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[摘要] 为了检测高炉的安全,采用全站仪利用其无棱镜及储存功能,提出了高炉倾斜观测的新方法,并对测量精度进行了分析,证明了该方法的可靠性。
[关键词] 高炉倾斜观测全站仪
[Abstract] In order to detect the safety of blast furnace,Miriam total station to features without prism and saving,The blast furnace is tilted to the new method of observation and measurement accuracy are analyzed to prove the reliability of the method。
[Key word] blast furnacetilt obserrationtotal station
1、前言
高炉处于厂矿中,复杂的附属结构限制了观测条件,常用的观测方法如投影法、测水平角法很难实施,本文介绍利用徕卡TCR1101全站仪对高炉的倾斜观测的一种方法。
2、控制网及观测点的布设
为了测定高炉底部圆心和高炉顶部圆心,需布置控制网,并对控制点进行精确平差。在高炉的底部和顶部各均匀分布标志三个观测点。
3、高炉底部、顶部中心坐标测定
(1)如图1,在控制点A安置全站仪,输入测站A点坐标高程等数据,后视控制点B,输入方向值,确认后测出B点坐标,核对B坐标确定符合要求。
(2)利用无棱镜观测高炉上标志观测点P,并储存全站仪PC卡。
(3)重复上述过程,依次测出高炉底部和顶部的各标志观测点。
(4)把储存数据传输到计算机中,利用CASS成图软件,计算出圆心坐标。
4、高炉倾斜观测的计算
高炉主体的倾斜是指顶部相对于低部的水平位移,一般用倾斜度、倾斜率和倾斜方向来衡量,低部中心坐标为(x1,y1),顶部中心坐标为(x2,y2),倾斜度δ为
δ= (x2- x1)2+(y2- y1)2
倾斜方向为α=arctan(x2- x1)/(y2- y1)
倾斜率为i=(s/H)ρ″
5、高炉倾斜测量的精度分析
5.1三点测定圆心坐标的精度分析
三个测量点的位置只要不在一条直线上,如图2所示,就可以得到圆心坐标的测量结果。
(a,b)为圆心坐标,(x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3)分别为三个测量点坐标,公式为:
a=[(x12+y12)(y2-y3)+(x22+y22)(y3-y1)+(x22+y32)(y1-y2)] /2[y1(x3-x2)+ y2(x1-x3)+ y3(x2-x1)]
b=[(x12+y12)(x3-x2)+(x22+y22)(x1-x3)+(x22+y32)(x2-x1)] /2[y1(x3-x2)+ y2(x1-x3)+ y3(x2-x1)]
设m0为圆心的中误差,m为每个测量点的中误差,бa/бx 是函数对变量x的偏导数,a,b的中误差分别为:
ma= (бa/бx1)2+(бa/бx2)2+(бa/бx3)2+(бa/бy1)2+(бa/бy2)2+(бa/бy3)2 m
mb= (бb/бx1)2+(бb/бx2)2+(бb/бx3)2+(бb/бy1)2+(бb/бy2)2+(бb/бy3)2 m
m0=ma2+ mb2
假设A点坐标为(R,0),B点坐标为(Rcosθ,Rsinθ),C点坐标为(Rcosφ,Rsinφ),取a=b=0,则有:
m0=ma2+ mb2=[6-2cos(φ-θ)-2cosθ-2cosφ]/[sinθ-sinφ+sin(φ-θ)]2 m
令бm0/бθ=0得到θ=φ/2时m0有极小值。这时有:
m0= (6-4cosφ/2-2cosφ)/(2sinφ/2-sinφ)2 m
当φ=240°m0有极小值,即A、B、C三点均匀分布时m0有极小值为m0=2/3m
5.2测量观测点的精度分析
全站仪无棱镜状态测定观测点P如图1,P点坐标:
xp=xA+s*cosa
yp=yA+s*sina
则m xp2=cos2ams2+s2sin2ama2
m yp2=sin2ams2+s2cos2ama2
mp=m xp2+ m yp2 =s2ma2+ms2
假设S为50米,则mp=502×22/2000002+0.00112=1.2mm
m0=2/3m=0.8mm
6、结论
(1)应用徕卡TCR1101全站仪利用上述方法测定高炉倾斜是实用可行的方法,解决了厂矿中测量观测条件的限制问题,并可以达到很高的精度要求。
(2)充分利用全战仪无棱镜功能和CAD软件,方便迅速的完成工作。
(3)还可采用均匀分布6个观测点,进一步提高观测精度。
参考文献:
[1] 邹锋 坐标测量法中圆参数测量不确定度的研究2004年6月 合肥工业大学
[关键词] 高炉倾斜观测全站仪
[Abstract] In order to detect the safety of blast furnace,Miriam total station to features without prism and saving,The blast furnace is tilted to the new method of observation and measurement accuracy are analyzed to prove the reliability of the method。
[Key word] blast furnacetilt obserrationtotal station
1、前言
高炉处于厂矿中,复杂的附属结构限制了观测条件,常用的观测方法如投影法、测水平角法很难实施,本文介绍利用徕卡TCR1101全站仪对高炉的倾斜观测的一种方法。
2、控制网及观测点的布设
为了测定高炉底部圆心和高炉顶部圆心,需布置控制网,并对控制点进行精确平差。在高炉的底部和顶部各均匀分布标志三个观测点。
3、高炉底部、顶部中心坐标测定
(1)如图1,在控制点A安置全站仪,输入测站A点坐标高程等数据,后视控制点B,输入方向值,确认后测出B点坐标,核对B坐标确定符合要求。
(2)利用无棱镜观测高炉上标志观测点P,并储存全站仪PC卡。
(3)重复上述过程,依次测出高炉底部和顶部的各标志观测点。
(4)把储存数据传输到计算机中,利用CASS成图软件,计算出圆心坐标。
4、高炉倾斜观测的计算
高炉主体的倾斜是指顶部相对于低部的水平位移,一般用倾斜度、倾斜率和倾斜方向来衡量,低部中心坐标为(x1,y1),顶部中心坐标为(x2,y2),倾斜度δ为
δ= (x2- x1)2+(y2- y1)2
倾斜方向为α=arctan(x2- x1)/(y2- y1)
倾斜率为i=(s/H)ρ″
5、高炉倾斜测量的精度分析
5.1三点测定圆心坐标的精度分析
三个测量点的位置只要不在一条直线上,如图2所示,就可以得到圆心坐标的测量结果。
(a,b)为圆心坐标,(x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3)分别为三个测量点坐标,公式为:
a=[(x12+y12)(y2-y3)+(x22+y22)(y3-y1)+(x22+y32)(y1-y2)] /2[y1(x3-x2)+ y2(x1-x3)+ y3(x2-x1)]
b=[(x12+y12)(x3-x2)+(x22+y22)(x1-x3)+(x22+y32)(x2-x1)] /2[y1(x3-x2)+ y2(x1-x3)+ y3(x2-x1)]
设m0为圆心的中误差,m为每个测量点的中误差,бa/бx 是函数对变量x的偏导数,a,b的中误差分别为:
ma= (бa/бx1)2+(бa/бx2)2+(бa/бx3)2+(бa/бy1)2+(бa/бy2)2+(бa/бy3)2 m
mb= (бb/бx1)2+(бb/бx2)2+(бb/бx3)2+(бb/бy1)2+(бb/бy2)2+(бb/бy3)2 m
m0=ma2+ mb2
假设A点坐标为(R,0),B点坐标为(Rcosθ,Rsinθ),C点坐标为(Rcosφ,Rsinφ),取a=b=0,则有:
m0=ma2+ mb2=[6-2cos(φ-θ)-2cosθ-2cosφ]/[sinθ-sinφ+sin(φ-θ)]2 m
令бm0/бθ=0得到θ=φ/2时m0有极小值。这时有:
m0= (6-4cosφ/2-2cosφ)/(2sinφ/2-sinφ)2 m
当φ=240°m0有极小值,即A、B、C三点均匀分布时m0有极小值为m0=2/3m
5.2测量观测点的精度分析
全站仪无棱镜状态测定观测点P如图1,P点坐标:
xp=xA+s*cosa
yp=yA+s*sina
则m xp2=cos2ams2+s2sin2ama2
m yp2=sin2ams2+s2cos2ama2
mp=m xp2+ m yp2 =s2ma2+ms2
假设S为50米,则mp=502×22/2000002+0.00112=1.2mm
m0=2/3m=0.8mm
6、结论
(1)应用徕卡TCR1101全站仪利用上述方法测定高炉倾斜是实用可行的方法,解决了厂矿中测量观测条件的限制问题,并可以达到很高的精度要求。
(2)充分利用全战仪无棱镜功能和CAD软件,方便迅速的完成工作。
(3)还可采用均匀分布6个观测点,进一步提高观测精度。
参考文献:
[1] 邹锋 坐标测量法中圆参数测量不确定度的研究2004年6月 合肥工业大学