基于测量机器人的变形监测技术的研究

基于测量机器人的变形监测技术的研究

摘要：背景. 纵观国内外数十年变形监测技术的发展，常规地面测量方法的显著进步就是全站仪的广泛应用

方法. 利用VB6.0编写了测量机器人自动变形监测软件,并在部分领域进行变形监测。

结果. 在我国隧道、水库大坝、深基坑等人工建筑物安全监测工作中可以有效地提高工作效率，节省大量的人力、物力和资金。

结论. 变形监测自动化系统可实现无人值守的持续性监测和早期预警，自动化程度高，可靠性、时效性强，大大提高了测绘工作的效率。

关键字：测量机器人变形监测自动监测系统

The Deformation Monitoring Technology Based on Measuring Robot

Abstract: Background.Throughout decades of deformatoring technology development at home and abroad,remarkable progress of the measuring methods of conventional ground is the wide application of total station.

Methods. Write the measurement using VB6.0 by use robot

automatic deformation monitoring software, and deformation monitoring in some areas.

Results.Tunnel in our country, such as DAMS, deep foundation pit in artificial building security monitoring can effectively improve the work efficiency, save a lot of manpower and material resources and money.

Conclusion. Deformation monitoring automation system can realize the unattended continuous monitoring and early warning, high automation degree, strong reliability, timeliness, greatly improving the efficiency of surveying and mapping work.

Key Words: measuring robot deformation monitoring automatic monitoring system

随着近代科学技术的发展，测量仪器发生了翻天覆地的变化。尤其是全自动全站仪( 又称为测量机器人) 为局部工程变形监测或室内监测提供了一种很好的技术手段，它可以进行一定范围内无人值守、全天候、全方位的自动监测[1]。近几年来国内外开发测量机器人变形监测系统的应用案例也很多，主要分成两种:GeoBasic机载系统[2-3]和GeoCOM在线程序[4-5]的开发。

1.测量机器人简介

具有自动目标识别和目标照准ATR 功能的全站仪，以其独特的

智能化、自动化设计被喻为“测量机器人”测量机器人是具有自动目标识别(AutomaticTarget Recognition,简称ATR)智能化全站仪的俗称。其最基本的特性是能够发现并精确照准目标,同时还可以锁定、跟踪目标进行测量。测量机器人具有锁定(Lock)功能,能连续自动跟踪测量。目标物反射棱镜一旦被识别,仪器就能自动地跟踪测量,特别适合观测动态目标。

测量机器人的出现，大大提高了测绘的工作效率，减少了人眼观测对最终成果的影响，并以其开放的开发平台，为解决特殊工程提供了友好方便的工具，使测量机器人能按我们的设计方案和要求进行以前人工观测根本无法完成的工作。它的出现使测量自动化向前迈进了坚实的一步，可以说测量机器人的出现及应用，是测量界的一次重大革命。

2.测量机器人监测系统

2.1 自动变形监测硬件系统的构成

硬件系统的组成有基站、参考点、变形体3部分构成。

(1)基站.基站用来架设测量机器人,要求具有良好的通视条件,一般应选择在稳定处,特殊情况下也应选在相对稳定处。基站由观测墩、测量机器人、观测房组成。

(2)参考系.参考系由一系列参考点组成。参考点应位于变形区以外的稳固处,有观测墩和棱镜。参考系主要是为系统数据处理时的距离及高差差分计算提供基准,如不采取差分计算,可作为方位参考。

(3)变形体.变形体用布置在其表面的大量目标点代替。目标点由观测墩、正对基站的棱镜、数字式温度计和气压计组成,根据需要,目标点一般较均匀地布设于变形体上能体现区域变形的部位。

2.2自动变形监测软件系统的构成

系统菜单模块：自动变形监测软件以VB语言写成，程序采用菜单管理，它的主要菜单包括: 工程、参数设置、仪器学习、自动监测以及数据查询，菜单结构见图1.

图1 系统菜单结构图

（图取自王宇会2011）

软件的主要功能模块：本系统的详细流程图图2.

图2 系统详细流程图

（图取自葛妹2007）

（1）限差设置进行2c 互差、指标差等限差设置，并可选择限差超限时是否自动重测，第几次重测后仍超限自动放弃并记录。

(2) 测站设置包括设置测站坐标、后视坐标（手工输入或仪器测量得到）、测回数、方向数、盘位数、仪高镜高等。

(3) 学习测量分为手工输入和学习测量两个子模块。手工输入可以读取事先存储在PC 卡中的坐标文件，也可以人工输入监测点坐标，这对于多次监测同一变形体上固定的监测点提供了很大的方便。学习测量是通过测量机器人在一定的视场范围内自动搜索并照准目标来获取目标点概略空间位置信息，并存储在PC 卡中，方便下次再次监测同一变形体。

(4) 自动监测自动监测模块的流程见图2 。在到达每期的监测时间