本发明专利技术公开了一种基于虚拟中心点的基坑水平位移自动化监测方法及系统，该基于虚拟中心点的基坑水平位移自动化监测方法包括：基于当前基坑的位置分别确认现场监测的布置点位，构建基坑几何特征，计算各监测点到其对应基坑虚拟中心点的平面距离，将计算得到的平面距离归算到对应的垂直基坑边线方向上；根据监测点所属的基坑边线类型计算水平位移监测点相应的水平位移值。本发明专利技术通过设立合适的虚拟中心点，大大简化了监测点水平位移值的计算过程和监测点变形方向的判定条件，同时在不增加算法复杂度的前提下给出了弧形边线基坑的水平位移计算公式，较好的解决了弧形边线上水平位移值的计算难题。值的计算难题。值的计算难题。
【技术实现步骤摘要】
基于虚拟中心点的基坑水平位移自动化监测方法及系统
[0001]本专利技术涉及基坑勘察
，尤其涉及一种基于虚拟中心点的基坑水平位移自动化监测方法及系统。
技术介绍
[0002]传统基坑监测过程中，支护结构顶部水平位移监测一般采用人工多次搬站的形式利用小角法、视准线等方法对基坑每条边线进行逐一监测，而利用高精度全站仪自动化监测技术，即可实现通过建立基坑平面控制网，设置强制对中观测墩的方式进行全站仪自动化监测，大大降低了人工成本并提高了观测精度和实时性。而在基坑全站仪自动化监测中，由于架站点固定，设置的观测零方向很难再满足与基坑(特别是形状不规则的基坑)每条边线都正交，因此如何准确地将全站仪测得的监测点坐标转换成水平位移值显得尤为重要。
[0003]专利文献1：中国专利技术专利文件授权公告号CN103526783A。
[0004]上述专利文献1，虽然构建了与基坑开挖线平行的虚拟基准线，通过求解监测点到虚拟基准线的距离来计算监测点的水平位移值，但是判断监测点变形方向计算过程复杂、计算效率较低。因此如何快速判断监测点变形方向成为本专利技术欲改进的目的之一。
[0005]其次，专利文献1所述计算方法无法求解圆弧段基坑边线上的监测点水平位移值，当基坑边线为圆弧形时，相应的虚拟基准线也为圆弧形，弧线段上切线斜率处处不等，此时无法计算监测点与虚拟基准线之间的距离。因此如何快速准确解算圆弧段监测点水平位移值是本专利技术欲改进的目的之二。
技术实现思路
[0006]为了克服现有技术中相关产品的不足，本专利技术提出一种基于虚拟中心点的基坑水平位移自动化监测方法及系统。
[0007]本专利技术提供了一种基于虚拟中心点的基坑水平位移自动化监测方法，包括如下步骤：
[0008]步骤A：基于当前基坑的位置分别确认现场监测的布置点位，包括后视基准点，固定架站点，基坑虚拟中心点，基坑支护结构顶部水平位移监测点以及基坑边线轮廓点，其中，后视基准点位于基坑施工影响范围外的稳固区域，作为基坑平面控制网的基准；固定架站点是在基坑场地内对应设置的强制对中观测墩架设全站仪；基坑虚拟中心点为根据基坑形状在基坑内部中心区域任选的一个或多个中心点；基坑边线轮廓点为沿基坑支护结构边线轮廓处的各个拐点，用于确定基坑的几何形状；根据后视基准点的坐标，建立基坑的平面坐标系，通过后方交会计算出固定架站点的坐标(x
P
,y
P
)；
[0009]步骤B：构建基坑几何特征，利用全站仪对基坑虚拟中心点、基坑边线轮廓点、水平位移监测点分别进行观测，测得各点位相对于固定架站点在水平方向的方位角α，铅锤面内的天顶距V以及斜距S，则相应的点位坐标的计算公式为：
[0010][0011]测得各点位坐标后，根据测点布设及基坑形状对水平位移监测点进行分类；步骤C：计算各监测点到其对应基坑虚拟中心点的平面距离D
i
；
[0012][0013]其中，式中(x
i
,y
i
)为水平位移监测点的平面坐标，(x
O
,y
O
)为其对应基坑虚拟中心点的平面坐标；
[0014]步骤D：根据步骤B的分类结果，将步骤C计算得到的平面距离D
i
归算到对应的垂直基坑边线方向上；
[0015]步骤E：根据监测点所属的基坑边线类型计算水平位移监测点相应的水平位移值，确认当前水平位移监测点是向坑内还是坑外移动。
[0016]在本专利技术的某些实施方式中，步骤E具体包括：
[0017]当水平位移监测点所属的基坑边线类型为直线型时，根据基坑边线的两个端点坐标，分别计算与其对应的基坑虚拟中心点之间的距离，并根据该距离数据得到基坑边线的两个端点与其对应的基坑虚拟中心点之间连线形成的夹角，并得到最终的水平位移监测点与对应的基坑虚拟中心点之间的距离。
[0018]在本专利技术的某些实施方式中，步骤E具体还包括：
[0019]当水平位移监测点所属的基坑边线类型为圆弧型时，水平位移监测点与基坑虚拟中心点之间在垂直于基坑边线上的距离即为两点之间的水平距离。
[0020]本专利技术还提供了一种基于虚拟中心点的基坑水平位移自动化监测系统，应用于上述任一项所述基于虚拟中心点的基坑水平位移自动化监测方法，包括：
[0021]点位定义模块：用于基于当前基坑的位置分别确认现场监测的布置点位，包括后视基准点，固定架站点，基坑虚拟中心点，基坑支护结构顶部水平位移监测点以及基坑边线轮廓点，其中，后视基准点位于基坑施工影响范围外的稳固区域，作为基坑平面控制网的基准；固定架站点是在基坑场地内对应设置的强制对中观测墩架设全站仪；基坑虚拟中心点为根据基坑形状在基坑内部中心区域任选的一个或多个中心点；基坑边线轮廓点为沿基坑支护结构边线轮廓处的各个拐点，用于确定基坑的几何形状；根据后视基准点的坐标，建立基坑的平面坐标系，通过后方交会计算出固定架站点的坐标(x
P
,y
P
)；
[0022]点位观测模块：用于构建基坑几何特征，利用全站仪对基坑虚拟中心点、基坑边线轮廓点、水平位移监测点分别进行观测，测得各点位相对于固定架站点在水平方向的方位角α，铅锤面内的天顶距V以及斜距S，则相应的点位坐标的计算公式为：
[0023][0024]测得各点位坐标后，根据测点布设及基坑形状对水平位移监测点进行分类；
[0025]平面距离计算模块：用于计算各监测点到其对应基坑虚拟中心点的平面距离D
i
；
[0026][0027]其中，式中(x
i
,y
i
)为水平位移监测点的平面坐标，(x
O
,y
O
)为其对应基坑虚拟中心
点的平面坐标；
[0028]水平位移值计算模块：用于根据点位观测模块分类结果，将平面距离计算模块计算得到的平面距离D
i
归算到对应的垂直基坑边线方向上；以及根据监测点所属的基坑边线类型计算水平位移监测相应的水平位移值，确认当前水平位移监测点是向坑内还是坑外移动。
[0029]在本专利技术的某些实施方式中，所述水平位移值计算模块具体用于：
[0030]当水平位移监测点所属的基坑边线类型为直线型时，根据基坑边线的两个端点坐标，分别计算与其对应的基坑虚拟中心点之间的距离，并根据该距离数据得到基坑边线的两个端点与其对应的基坑虚拟中心点之间连线形成的夹角，并得到最终的水平位移监测点与对应的基坑虚拟中心点之间的距离。
[0031]在本专利技术的某些实施方式中，所述水平位移值计算模块还用于：
[0032]当水平位移监测点所属的基坑边线类型为圆弧型时，水平位移监测点与基坑虚拟中心点之间在垂直于基坑边线上的距离即为两点之间的水平距离。
[0033]与现有技术相比，本专利技术有以下优点：
[0034]1、利用基坑内部固定虚拟的中心点来计算测点到中心点的距离，保证了本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟中心点的基坑水平位移自动化监测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤A：基于当前基坑的位置分别确认现场监测的布置点位，包括后视基准点(1)，固定架站点(2)，基坑虚拟中心点(3)，基坑支护结构顶部水平位移监测点(4)以及基坑边线轮廓点(5)，其中，后视基准点(1)位于基坑施工影响范围外的稳固区域，作为基坑平面控制网的基准；固定架站点(2)是在基坑场地内对应设置的强制对中观测墩架设全站仪；基坑虚拟中心点(3)为根据基坑形状在基坑内部中心区域任选的一个或多个中心点；基坑边线轮廓点(5)为沿基坑支护结构边线轮廓处的各个拐点，用于确定基坑的几何形状；根据后视基准点(1)的坐标，建立基坑的平面坐标系，通过后方交会计算出固定架站点(2)的坐标(x
P
,y
P
)；步骤B：构建基坑几何特征，利用全站仪对基坑虚拟中心点(3)、基坑边线轮廓点(5)、水平位移监测点(4)分别进行观测，测得各点位相对于固定架站点(2)在水平方向的方位角α，铅锤面内的天顶距V以及斜距S，则相应的点位坐标的计算公式为：测得各点位坐标后，根据测点布设及基坑形状对水平位移监测点(4)进行分类；步骤C：计算各水平位移监测点(4)到其对应基坑虚拟中心点(3)的平面距离D
i
；其中，式中(x
i
,y
i
)为水平位移监测点(4)的平面坐标，(x
O
,y
O
)为其对应基坑虚拟中心点(3)的平面坐标；步骤D：根据步骤B的分类结果，将步骤C计算得到的平面距离D
i
归算到对应的垂直基坑边线方向上；步骤E：根据监测点所属的基坑边线类型计算水平位移监测点(4)相应的水平位移值，确认当前水平位移监测点(4)是向坑内还是坑外移动。2.根据权利要求1所述的基于虚拟中心点的基坑水平位移自动化监测方法，其特征在于，步骤E具体包括：当水平位移监测点(4)所属的基坑边线类型为直线型时，根据基坑边线的两个端点坐标，分别计算与其对应的基坑虚拟中心点(3)之间的距离，并根据该距离数据得到基坑边线的两个端点与其对应的基坑虚拟中心点(3)之间连线形成的夹角，并得到最终的水平位移监测点(4)与对应的基坑虚拟中心点(3)之间的距离。3.根据权利要求1所述的基于虚拟中心点的基坑水平位移自动化监测方法，其特征在于，步骤E具体还包括：当水平位移监测点(4)所属的基坑边线类型为圆弧型时，水平位移监测点(4)与基坑虚拟中心点(3)之间在垂直于基坑边线上的距离即为两点之间的水平距离。4.一种基于虚拟中心点的基坑水平位移自动化监测系统，应用于权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：余斌，王甫强，李虎，柯洋，孙浩，郭鹏，朱齐，
申请(专利权)人：武汉市勘察设计有限公司，
类型：发明
国别省市：
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