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user: 3. MetroIn_DPM系统在加油站罩棚形变监测中的应用研究 在我矿三采区中部建有一加油站，该站的罩棚为平板网架结构、独立悬臂柱支承。四根支柱为钢筋 Table 3 Comparison of partial solutions of common point conversion value 点号 4~5 m处解算的公共点坐标 10~12 m处转换后公共点坐标 公共点转换差值 RMS X (mm) Y (mm) Z (mm) X (mm) Y (mm) Z (mm) ΔX (mm) ΔY (mm) ΔZ (mm) (mm) 1 18.9800 3104.1560 990.3580 18.7793 3104.2187 990.0761 0.2007 0.0627 0.2819 0.2030 2 −22.6000 1668.2760 430.5300 −22.6769 1668.3883 430.4938 0.0769 0.1123 0.0362 0.0813 3 2336.2480 3251.6000 1329.0500 2336.3600 3251.4810 1328.8781 0.1120 0.1190 0.1719 0.1369 4 2327.7020 1639.7240 773.3380 2327.8745 1639.6703 773.5032 0.1725 0.0537 0.1652 0.1413 5 2295.7490 335.9600 325.0500 2295.8144 336.1359 324.9843 0.0654 0.1759 0.0657 0.1147 6 −2144.5640 1691.9690 1116.0420 −2144.5531 1691.9635 1115.8120 0.0109 0.0055 0.2300 0.1329 7 234.7820 2907.1260 906.1620 234.5665 2907.0485 906.1788 0.2155 0.0775 0.0168 0.1325 8 −5.8990 2343.9490 659.9530 −5.9966 2343.9206 659.9866 0.0976 0.0284 0.0336 0.0618 9 −11.7690 1944.5620 522.3220 −11.8111 1944.6548 522.4052 0.0421 0.0928 0.0832 0.0759 10 133.2970 1544.8990 375.8640 133.2546 1544.9582 375.9439 0.0424 0.0592 0.0799 0.0624 11 −23.0480 1271.3160 294.5360 −23.0730 1271.4560 294.6081 0.0250 0.1400 0.0721 0.0920 12 −38.0620 938.7580 181.3990 −38.1189 938.9145 181.4143 0.0569 0.1565 0.0153 0.0965 13 186.7540 165.8480 −102.9300 186.7731 166.0939 −102.8305 0.0191 0.2459 0.0995 0.1535 14 2339.7790 2493.9490 1071.8980 2339.9297 2493.8480 1071.9729 0.1507 0.1010 0.0749 0.1133 15 2328.6470 1063.2530 581.5850 2328.6974 1063.3046 581.7483 0.0504 0.0516 0.1633 0.1030 16 2379.7390 838.6000 497.4200 2379.7032 838.6195 497.5243 0.0358 0.0195 0.1043 0.0646 17 2327.7760 567.4000 413.1090 2327.8004 567.5039 413.2701 0.0244 0.1039 0.1611 0.1115 18 2615.7290 −34.8810 173.5850 2615.7980 −34.6067 173.5002 0.0690 0.2743 0.0848 0.1704 19 2337.4520 3741.1430 1489.7160 2337.4675 3740.9806 1489.6521 −0.0155 0.1624 0.0639 0.1011 20 2575.4290 3309.3760 1337.9460 2575.5282 3309.1915 1338.0257 −0.0992 0.1845 −0.0797 0.1293 最大值 0.2155 0.2459 0.2819 0.2030 平均值 0.1005 0.1231 0.1128 0.1275 表3. 公共点转换值部分解算结果的对比 混凝土结构，支柱间距为14 m，罩棚边沿超出支柱为5 m，棚高为8 m。该建筑物抗变形能力较差，当地表倾斜量较大时极易造成罩棚整体失稳倒塌，而曲率及水平变形会造成罩棚的四角锥网架的受力变化以及输油管道的断裂。在加油站西侧、南侧及下部布设有多个全采工作面及宽条带工作面，根据地表变形预计，加油站处地表最大倾斜达到8 mm/m，最大水平变形达到6 mm/m。为确保加油站安全，在采动前对加油站罩棚进行了加固，将四根支柱改为可调整高度的钢架结构，当罩棚倾斜时通过调整支柱高度进行纠偏。为及时掌握罩棚的倾斜状况，需对其进行形变测量。加油站罩棚形变测量采用MetroIn_DPM系统实施。 3.1. 监测点的布设 将编码标志和圆形测量标志布设在加油站罩棚及支柱表面，分别在各支柱相互垂直的两个侧立面及罩棚的顶部上下边缘粘贴反光标志点作为测量点。测量点布设示意图见图3。该标志可同时作为经纬仪测量系统和数字工业摄影测量系统的观测目标。布设时，编码标志和圆形测量标志交替粘贴。加油站 Table 4 Measurement results and accuracy of Axyz/MTM theodolite industrial measurement syste 点号 经纬仪第一次测量结果 精度 (mm) 经纬仪第二次测量结果 精度 (mm) X (mm) Y (mm) Z (mm) X (mm) Y (mm) Z (mm) 1 8100.3420 −9167.1250 3415.3720 0.0349 −2647.8040 9406.6640 3403.0930 0.0197 2 7968.2010 −9163.8140 388.0220 0.0122 −2516.8980 9389.3520 375.4930 0.0243 3 5597.4570 −9706.4650 3151.0890 0.0395 −101.4140 9674.3570 3138.7640 0.0016 4 5626.9030 −9761.2910 1610.3910 0.0239 −124.5880 9731.5370 1598.0840 0.0111 5 3285.8700 −9369.1720 1712.9730 0.0203 2160.7270 9090.3570 1700.6190 0.0259 6 839.0150 −9996.3720 1721.9210 0.0069 4660.9410 9451.6510 1709.6340 0.0272 7 −1525.5170 −9598.4490 3278.7590 0.0002 6969.7900 8802.5630 3266.8200 0.0315 8 −1507.3340 −9598.1450 1715.3790 0.0244 6951.0420 8804.1950 1703.0050 0.0002 9 −1494.7320 −9595.3440 347.9570 0.0043 6938.4510 8802.8890 335.6350 0.0232 10 8077.2080 −9171.1440 3807.8210 0.0259 −2624.2610 9408.1081 3795.4340 0.0298 11 8141.0890 −9164.0400 3199.4920 0.0276 −2688.7740 9408.1360 3187.3530 0.0090 12 8164.0330 −9161.1230 2917.4800 0.0365 −2711.9940 9407.8680 2905.2550 0.0206 13 8142.4540 −9160.9730 2383.3560 0.0119 −2690.4572 9405.2627 2371.1020 0.0333 14 7766.2890 −9176.5890 1843.9230 0.0179 −2314.8830 9380.8150 1831.7000 0.0231 15 7975.9860 −9162.9370 103.7910 0.0038 −2524.6670 9389.4950 91.1820 0.0219 16 5634.7330 −9788.6730 4019.3370 0.0375 −129.7530 9760.0398 4007.2770 0.0115 17 5626.1280 −9786.0520 3468.4900 0.0471 −121.4660 9756.7130 3456.2530 0.0010 18 5618.1780 −9765.6858 1901.6310 0.0293 −115.6040 9735.5260 1889.2350 0.0353 19 5469.7190 −9768.4610 1476.8530 0.0026 32.1637 9722.5124 1464.3280 0.0319 20 5624.6130 −9759.0600 1190.7810 0.0014 −122.8550 9729.3970 1178.4150 0.0215 21 5637.0260 −9755.8165 839.1470 0.0292 −135.3540 9727.8830 826.6180 0.0045 22 5557.0290 −9754.4890 253.7290 0.0366 −56.0910 9717.7200 241.2220 0.0160 23 5406.0490 −9763.3760 17.1370 0.0217 94.8670 9710.5760 4.6060 0.0386 24 3049.8750 −9381.8260 3477.5530 0.0092 2396.7053 9078.1299 3465.4199 0.0338 25 3280.0310 −9369.7640 2618.0880 0.0252 2166.6830 9090.8120 2605.8280 0.0218 26 3288.1700 −9368.6790 2020.4690 0.0238 2158.4697 9090.7784 2008.0857 0.0154 27 3280.9760 −9359.5670 1105.5150 0.0277 2164.6390 9080.9320 1093.0780 0.0327 28 3227.9620 −9363.5690 866.1280 0.0383 2217.7720 9079.5670 853.6410 0.0225 29 3178.8040 −9370.1320 117.2670 0.0193 2267.3590 9080.7530 104.7690 0.0390 30 833.2920 −9933.1730 2778.0860 0.0144 4659.8574 9388.4920 2766.0000 0.0233 最大值 0.0471 最大值 0.0390 平均值 0.0218 平均值 0.0217 表4. Axyz/MTM经纬仪工业测量系统测量结果及精度 图3. 加油站罩棚测量点布设示意图 Table 5 Difference and precision of common points after conversio 点号 公共点转换差值 RMS (mm) 点号 公共点转换差值 RMS (mm) ΔX (mm) ΔY (mm) ΔZ (mm) ΔX (mm) ΔY (mm) ΔZ (mm) 1 0.0157 0.0248 0.0288 0.0237 17 0.0737 0.0842 0.0608 0.0735 2 0.0686 0.0263 0.0640 0.0563 18 0.0556 0.0651 0.0006 0.0494 3 0.0241 0.0112 0.0011 0.0154 19 0.0877 0.0313 0.0746 0.0689 4 0.0273 0.0633 0.1083 0.0741 20 0.0704 0.0928 0.0753 0.0801 5 0.0270 0.0682 0.0671 0.0574 21 0.0740 0.0366 0.0655 0.0608 6 0.0177 0.0755 0.0262 0.0473 22 0.0403 0.0274 0.0083 0.0285 7 0.0538 0.0212 0.0290 0.0373 23 0.0180 0.0319 0.0209 0.0243 8 0.0742 0.0543 0.0477 0.0598 24 0.0299 0.0372 0.0743 0.0510 9 0.0910 0.0611 0.0891 0.0816 25 0.0733 0.0780 0.1050 0.0866 10 0.0238 0.0362 0.0042 0.0251 26 0.0421 0.0230 0.0188 0.0297 11 0.0292 0.0117 0.0282 0.0244 27 0.0251 0.0976 0.0225 0.0596 12 0.0275 0.0227 0.0215 0.0240 28 0.0230 0.0218 0.0140 0.0200 13 0.0408 0.0372 0.0418 0.0400 29 0.0214 0.0689 0.0197 0.0432 14 0.0208 0.0360 0.0757 0.0499 30 0.0106 0.0391 0.0692 0.0463 15 0.0266 0.0738 0.0017 0.0453 平均值 0.0390 0.0418 0.0435 0.0448 16 0.0566 0.0450 0.0620 0.0550 最大值 0.0910 0.0755 0.1083 0.0816 表5. 转换后公共点差值及精度 罩棚各面共布设134个点状编码标志，76个圆形测量点标志。 3.2. MetroIn_DPM数字工业摄影测量系统监测方案实施 由于加油站罩棚边缘距离支柱5 m，加油站罩棚8 m高。为了同时拍到支柱及罩棚顶部的标志点，拍摄位置必须距离定向靶20 m左右。通过实验筛选将相机光圈调到5.6，相机快门速度定为1/400，闪光 Table 6 Difference between Axyz/MTM system and MetroIn_DPM system coordinates after conversio 点号 公共点转换差值 RMS (mm) 点号 公共点转换差值 RMS (mm) ΔX (mm) ΔY(mm) ΔZ (mm) ΔX (mm) ΔY (mm) ΔZ (mm) 1 −0.0835 0.1457 −0.0625 0.1035 17 0.0668 0.3724 0.3380 0.2929 2 −0.0313 0.4916 −0.0397 0.2853 18 0.0548 0.5466 0.2794 0.3558 3 −0.0926 −0.0279 0.0794 0.0722 19 0.0961 0.0133 0.3291 0.1981 4 0.0005 0.1115 −0.2007 0.1326 20 −0.0396 0.3525 0.1458 0.2214 5 0.0054 0.2646 −0.0145 0.1530 21 −0.0465 0.2870 0.1198 0.1816 6 0.0226 −0.1807 0.0641 0.1115 22 −0.1200 −0.3466 −0.1480 0.2284 7 0.0285 0.4385 −0.0217 0.2540 23 −0.0171 −0.0502 0.0087 0.0310 8 0.2023 0.1045 −0.2422 0.1919 24 0.0556 0.0539 0.1532 0.0991 9 −0.0040 0.0221 −0.0278 0.0206 25 0.0211 −0.0399 0.0792 0.0526 10 −0.1097 −0.0765 0.1627 0.1216 26 0.1166 −0.4801 0.1137 0.2927 11 −0.0309 0.0937 0.0964 0.0796 27 −0.0195 −0.2203 0.1155 0.1441 12 −0.0425 −0.0791 −0.0059 0.0520 28 −0.2016 0.0149 −0.1530 0.1464 13 0.0186 0.1914 −0.0024 0.1110 29 −0.0423 0.3636 0.1222 0.2228 14 −0.4432 −0.2292 0.0403 0.2890 30 −0.2029 0.2500 0.2229 0.2261 15 −0.1156 −0.0736 −0.2266 0.1529 平均值 −0.0230 0.0747 0.0464 0.1662 16 0.2637 −0.0721 0.0663 0.1624 最大值 −0.4432 0.5466 0.3380 0.3558 表6. 转换后Axyz/MTM系统与MetroIn_DPM系统坐标的差值 图4. 加油站罩棚测量点立体图 灯曝光强度为1/4。拍摄时间选择在夜晚进行。 由于加油站体积较大，需要安置三次定向靶，分三个面进行拍摄，各面应尽量对转角处测量点进行拍摄测量，作为后期坐标转换的公共点。拍摄时每个面水平方向设12个摄站，垂直方向借助10 m人字形竖梯设3个摄站，共分36个摄站进行拍摄。为确保各拍摄面的三维坐标转换精度，在场地内部安置了多个公共点，点上设置了反光球作为目标点。使用MetroIn_DPM软件对拍摄的像片进行扫描、定向、匹配，导入基准尺后并对其进行平差解算，得出测量点的三维坐标。 3.3. 加油站形变趋势 将测得的所有点的三维坐标导入Matlab软件后得到罩棚各点位立体图(图4)。 因为主要检测罩棚顶部的倾斜，因此只需分析其Z轴坐标。图5为罩棚北面上边缘和下边缘编码标志点及测量点的折线图。 检测结果表明北面罩棚上下边缘测量点高程从东到西逐渐降低，东西两侧高程相差56.248 mm。南面罩棚上下边缘测量点高程也是从东到西逐渐降低，东西高程相差45.269 mm。东面罩棚上下边缘测量点高程从南到北逐渐降低，南北两端高差为37.762 mm。西面罩棚上下边缘测量点高程也是从南到北逐渐降低，南北两端高差为68.947 mm，顶棚出现弯曲。由此可见，加油站的整体是往西北方向倾斜，东南方向较高，西北方向较低。东南角比西北角高102.074 mm。根据东南角与西北角的三维坐标计算出两点间的距离为42992.399 mm，由此得出加油站罩棚的倾斜为2.4 mm/m。 图5. 罩棚北面上边缘及下边缘测量点折线图 对于加油站支柱的倾斜情况，只需要分析在各面设站测得的测量点X轴坐标即可。通过分析加油站支柱上测量点X轴坐标，发现各支柱均向西北方向倾斜。其中东南支柱倾斜最大，向北倾斜5.698 mm/m，向西倾斜2.788 mm/m。