三角剖分,容易滿足規範要求;④無論隧道的長度如何,都可以使用的範圍很廣。
隧道斷面測量的改進方法研究
3.1使用免棱鏡全站儀進行測量,使用Excel和Auto CAD軟件繪制斷面。
3.1.1數據收集方法
數據采集主要通過激光的方式進行,利用坐標系進行定位。X軸是隧道的洞室軸線,原點是洞室軸線的起點。
3.1.2繪制剖面圖
測量完野外數據後,將全站儀連接到電腦上,打開全站儀的辦公軟件,將數據導入到Excel表格中。剖面圖反映了垂直於洞室軸線的二維平面,即Y值和H值。因此,當隧道斷面的Y值非常相近時,應根據樁號增加各斷面Y值的固定系數來生成斷面間距,但同壹斷面不同點的Y值相加值應保持壹致,以避免自動繪制斷面圖時出現重疊(見圖1)。
3.1.3該方法的優點
總體而言,上述方法是壹種可行且高效的隧道斷面測繪方法。
其優點是:利用Auto CAD自動繪制剖面圖,解決了手工繪圖的麻煩,減少了內業工作任務;②野外作業定位精度提高,先進電子設備的應用簡化了測量程序,通常只需要兩名野外測量人員;(3)測量數據直觀,計算過程簡化,無需復雜的變換。根據該方法在實際應用中的統計結果,該方法提高工作效率約40% [1]。
3.2 AMT.3000 profiler應用程序
3.2.1 AMT.3000剖面儀工作原理
AMT.3000輪廓儀是電子測量儀器和激光測距的有機結合。使用AMT.3000輪廓儀,可以將測得的數據直接存儲在內存中,導入計算機。它的測距原理很簡單,就是激光照射到截面後就可以測量距離。它可以在剖面的水平方向自由旋轉360°,並可以隨時改變測量的密度。
3 . 2 . 2 AMT . 3000的操作模式
主要分為以下三個步驟:
(1)定位,即選擇剖面儀的放置地點。壹般情況下,輪廓儀安裝在已知位置,棱鏡放置在該位置測量三維坐標,數據會自動統計到內存中。
(2)啟動分析器。設置好profiler後,按照菜單中的提示進行操作,啟動profiler後會進行自動測量。其現場工作由Husky手持式測量計算機的Tun軟件控制。
(3)數據分析和剖面圖繪制。輪廓儀內存中記錄的定位測量數據導入計算機後,所有數據由AMT.3000輪廓儀軟件進行分析,通常有三種方式:交互式、人機對話、自動分析。在此基礎上,計算機系統將自動繪制剖面圖[2]。
3.3帶免棱鏡全站儀的CASS6.0
3.3.1隧道斷面數據采集
它采用分段編碼的數據采集方法。隧道斷面是封閉的,其具體要求是:①測站應架設在隧道中線,輸入坐標時,高程值是測站位置到設計斷面高度的相對值;(2)踩點時,應在隧道前進方向左底端第壹個可測量的點依次向上進行,記錄每個點的編碼N(即斷面序號),最大限度地集中測量天頂距點的編碼Mn;然後將望遠鏡水平旋轉180,從天頂距右側附近第壹個可測點向下測量,最後壹個點為右側底部可見的點,這樣就結束了全斷面的采樣點。
3.3.2辦公室數據處理
(1)測量數據傳輸。與上述方法不同的是編碼,數據傳輸完成後,需要重新確定編碼和點的順序是否錯誤。基本步驟如下:點擊菜單“工程應用”-“生成裏程文件”-“從坐標文件生成”後,計算機會彈出查找數據文件的對話框,找到並點擊導入的文件,輸入新的文件名並保存,在出現的命令欄中選擇(2),斷面變換就完成了。
(2)繪制隧道斷面圖。生成隧道縱斷面有兩種方法:①輸入設計參數的方法;②選擇已有設計線,前者更難實現,後者更實用。基本步驟如下:點擊工程應用-隧道斷面土方計算-繪制斷面圖,在出現的對話框[3]中從選擇裏程文件中選擇剛導入的數據文件。
3.4利用圖像處理實現隧道斷面測量
3.4.1基本思想
為了測量和計算隧道斷面,需要將隧道斷面的邊緣信息導入到相關系統中。但在實際工程建設中,隧道斷面大面積光照較弱,邊緣特征不顯著。此時隧道邊緣被輝光裝置增亮,輸入圖像邊緣明顯,再用拉普拉斯算子模板進行檢測。
在對圖像進行邊緣檢測後,對圖像進行細化和曲線擬合,生成壹個可以計算面積的環形有向離散點陣。這裏簡單介紹壹下環形細化圖形的擬合方法。首先,上面提到的格子應該有壹個邏輯中點與之對應。以該點為邊界,將屏幕劃分為12個部分,在水平方向設置各部分的數據點,然後進行曲線擬合。然後,將擬合結果調整到原始方向,生成由離散點陣組成的有向環。
在上述不同區域,編碼的旋轉公式是不同的。所有區域逆時針排列,以豎軸為角平分線,豎軸為正的區域為第壹個區域。旋轉公式通常為:
x2=x1cos T+y1sin T
y2=y1cos T-x1sin T
然後進行曲線擬合,恢復結果。
實施步驟
該方法中,隧道斷面測量系統采用Visual Basic語言編寫,計算系統采用Fortran和Visual C++語言編程,測量數據的傳輸采用動態鏈接庫進行。其基本步驟主要包括以下步驟:①通過攝像頭輸入圖像;②將圖像導入圖像處理系統,定義坐標點和比例尺;③圖像的面積處理和曲線擬合;④導入斷面尺寸,定義標準標高值,計算斷面面積值;⑤將曲線離散化轉化為逆離散數據格;⑥計算所有截面,並將結果保存到磁盤文件中;⑦以表格或圖形形式輸出數據結果。
示例介紹
通過上述方法對某隧道的現場測量,表1是上述方法的測量結果與人工測量結果的比較,以及計算誤差。可以看出,隧道斷面測量系統處理的結果能夠滿足工程施工要求的精度。
4結論
先進的科學技術促進了測繪工程的發展,為其提供了快速、安全、有效的測量方法,並取得了良好的效果。而隧道條件各不相同,在勘察過程中選擇合理有效的方法並結合起來會發揮更大的作用。
參考
【1】彭永剛,曹必正。壹種改進的隧道斷面測繪方法[J].西北水電,2006,02:12~13。
[2]郝亞東,,郭.利用AMT.3000斷面儀進行隧道測量[J].城市調查,2004,04:41~44。
[3]宋·袁兵。南方CASS6.0結合免棱鏡全站儀在隧道斷面測量中的應用[J].河北建築工程學院學報,2006,01:78~79。
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