淺議自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)在邊坡變形監(jiān)測中的應(yīng)用

引言
隨著電子技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，各種精密測量儀器不斷出現(xiàn)，為測繪技術(shù)的發(fā)展提供了廣闊的前景。工程測量所使用的光學(xué)經(jīng)緯儀和電磁波測距儀已逐漸被電子全站儀所取代。近期，由徠卡公司研制的TCA系列全站儀（又稱“測量機(jī)器人”），它以獨(dú)特的智能化、自動(dòng)化性能應(yīng)用于變形監(jiān)測中，使用戶輕松自如地獲取變形觀測數(shù)據(jù)，及時(shí)進(jìn)行監(jiān)測預(yù)報(bào)。鑒于此，不少測量單位已開發(fā)研制了各自的自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)?，F(xiàn)簡單介紹一下比較通用的變形監(jiān)測系統(tǒng)。
2、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路
變形監(jiān)測系統(tǒng)由系統(tǒng)硬件和系統(tǒng)軟件兩部分構(gòu)成。
2.1系統(tǒng)的硬件構(gòu)成
變形監(jiān)測系統(tǒng)如下圖1所示，由五部分組成：監(jiān)測站、控制計(jì)算機(jī)房、基準(zhǔn)點(diǎn)、變形點(diǎn)和自動(dòng)化全站儀（如TCA2003）及附加數(shù)字溫度計(jì)、數(shù)字氣壓計(jì)和數(shù)字濕度計(jì)等。
監(jiān)測站：根據(jù)現(xiàn)場條件，選擇自動(dòng)變形監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測站。該站需建觀測墩，安置自動(dòng)化全站儀。為了儀器防護(hù)、保溫等需要，并保證有較好的通視條件，還需專門設(shè)計(jì)、建造觀測房。
控制計(jì)算機(jī)房：控制計(jì)算機(jī)房一般選設(shè)在辦公區(qū)附近，有較好的供電條件。機(jī)房內(nèi)的計(jì)算機(jī)通過通訊電纜和監(jiān)測站全站儀相聯(lián)。在控制房能實(shí)時(shí)了解監(jiān)測站全站儀的運(yùn)行情況。另外，通過埋設(shè)于機(jī)房與監(jiān)測站的專用電纜給全站儀供電。
基準(zhǔn)點(diǎn)：在變形區(qū)外，需建多個(gè)穩(wěn)定的建在基巖上的基準(zhǔn)點(diǎn)。
變形點(diǎn)：根據(jù)需要，在變形體上選擇若干變形監(jiān)測點(diǎn)，每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)上安置有對準(zhǔn)監(jiān)測站的單棱鏡。
自動(dòng)化全站儀：帶伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的全站儀，如TCA2003智能全站儀等，在望遠(yuǎn)鏡中安有同軸自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別裝置，能自動(dòng)瞄準(zhǔn)普通棱鏡進(jìn)行測量，可采用電子氣泡精確整平儀器，具有縱、橫軸自動(dòng)補(bǔ)償。
器，提高了儀器的整平精度。儀器內(nèi)置的Flash存貯器可裝載應(yīng)用軟件，并獨(dú)立運(yùn)行于儀器上，數(shù)據(jù)存貯在SARM存貯卡上，也可用通訊電纜與計(jì)算機(jī)連接有計(jì)算機(jī)控制全站儀。
2.2系統(tǒng)運(yùn)行模式
目前，我們接觸到的系統(tǒng)軟件有兩套。一套為Apswin+MRDiff自動(dòng)極坐標(biāo)實(shí)時(shí)差分系統(tǒng)。另一套為直接用TCA2003機(jī)內(nèi)的Monitoring監(jiān)測軟件加后處理軟件。
(1)Apswin+MRDiff監(jiān)測系統(tǒng)；Apswin是瑞士徠卡公司推出的自動(dòng)極坐標(biāo)系統(tǒng)；MRDiff是解放軍信息工程大學(xué)測繪學(xué)院研制開發(fā)的多重實(shí)時(shí)差分軟件，掛在Apswin之中，平滑改正整個(gè)系統(tǒng)存在的綜合誤差。
Apswin：徠卡自動(dòng)及坐標(biāo)測量軟件。該軟件控制TCA自動(dòng)化全站儀，按極坐標(biāo)的方式智能化的實(shí)時(shí)采集目標(biāo)點(diǎn)的水平角、垂直角和斜距，并顯示儀器的狀態(tài)信息。
MRDiff：多重實(shí)時(shí)差分平滑改正軟件。該軟件掛到Apswin中，主要完成大氣等條件的變化對極坐標(biāo)測量系統(tǒng)誤差的實(shí)時(shí)差分改正。
(2)Monitoring監(jiān)測程序+后處理軟件監(jiān)測系統(tǒng)；在徠卡新版TCA2003中，隨機(jī)包含了一個(gè)Monitoring監(jiān)測程序。測量員可直接用它采集數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在PCMCI卡中，供事后處理，即在室內(nèi)用變形觀測數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并做精度評定。讀取平差成果中的點(diǎn)位坐標(biāo)加入變形觀測數(shù)據(jù)庫，并對多期成果進(jìn)行比較、相鄰兩次觀測結(jié)果比較，每期變形觀測結(jié)果與初始值比較和輸出變形量圖表。
大壩、隧道、大橋、地鐵工程和其他大型建筑物的變形監(jiān)測工作中，用徠卡TCA+APSWin系統(tǒng)一般都能滿足要求。但是在某些特殊的臨時(shí)性場合，比如不允許在室外使用計(jì)算機(jī)，也不具備遠(yuǎn)程通信的條件下，選用Monitoring+后處理軟件不失為一種較理想的方法。Monitoring程序的功能比APSWin簡單得多，例如：當(dāng)某一測點(diǎn)測量失敗，不能復(fù)測該點(diǎn)，只能由人工臨時(shí)修改PointSelect,再補(bǔ)測該點(diǎn)，直至測量成功。它也沒有容差限制，沒有實(shí)時(shí)的圖形顯示等等。這些都可以在以后的版本中仿照APSWin的功能加以改進(jìn)?？偟膩碚f，Monitoring的功能已能滿足監(jiān)測的基本要求，尤其是在無法使用電腦的特殊情況下，Monitoring不失為一個(gè)相當(dāng)方便實(shí)用的程序。
3、結(jié)語
在新技術(shù)高速發(fā)展的當(dāng)今，大地測量變形監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)具有廣泛的推廣應(yīng)用前景，有巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。尤其是已具有當(dāng)今國際先進(jìn)水平的APSWin+MRDiff自動(dòng)極坐標(biāo)實(shí)時(shí)差分監(jiān)測系統(tǒng)，已在三屯河水庫大壩外部變形監(jiān)測、小浪底工程外部變形監(jiān)測等工程中得到廣泛應(yīng)用，并在使用過程中顯示了很大的優(yōu)越性，取得了十分顯著的技術(shù)和社會(huì)效益。