中国水利水电第四工程局有限公司勘测设计研究院 青海西宁 810007
摘要：本文主要是通过对变形点的监测,获得各个变形点的变形数据,再通过坐标差分法对数据进行处理,得到变形点的水平位移和沉降位移。使用VC实现数据处理的自动化。并且能在实践中得到应用。
关键词：坐标差分法; 变形监测; 应用;
一、概况
雪柏村滑坡体位于永善县溪洛渡镇雪柏村桥湾村民小组境内，呈长条形展布于溪务公路外侧至陡壁之间，高程范围EL1100m~EL1150m之间，距马家河坝、黄桷堡码头约4km，距溪洛渡大坝约7km。
为掌握滑坡体的表面变形状态，对雪柏村滑坡体进行表面变形监测。首先完成工作基点、监测点的外业观测和内业处理工作，建立了监测工作基点和监测点首期基准值。
二、全站仪测量方法
全站仪，即全站型电子测距仪（Electronic Total Station），是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，是集水平角、垂直角、距离（斜距、平距）、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。
使用方法：
全站仪具有角度测量、距离（斜距、平距、高差）测量、三维坐标测量、导线测量、交会定点测量和放样测量等多种用途。内置专用软件后，功能还可进一步拓展。
全站仪的基本操作与使用方法 ：
1、水平角测量
（1）按角度测量键，使全站仪处于角度测量模式，照准第一个目标A。
（2）设置A方向的水平度盘读数为0°00′00〃。
（3）照准第二个目标B，此时显示的水平度盘读数即为两方向间的水平夹角。
2、距离测量
（1）设置棱镜常数
测距前须将棱镜常数输入仪器中，仪器会自动对所测距离进行改正。
（2）设置大气改正值或气温、气压值
光在大气中的传播速度会随大气的温度和气压而变化，15℃和760mmHg是仪器设置的一个标准值，此时的大气改正为0ppm。实测时，可输入温度和气压值，全站仪会自动计算大气改正值（也可直接输入大气改正值），并对测距结果进行改正。
（3）量仪器高、棱镜高并输入全站仪。
（4）距离测量
照准目标棱镜中心，按测距键，距离测量开始，测距完成时显示斜距、平距、高差。
全站仪的测距模式有精测模式、跟踪模式、粗测模式三种。精测模式是最常用的测距模式，测量时间约2.5S，最小显示单位1mm；跟踪模式，常用于跟踪移动目标或放样时连续测距，最小显示一般为1cm，每次测距时间约0.3S；粗测模式，测量时间约0.7S，最小显示单位1cm或1mm。在距离测量或坐标测量时，可按测距模式（MODE）键选择不同的测距模式。
应注意，有些型号的全站仪在距离测量时不能设定仪器高和棱镜高，显示的高差值是全站仪横轴中心与棱镜中心的高差。
3、坐标测量
（1）设定测站点的三维坐标。
（2）设定后视点的坐标或设定后视方向的水平度盘读数为其方位角。当设定后视点的坐标时，全站仪会自动计算后视方向的方位角，并设定后视方向的水平度盘读数为其方位角。
（3）设置棱镜常数。
（4）设置大气改正值或气温、气压值。
（5）量仪器高、棱镜高并输入全站仪。
（6）照准目标棱镜，按坐标测量键，全站仪开始测距并计算显示测点的三维坐标。
4、数据通讯
全站仪的数据通讯是指全站仪与电子计算机之间进行的双向数据交换。全站仪与计算机之间的数据通讯的方式主要有两种，一种是利用全站仪配置的PCMCIA（personal computer memory card internation association，个人计算机存储卡国际协会，简称PC卡，也称存储卡）卡进行数字通讯，特点是通用性强，各种电子产品间均可互换使用；另一种是利用全站仪的通讯接口，通过电缆进行数据传输。
三、监测方法
3.1全站仪在高边坡变形监测中的优势
就目前来看，新型全站仪是高边坡变形监测中比较理想的监测设备，这种检测设备不仅具有较高的观测精度功能，同时也具有较强的自动化功能，与一般的全站仪相比较，其有自动识别凌镜，较传统观测速度要高至几倍，可以避免人为误差。新型全站仪作业时间相对灵活，不仅能在白天进行作业，同时也能在夜间进行作业。也能实现作业自动化记录，业内数据也可以实现自动化处理，在一定程度上能提高内业外业作业效率。此外，其观测精度将传统全站仪的观测角度要高，其可靠性也较好。在高边坡监测中应用能得出更多精准数据，以为高边坡设计人员提供有效数据，以保证高边坡监测中应用能得出更多精准数据，而坐标分差法是在全站仪基础上进行的。
3.2 全站仪坐标分差法原理
在对全站仪坐标差原理进行分析时，应该对水平位移和下移进行分析。水平位移就是先确定三个稳定的基准点，然后确定观测点并对应多个监测点，在对应多个监测点前 ，应该在检测点上设置凌镜并安装螺丝，在此基础上设置初观测点和第1观测点，在实际观察过程中，可能会因为高边坡现场环境的限制，使初观测点和第1 观测点坐标和后视方向，之后永坐标测量方法对基准点和监测点坐标进行测量。在实际测量中可以测量出不同点的坐标并得出不同的坐标差分值。再利用不同坐标分值反算出与其相对应的方位角。当得出第1次观测坐标系和初次观测坐标系夹角时，就能得出初次观测时后视方向和第1次观测时后视方向和第1次观测时后视方向之间的夹角。为了更好对初次坐标差和第1次观测到的坐标差进行比较，有必要将第1次的坐标差旋转为初次坐标系中的坐标差，并将其引入矩阵，得出旋转后的坐标差。
3.3.监测点布设
根据滑坡体范围大小、形状、地形地貌等特征，监测点分两层布设，溪务公路下方滑坡体前缘EL1100m～EL1132m高程布设6个点（XB1～XB6）、溪务公路上方EL1135m～EL1150m高程布设4个点(XB7～XB10)。变形体区域精密水准测点埋设完毕，开展沉降监测。
3.4.观测及内业处理
（1）外业观测：观测采用瑞士徕卡公司生产的TCA2003自动跟踪观测全站仪，仪器标称测角精度±0.5″测距精度±(1mm+1ppm)，属于DJ1型经纬仪和Ⅰ类测距仪，使用仪器配套的瑞士徕卡公司生产的单棱镜和标牌，日本产笔杆式温度计和德国产指针式气压计；用于Ⅱ等水准连测的仪器为瑞士徕卡公司生产的DNA03精密数字水准仪及其配套的3米长铟钢水准标尺。监测点架设瑞士徕卡三棱镜。在两个工作基点（XW1、XW2）架设仪器，各站分组对监测点进行全自动观测和数据记录。
（2）内业处理：平面控制网观测边长经气象、加乘常数改正后，采用高程改边进行斜距改化平距。所有边长均进行了投影改正，投影面高程470米。
平差计算，平面坐标系统和高程系统与首级施工测量控制网相同，即平面坐标系统采用金沙江坐标系，高程系统采用1956年黄海高程系。平差计算使用武汉大学·武地课题组《地面测量工程控制测量数据处理通用软件包》（Version 5.0）商用软件进行平差。使用“科傻地面控制测量数据处理系统”对观测数据进行平差处理，并生成成果文件。
四、工作基点和首次监测点基准值成果
桥湾变形体表面变形测点成果汇总表
备注：X方向以垂直于河谷指向河谷为正，反之为负；Y方向以平行于河谷指向下游为正，反之为负；H方向以上抬为正，下沉为负。
结束语：随着经济的发展，城市高边坡工程逐渐增多，能更好满足城市发展需求，为了保证高边坡工程有序进行，避免不必要的安全隐患，在建设设计中就应该对高边坡工程进行分析，尤其是对高边坡工程稳定性进行分析。而就目前来看，尚未有明确的算法对高边坡稳定性进行计算，在这种情况下，只有通过电测手段对高边坡进行实时检测，及时获取相应数据，才能为设计人员提供高边坡设计依据 ，以保证工程质量，而坐标分差分法作为变形检测重要组成部分，其能更好满足实际需求。随着科学技术不断的发展，坐标差分法也将会有所完善，能更好满足实际需求。
参考文献：
[1]陈光保 杨彪，高边坡变形监测系统设计【J】.山西建筑.2008.34.(28)
[2]陈子进，吴斌，梅连友，杜晓梅，杜伟平，马平平，高边坡挡墙变形监测方法探讨 一种全站仪自由设站差分法【J】后勤工程学院学报.2005.21.(02)
[3]荣发，钱琛，全站仪测量技术及测量案例研究【J】2011.32
论文作者:杜杰锋
论文发表刊物:《防护工程》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/26
标签：坐标论文; 测量论文; 全站仪论文; 棱镜论文; 高程论文; 仪器论文; 模式论文; 《防护工程》2018年第29期论文;