АВТОМАТИЗИРАНА ОБРАБОТКА НА ГЕОДЕЗИЧЕСКИТЕ НАБЛЮДЕНИЯ НА

ДЕФОРМАЦИИ

Методи Г. Маждраков, Добриян М. Бенов

1836, СОФИЯ. Ж.К. ЛЕВСКИ ЗОНА Г, БЛ. 34, ВХ. Г, АП. 110.

E-MAIL: DBENOV@BENOV-ENGINEERING.COM

AUTOMATED TREATMENT OF GEODETIC OBSERVATIONS OF DEFORMATIONS

Metodi G. Mazhdrakov, Dobriyan M. Benov

ABSTRACT

The results of the geodetic observations of the deformations can be proceeded in two ways – for all fixed datum

from the observation station for two and more dates. Both ways give different information of the process. The

processing of the entire observation between the vectors of shifting neighbor fixed datum to be analyzed. It also

permits to be traced out the behavior of the object. With the processing of data for one fixed datum or a group of

fixed datum is traced out the behavior of typical points from the object for longer period of time.

Deformations, geodetic observations, automated processing.

Две обстоятелства правят автоматизираната обработка особено ефективна

при геодезическото наблюдаване на деформации:

1) Голямото количество данни, събирани по сходна методика в

продължителен период от време, и

2) Важното значение на геодезическите измервания за изучаване и

управление на деформационните процеси.

Поради тези причини, в Автоматизираната Система за Маркшайдерско

Осигуряване (известна със съкращението АСМО™, [1]) са включени и модули

за автоматизирана обработка на геодезическите наблюдения на деформации.

Ще отбележим, че в контекста на инженерната геодезия, понятието

„деформация” се използва условно [2]. По същество, с геодезическите

измервания периодично се определя положението на система от точки,

наричани наблюдавани или контроли репери, и така се намират векторите на

тяхното евентуално преместване. А както е известно, преместването само по

себе си не представлява деформация.

Основните параметри на геодезическите измервания са разполагането на

реперите, видът (посоката) на определяните вектори, точността и честотата на

измерванията. Те, заедно с характеристиките на съоръжението и/или околната

среда и наличните технически средства, дефинират различните технологии за

наблюдаване на деформации.

Фигура 1 е обобщена оперограма за обработката на резултатите от

геодезическите наблюдения на деформации. Измерванията се извършват на

дата D. Първичните данни подлежат на специфична обработка (БЛОК А), в

зависимост от технологията на измерване – от изравняване на ъглово-линейни и

височинни мрежи до пресмятане на средно-аритметични стойности.

Получените резултати, заедно с резултатите от предишните измервания, се

организират в база от данни (БД). От тях в БЛОК В се определят векторите на

преместване и други характеристики на процеса.

Фигура 1

Въпреки, че в АСМО™ са включени и програми, които осигуряват

изчисленията от БЛОК А, по-подробно ще разгледаме програмното решение на

БЛОК В.

Алгоритъмът е съставен въз основа на следните принципи:

1) Относителна независимост на формулния апарат от технологията на

измерване;

2) Подготовка за обработване на данните в по-следващия блок;

3) Обхващане на повече възможни решения (възможно е и разширяване,

без особена доработка на програмното осигуряване);

4) Удобство за работа и прегледно представяне на резултатите.

За управление на обработката е приета класификация на измерванията,

основана на два признака. Първият е разположението на вектора на

преместване – по зададена линия (1-D), в равнина (2-D) или в пространството

(3-D); времето се разглежда като независима координата, в която се развива

процесът. Вторият признак е видът на данните, които се получават след

изпълнение на БЛОК А – дължини (S), ъгли (), коти (H), равнинни координати

(X и Y). Във всички случаи, освен в случая (3-D), е необходимо да бъдат

известни приблизителните координати на реперите (X0, Y0). Операторът избира

схемата на специално меню и посочва мястото на входните данни в БД.

Резултатите от БД могат да бъдат обработени по два начина – за всички

репери от наблюдателната станция за две дати, и за един или група репери за

две или повече дати. Двата подхода дават различна информация за процеса.

Обработката на цялата наблюдателна станция позволява да се анализират

разликите между векторите на съседните репери (същинските деформации) и да

се проследи цялостното поведение на наблюдавания обект.

За пример ще разгледаме определянето на преместванията като разлика от

измерени дължини. Най-често в този случай наблюдаваните репери се

разполагат в профилна линия достатъчно близка до вертикална равнина, която е

по посоката на очакваните максимални премествания или е перпендикулярна на

тази посока. Началото на измерената дължина се приема за неподвижно.

Дължините могат да се измерват както по посока на профилната линия

(надлъжно), така в посока строго или приблизително перпендикулярно на нея

(напречно). В приетата символика на входа на програмата това се означава с 1-

D S→ или 1-D S↑.

И в двата случая се изчисляват [3, 4]:

векторът на преместване на репер i (i = 1, 2, …, n) за периода 0-t

)1(,0 mmSSS i

t

ii

където 0

iS и t

iS са дължините до репера i в началото и края на

наблюдавания период;

скоростта на преместване

)2(, dmmd

SV i

i

където d е броят на дните в периода;

посочният ъгъл, който зависи от схемата на наблюдаваните дължини –

при надлъжна той съвпада с посочния ъгъл на профилната линия, а при

напречна е перпендикулярен на него.

При надлъжно измерване се изчисляват:

деформацията на съоръжението (терена) между два репера (изменение

на размери)

)3(,1,1 mmSSS iiii

при 0,1 iiS процесът е разтягане, а при 0,1 iiS – свиване;

относителните хоризонтални деформации в участъка

)4(,,1

mmmS

Ss

ii

където S е разстоянието между реперите.

При напречно измерване се определят:

разликите в преместването на отделните участъци на наблюдавания

обект по формула (3);

получената кривина (изменение на форма)

)5(,1,

1

,1

1 mmmL

SS

L

SSK

ii

ii

ii

ii

където L е приблизително разстояние между реперите.

Със обработката на данните за един или група репери за две и повече

дати, се проследява поведението на характерни точки от обекта за по-

продължителен период от време. Изчисляват се основно две характеристики –

големина, респ. посока на преместването на репера, и скоростта на движение.

Изходната информация се представя таблично, напр. табл. 1 и табл. 2 и

графично, напр. фиг. 2 и фиг. 3.

Таблица 1

Наблюдателна станция 1000

Номер Дата Хор.

деформ.,

[mm]

Скорост,

[mm/d]

Разлика,

[mm]

Относ. разл.,

[mm/m]

Посочен ъгъл,

[gon]

R0 15.3.2005 г. 0.0 0.00

R1 15.3.2005 г. 49.0 1.22 49.00 -1.20 97.9

R2 15.3.2005 г. 18.0 0.45 -31.00 -81.46 98.9

R3 15.3.2005 г. 0.0 0.00 -18.00 -18.00 98.5

Таблица 2

Наблюдателна станция 1000

Дата Репер Свив./Разтяг., [mm] Скорост, [mm/d]

38386

R1 49.00 1.22

R3 81.00 2.03

38426

R1 51.00 1.11

R3 59.00 1.28

38472

Фигура 2 Фигура 3

На фиг. 1 е маркиран и БЛОК С, в който геодезическата информация се

съпоставя и тълкува във връзка с проявите на други фактори (природни,

експлоатационни и т.н.). Въз основа на получените геодезически данни и

останалата информация се съставят математически модели, които са основа за

изводи, прогнози и препоръки.

Много е трудно да се състави програма, която да установи закономерности

на деформационния процес за всички условия и всички класове обекти. Във

всеки случай трябва да се има предвид следното.

1) Изследването на деформации е продължителен процес, при който се

съчетава информация от различни източници и с разнообразен характер

(геодезическа, геоложка, хидрогеоложка, тектонска, климатична,

конструктивна и т.н.).

2) Особено значение имат т.нар. „критични деформации”, след които

могат да настъпят необратими процеси, вкл. и разрушаване на обекта.

3) Видът на математическия модел трябва да отговаря на физическата

същност на явленията. Например ако промените се ограничат до неизбежното

слягане на съоръжението, се препоръчва моделиране с функции, които

асимптотично се приближават до 0, периодично настъпващите изменения

трябва да се моделират с периодични или затихващо периодични функции и др.

4) Задачата се отнася към т.нар. „некоректно поставени задачи”, тъй като

различни процеси в обекта могат да доведат до едни и същи изяви на

повърхността.

5) Процесът е вероятностен и винаги прогнозирането е свързано с

определен риск.

Литература

1. Маждраков М., Д. Бенов. Автоматизирана система за маркшайдерско

осигуряване. – сб. докл. Vта

Межд. научна конф. SGEM, Албена, 2005, стр. 443-

446.

2. Маждраков М. Геодезия, ч. 2. Инженерна геодезия. София, МГУ, 1992.

3. Техническа Маркшайдерска инструкция. София, „Техника”, 1979.

4. Пенев, П. Обосновка на необходимата точност на измерванията при

определяне на вертикални деформации на инженерни съоръжения. – сб. докл.

Научна сесия 2004 на НВУ „В. Левски”, Шумен, част II, стр. 337-340.