Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Разработка и совершенствование технологий определения деформаций инженерных сооружений с помощью современных высокоточных геодезических способов и средств измерений

ВАК РФ 25.00.32, Геодезия

Автореферат диссертации по теме "Разработка и совершенствование технологий определения деформаций инженерных сооружений с помощью современных высокоточных геодезических способов и средств измерений"

УДК 528.482 На правах рукописи

У046Э

217

Ашраф Абдель Ванис Абдель Мавла Бешр

РАЗРАБОТКА И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ С ПОМОЩЬЮ СОВРЕМЕННЫХ ВЫСОКОТОЧНЫХ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ СПОСОБОВ И СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ

25.00.32 - «Геодезия»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новосибирск - 2010

2 2 АП? ¿0|0

004601217

Работа выполнена в екая академия».

ГОУ ВПО «Сибирская государственная геодезиче-

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Уставич Георгий Афанасьевич.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Асташенков Геннадий Григорьевич;

кандидат технических наук, доцент Падве Владимир Абрамович.

Ведущая организация - ФГУП центр «Сибгеоинформ» (г. Новосибирск).

Защита состоится 13 мая 2010 г. в 15.00 час. на заседании диссертационного совета ДМ 212.251.02 при Сибирской государственной геодезической академии (СГГА) по адресу: 630108, г. Новосибирск, ул. Плахотного, д. 10, СГТА, ауд.403.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СГТА.

Автореферат разослан 8 апреля 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Середович В.А.

Изд. лиц. № ЛР 020461 от 04.03.1997. Подписано в печать 07.04.2010. Формат 60x84 1/16. Усл. печ. л. 1,34. Уч.-изд. л. 0,99. Тираж 100. Печать цифровая. Заказ 2. ¿ .

Редакционно-шдательский отдел СГГА 630108, Новосибирск, 108, Плахотного, 10.

Отпечатано в картопечэтной лаборатории СГТА 630108, Новосибирск, 108, Плахотного, 8.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследований. Безопасность эксплуатации таких инженерных сооружений и оборудования, как ускорители, высотные здания, мечети, мосты и резервуары, требует периодического ведения мониторинга их деформаций. Мониторинг деформаций сооружений является одной из областей применения высокоточных геодезических способов и средств измерений. Поэтому отслеживание структурных деформаций и активных реакций на многочисленные внешние нагрузки имеет большое значение для поддержания функционирования инженерных сооружений.

Развитие геодезического приборостроения привело к появлению новой аппаратуры, предназначенной для выполнения измерений с целью определения деформаций сооружений, в частности, цифровых нивелиров, безотражательных электронных тахеометров и наземных лазерных сканеров (НЛС). Для внедрения новых инструментов в геодезическое производство необходимо разработать методики исследования их основных технических параметров, а также усовершенствовать технологии выполнения измерений при определении деформаций различных сооружений и инженерных конструкций, в том числе цилиндрических и купольных.

Математическим и методическим аспектам определения деформаций инженерных сооружений геодезическими методами посвящено много работ. Значительный вклад в разработку геодезических методов, средств и технологий геодезического обеспечения инженерных сооружений внесли такие отечественные и зарубежные ученые, как Асташенков Г.Г., Большаков В.Д., Брайт П.И., Васютинский И.Ю., Рязанцев Г.Е., Ганьшин В.Н., Гуляев Ю.П., Жуков Б.Н., Клюшин Е.Б., Конусов В.Г., Лебедев H.H., Левчук Г.П., Ямбаев Х.К., Пискунов М.Е., Шторм В.В., Уставич Г.А., Зайцев А.К., Михелев Д.Ш., Новак В.Е. и другие.

Выполнение геодезических измерений необходимо производить при строительстве и эксплуатации инженерных сооружений, в том числе цилиндрических и купольных. Такая форма сооружений широко используется при строительстве резервуаров, реакторов, мечетей и спортивных сооружений. Эти ответственные инженерные сооружения требуют проведения периодического мониторинга по определению состояния их геометрических параметров. С ростом научно-технического прогресса в геодезическом производстве и технического уровня строительства цилиндрических и купольных сооружений возникает необходимость разработки и совершенствования методик и технологий измерений для проведения такого мониторинга, поскольку успешное решение этой задачи вносит важный вклад в обеспечение надежности, долговечности и безо-» пасности их эксплуатации.

В связи с этим совершенствование технологий инженерно-геодезических измерений для осуществления мониторинга инженерных сооружений является актуальной задачей.

Цель работы. Целью данной работы являются разработка и совершенствование технологий определения деформаций инженерных сооружений с

помощью современных высокоточных геодезических способов и средств измерений.

Основные задачи исследования. Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

1) выполнен анализ существующих технологий и способов определения деформаций инженерных сооружений и оборудования;

2) выполнены исследования основных технических параметров современных геодезических приборов (цифровых нивелиров, безотражательных электронных тахеометров, наземных лазерных сканеров);

3) выполнены исследования по совершенствованию технологий геодезических измерений для определения деформаций инженерных сооружений;

4) усовершенствована методика анализа и моделирования результатов измерений при определении деформаций инженерных сооружений;

5) выполнена апробация предложенных методик.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования являются деформации инженерных сооружений, предметом - технологии определения деформаций инженерных сооружений с применением современных высокоточных геодезических способов и оборудования.

Методика исследований основывалась на использовании теории вероятностей, вычислительной математики и статистической обработки результатов измерений, а также теории ошибок измерений и приемов математического моделирования и анализа. В качестве программного обеспечения использовалось программирование на языках MATLAB и MATHCAD, программные продукты для получения и обработки данных наземного лазерного сканирования: RIS-CAN PR01.2, CYCLONE 5.2; программные комплексы MICROSOFT EXCEL 2003, Golden Software Surfer и AUTOCAD 2007.

Научная новизна диссертации заключается в следующем:

- выполнены исследования влияния положения Солнца на результаты определения величины ошибки «взгляда» цифровыми нивелирами и разработана методика для ослабления этого влияния;

- выполнены исследования влияния вибрации системы «штатив - сканер» на результаты измерений наземным лазерным сканером;

- усовершенствована методика определения крена цилиндрических вертикальных резервуаров по данным наземного лазерного сканирования;

- усовершенствована методика определения деформаций инженерных сооружений, которые имеют форму цилиндра, конуса или пирамиды;

- разработана программа наблюдений на станции для определения формы и деформаций наружной и внутренней поверхностей купольных сооружений.

Теоретическая значимость. Получены математические выражения по трансформированию координат точек боковых поверхностей инженерных сооружений на плоскость. Предложена обобщённая технологическая схема определения геометрических параметров сооружений, имеющих форму циливдра, конуса и пирамиды, которая может быть использована при определении деформаций вертикальных резервуаров, дымоходных труб, цилиндрических фасадов зданий и конструктивных элементов мечети.

Практическая значимость. Разработана технологическая схема определения осадок и деформаций наружной и внутренней поверхностей купольных сооружений. Даны рекомендации по ослаблению влияния возмущающих воздействий на результаты нивелирования с применением цифровых нивелиров и на результаты измерений НЛС.

На защиту выносятся:

1) методики и результаты исследования основных технических параметров современных геодезических приборов;

2) технологическая схема выполнения измерений для определения формы и деформаций наружной и внутренней поверхностей купольных сооружений с применением тахеометра и наземного лазерного сканера, а также методика определения деформаций сооружений, которые имеют форму цилиндра, конуса или пирамиды;

3) методика анализа и моделирования результатов измерений при определении деформаций цилиндрических и купольных сооружений.

Реализация результатов работы. Основные научные результаты, полученные в диссертации, реализованы в учебном процессе кафедры гражданского строительства инженерного факультета Университета Мансура в Египте. Даны рекомендации по выполнению предлагаемых методик определения деформаций инженерных сооружений в Египте для проведения мониторинга мостов Суэцкого канала, элементов конструкций исторических мечетей, вертикальных резервуаров для хранения нефти.

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на III Международном научном конгрессе «ПЮ-Сибирь-2007» (г. Новосибирск, 25-27 апреля 2007 г.); на IV Международном научном конгрессе «ГЕО-Сибирь-2008» (г. Новосибирск, 22-24 апреля 2008 г.); на V Международном научном конгрессе «ГЕО-Сибирь-2009» (г. Новосибирск, 20-24 апреля 2009 г.); на VI Международной инженерной конференции «ШС 2008» (Университет Мансура, инженерный факультет, Египет, 20-23 марта 2008 г.); на VI международной конференции по инженерной вибрации «1СУЕ 2008» (г. Далянь, Китай, 4-5 июня 2008 г.).

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 12 (7 - в соавторстве) опубликованных научных работах (из них 8 - на русском языке, 4 - на английском языке), из них 2 статьи опубликованы в журнале «Известия вузов. Геодезия и аэрофотосъемка» - издании, входящим в Перечень изданий, определенных ВАК Минобрнауки РФ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка использованных источников (131 наименование, из них 41 - на иностранных языках) и 5 приложений, содержит 205 страниц машинописного текста, включает 20 таблиц и 58 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая постановка вопросов, обоснована их актуальность, поставлены цель и сформулированы задачи исследований.

В первом разделе «Современное состояние вопроса, технологии определения осадок и деформаций инженерных сооружений и оборудования» рассмотрена обобщённая схема определения деформаций инженерных сооружений и оборудования, выполнен анализ существующих геодезических методов и технологий определения деформаций различных типов инженерных сооружений. Установлено, что в технической литературе довольно подробно рассмотрены вопросы применения геодезических методов при наблюдениях за деформациями различных типов сооружений. Однако вопрос построения систем наблюдений, анализа и моделирования результатов измерений для мониторинга технического состояния цилиндрических и купольных сооружений освещен недостаточно.

В результате анализа были сделаны выводы о том, что появление в геодезическом производстве цифровых нивелиров, безотражательных электронных тахеометров и наземных лазерных сканеров требует разработки и усовершенствования технологий и методик выполнения измерений при определении деформаций инженерных сооружений.

Во втором разделе «Исследование основных технических параметров современных геодезических приборов» выполнены исследования основных технических параметров цифровых нивелиров, безотражательных электронных тахеометров и наземных лазерных сканеров.

Как известно, основной ошибкой нивелирования является величина ошибки «взгляда», в которую входят все ошибки, возникающие при взятии отсчетов по рейке. Поэтому для определения точности нивелирования на станции при помощи цифровых нивелиров необходимо определить величину ошибки «взгляда». В связи с этим была определена величина ошибки «взгляда» для цифрового нивелира Trimble DiNi в лаборатории СГГА. Измерения производились при различных расстояниях от цифрового нивелира до рейки. Было выполнено сравнение величин ошибки «взгляда», полученных цифровым и оптическим нивелиром. Из анализа результатов установлено, что величина ошибки «взгляда» для цифровых нивелиров меньше, чем для оптических нивелиров, в среднем на 10-15 %.

Для исследования влияния положения Солнца на величину ошибки «взгляда» цифровым нивелиром был разбит тестовый полигон вне помещения по направлениям: «на Солнце» и «без Солнца». На основе полученных результатов было выполнено сравнение величин ошибки «взгляда», полученных цифровым нивелиром при визировании по направлению «на Солнце» и «без Солнца». Результаты исследований показали, что величина ошибки «взгляда» при визировании по направлению «на Солнце» приводит к повышению ошибки «взгляда» при направлении «без Солнца» в среднем на 30-35%. Наибольшая ошибка «взгляда» имеет место тогда, когда Солнце находится над горизонтом во время его восхода и захода, так как в это время солнечные лучи попадают в объектив нивелира. Поэтому для ослабления влияния Солнца при выполнении нивелирования по направлению «запад-восток» предлагается выполнять его зигзагообразным способом.

Для исследования влияния ошибок измерений углов и расстояний на точность определения координат точек сооружений тахеометром были получены результаты измерений наблюдения «твердых» точек. •

На плоскости строящегося фасада была установлена сетка, размером 7,7 х 3,0 м, на которой было отмечено 12 точек. При выполнении исследований использовалась призма в виде зеркала диаметром 1 см.

Были выполнены две программы наблюдений тахеометром. В первом тестовом полигоне тахеометр устанавливался перпендикулярно к стене на различных расстояниях. Второй эксперимент был проведен, когда установки тахеометра различаются по горизонтали на различных расстояниях. Исследованиями установлено, что точность измерений наклонных расстояний и углов тахеометром Sokkia SET 300 ниже точности, указанной в паспорте прибора.

Любой источник светового излучения нагревается во время работы. Следовательно, в процессе работы могут изменяться характеристики геодезических приборов. С учетом этого было выполнено исследование влияния изменения емкости батареи на точность наблюдений безотражательными тахеометрами и цифровыми нивелирами. Исследования выполнялись в помещении тахеометром Leica TCR 405 Power и нивелиром Trimble DiNi. Эксперимент с тахеометром выполнялся путем записи пяти непрерывных измерений расстояния и направлений с интервалом около 7,5 минут с момента включения питания тахеометра. В результате исследований установлено, что измеренное наклонное расстояние уменьшается на 0,4 мм, а вертикальные и горизонтальные углы увеличиваются, соответственно, на 3" и 4", в течение работы тахеометра.

Эксперимент с цифровым нивелиром проводился путем взятия пяти непрерывных отсчетов по рейке каждые 5 минут с момента включения питания цифрового нивелира. Исследованиями установлено, что по мере разрядки аккумулятора отчет по рейке изменяется на 0,3 мм, а измеренное цифровым нивелиром расстояние уменьшается на 4 мм в течение работы цифрового нивелира. Поэтому при выполнении высокоточного нивелирования рекомендуется всегда начинать его с полной зарядкой батареи.

Мониторинг деформации цилиндрических и купольных сооружений при помощи безотражательного тахеометра требует проведения измерений наклонных поверхностей, сделанных из разных материалов и окрашенных в разные цвета. Угол наклона поверхности, а также тип и цвет материала будут влиять на энергию отраженного луча.

Для имитации поверхностей сооружений разных цветов были выбраны шесть прямоугольных целей белого, красного, черного, синего, зеленого и желтого цветов. Цели устанавливались по очереди на разных расстояниях с шагом около Юм. Установлено, что точность измерений для белой поверхности выше; чем для поверхности любого другого цвета. Следовательно, эта поверхность имеет более сильную отражающую способность, чем любая другая. Для исследования влияния типа материалов на точность измерений наклонного расстояния тахеометром были выбраны шесть различных типов материалов: кирпич, бетон, дерево, гипсокартон, керамика и неокрашенный металл. В результате ис-

следований установлено, что точность измерений нагонного расстояния ДЛЯ ; кирпичной цели выше, чем для цели любого другого типа.

Для имитации наклона поверхности сооружений на трубе теодолита была зафиксирована белая цель. На каждой установке тахеометра трубу теодолита поворачивали через 5° от 0 до 45°. Для исследования влияния угла падения луча безотражательного тахеометра на точность измерений в помещении измерено пять секций на различных расстояниях: 4,89; 15,07; 24,94; 35,11 и 43,18 м от тахеометра. Каждая секция включала в себя восемь точек наблюдений (одна -на потолке, две - на стенах, одна - на поле и четыре - в углах). Анализ полученных результатов показал, что увеличение угла падения-луча безотражательного тахеометра и угла отражения наклонной поверхности приводит к повышению ошибки измерений наклонных расстояний. Для последней секции, которая находилась на расстоянии 43,18 м от тахеометра, измерения оказались вообще не возможны. Для уменьшения данной ошибки при определении деформаций купольных сооружений тахеометром предлагается использовать визирные цели небольших размеров, сделанные из материала с высокой отражательной способностью и окрашенные в белый цвет.

Помимо традиционных методов геодезических измерений деформаций инженерных сооружений, существует технология наземного лазерного сканирования. Преимуществом HJIC по сравнению с традиционными методами является возможность быстрого получения данных с высокой плотностью измерений объекта съемки. Для определения точности измерений с помощью HJIC были выполнены исследования с помощью тестового полигона, который представлял собой плоскую стену с наклеенными на нее светоотражающими марками. Координаты всех марок были определены с помощью тахеометра Trimble Zeice 3305 DR. Съемка тестового полигона выполнялась девять раз с помощью сканера Riegl LMS-Z360. Каждый скан был получен с различным разрешением 0,035°; 0,015° и 0,007° для трех расстояний. На каждом расстоянии сканирование выполнялось с различным разрешением. На основе полученных результатов измерений длин отрезков и углов между наблюдаемыми марками было выполнено сравнение длин отрезков и углов, полученных тахеометром и HJIC. Анализ показал, что формулы априорной оценки точности практически полностью соответствуют получаемым результатам; расхождение составляет менее 15 %. Увеличение разрешения сканирования приводит к повышению точности определения координат точек.

Выполнено также исследование влияния величины наклона угла падения лазерного луча на точность и качество измерений НЛС. Исследования выполнялись в региональном центре лазерного сканирования СГГА с помощью сканера Riegl LMS-Z420i. Тестовый полигон представлял собой плоскую стену с наклеенными на нее пятью светоотражающими марками размером 3 см. Для имитации наклона лазерного луча установка НЛС производилась по отношению к стене на различных расстояниях. Из анализа результатов установлено, что увеличение угла падения лазерного луча НЛС приводит к уменьшению измеренных расстояний между точками и к увеличению СКО определения их ко-

ординат. Это объясняется тем, что когда лазерный луч НЛС падает перпендикулярно наблюдаемой поверхности, световые пятна на измеряемом объекте образуют круг. Однако когда он попадет на наклонную поверхность под некоторым углом падения, то на поверхности световые пятна образуют эллипс. Параметры этого эллипса зависят от угла падения луча и расстояния до объекта. Чем больше угол падения лазерного луча и больше расстояние, тем больше параметры эллипса.

Для определения «шума» наблюдений в полученных результатах наблюдений за вертикальной плоскостью с помощью НЛС предлагается определить уравнение этой плоскости, на которой находятся координаты п наблюдаемых точек, а затем определить ортогональные расстояния от каждой точки до фасонной плоскости.

Если п точек (и > 3) будут находиться в одной плоскости, то предлагается использовать следующую формулу для определения уравнения этой плоскости:

АХ^ВУ^СХ^Х.

0)

Решим систему уравнения (1) в общем случае при условии, что сумма квадратов поправок в измерения должна быть минимальной.

Получим следующее выражение для определения коэффициентов уравнения плоскости:

(=1 -1=1

<=] ¿=1

я Е*

1=1 к 1=1

я а . 1=1

(2)

Для уменьшения «шума» в полученных результатах измерений при выполнении сканирования плоскостей с помощью НЛС разработана технологическая схема обработки результатов при помощи способа главных компонент (рисунок 1). Были вычислены коэффициенты уравнения вертикальной плоскости по данным координат массива точек, полученных НЛС при помощи предлагаемой формулы (1) для всех вариантов углов падения лазерного луча сканера, а также определены ортогональные расстояния от каждой точки до этой плоскости. Для обработки «шума» в наблюдениях НЛС использовался способ главных компонент для всех вариантов углов падения лазерного луча.

В результате исследований был сделан вывод о том, что метод главных компонент можно использовать для определения ортогонального расстояния от любой отдельной точки до плоскости и оценки точности его определения.

Рисунок 1 - Технологическая схема реализации методики обработки полученных данных сканирования плоскости НЛС способом главных компонент

Во многих случаях применения сканирования для определения деформаций инженерных сооружений работа НЛС сопряжена с влиянием вибрации, исходящей от различных источников. Поэтому были выполнены исследования влияния вибрации системы «штатив - НЛС» на точность измерений, полученных НЛС. Эксперимент представлял собой наблюдение восьми светоотражающих марок и выполнялся в региональном центре лазерного сканирования СГТА. Координаты всех марок предварительно были определены с помощью тахеометра. Для имитации вибрации был сконструирован специальный стенд. Выполнено два варианта установки ножек штатива. Первый вариант - обычная установка ножек штатива, при котором расстояние между ними было равно 93 см. При повторной установке расстояние между ножками штатива было уменьшено до 57 см. Первое сканирование было выполнено без влияния вибрации системы «штатив - НЛС». Анализ полученных результатов показал, что для всех вариантов колебаний системы «штатив - НЛС» вибрация приводит к изменению измеренных расстояний от сканера до точек в среднем от 0,3 до 2,50 мм. Изменение значений вертикальных углов, полученных сканером в зависимости от влияния вибрации, изменяется в среднем от 4 до 70"; однако изменение горизонтальных углов достигает даже 100". Ошибки измерений углов сканером из-за влияния вибрации системы «штатив - НЛС» больше, чем ошибки измерений расстояний.

Влияние вибрации на систему «штатив - НЛС» может бьпъ ослаблено посредством установки между источником вибрации и системой «штатив -НЛС» виброизоляторов (например, амортизирующих подкладок из резины).

В третьем разделе «Совершенствование технологий определения деформаций инженерных сооружений» решается задача усовершенствования технологий и средств измерений определения деформаций инженерных сооружений с применением современных высокоточных геодезических способов. Усовершенствована методика определения крена стенок цилиндрических резервуаров РВС на основе трехмерных данных, полученных при помощи НЛС.

Методика выполняется пошагово в следующей последовательности.

1. Выполнение сканирования поверхности РВС при заданном угловом шаге и расстоянии от сканера до резервуара. Затем производится обработка данных лазерной съемки, в процессе которой полученные сканы приводятся в единую систему координат. В результате этого получаются пространственные координаты множества точек поверхности резервуара.

2. Построение трехмерной векторной модели РВС, которая затем на заданном расстоянии от основания рассекается горизонтальными плоскостями, проходящими через пояса резервуара.

3. По периметру каждого сечения резервуара при помощи метода наи» меньших квадратов производится выбор точек на поверхности резервуара с координатами X,, У; для определения координат центров горизонтальных поясов резервуара и их радиусов (например, с вертикальным шагом 1 м).

4. Сравнение точности определения координат центров и радиусов поясов резервуара с допустимыми значениями, установленными ГОСТ.

5. Вычисление величин и направлений полных и частных кренов 0/ и его составляющих по осям X и У для всех поясов по формулам

(3)

где Х0,У0 - координаты центра любого пояса резервуара; Х^,У0 -

координаты центра первого сечения резервуара.

6. Вычисление величин и направлений полных и частных кренов внешних боковых поверхностей д для всех поясов по формулам

7. Сравнение величин крена д внешних боковых поверхностей и крена Q по осям Хи У для всех поясов с допустимыми значениями.

8. Построение графиков кренов и заполнение паспорта контроля.

Одними из основных параметров при определении деформации резервуара РВС являются его радиус и координаты центра. Из множества измеренных точек, полученных НЛС (с координатами Х„ У}) для / = 1... я по какой-либо поверхности РВС, определяются геометрические параметры: координаты центров горизонтального сечения Х0, У0 и его средний радиус гср на основе уравнения

которое решают итерационным методом.

Каждая точка лазерного сканирования позволяет составить одно уравнение вида (5). При числе таких точек п > 3 будет иметь место система уравнений поправок. В результате решения уравнений по методу наименьших квадратов для заданного сечения получаются поправки к приближенным значениям радиуса и координат центра, а также исправленные значения искомых параметров.

Экспериментальные исследования предложенной методики определения крена РВС выполнялись с помощью сканера Мегш 08200. Координаты центров горизонтальных сечений резервуара, их радиусы и показатели их точности определялись с вертикальным шагом 1 м. В результате исследований установлено, что геометрические параметры резервуара, полученные с использованием НЛС, удовлетворяют требуемой точности.

На основе вычисленных координат центров и радиусов горизонтальных сечений резервуара РВС были вычислены величины кренов по осям Хм У, а также величины и направления кренов по стенам резервуара РВС при помощи уравнений (3) и (4). Из анализа полученных результатов наблюдаемого резервуара РВС установлено, что величины отклонений линий, образующих стенки

1х7 =

(4)

(5)

данного резервуара, от прямой превышают допустимые значения. На основании исследований был сделан вывод о том, что данную методику можно использовать для определения деформаций других цилиндрических сооружений, например, цилиндрических фасадов зданий, дымовых труб.

Для определения деформаций инженерных сооружений, которые имеют форму цилиндра, конуса или пирамиды, предлагается выполнять трансформирование координат точек боковых их поверхностей любого цикла наблюдений на постоянную координатную сетку (в проекции на плоскость). Такое представление облегчает обработку данных, а их интерпретация в виде чертежа более наглядна. В связи с этим для п проецируемых точек на плоскости можно определить уравнение плоскости, а также расстояния от каждой точки до этой плоскости. Представлена методика трансформирования координат точек, боковых поверхностей этих сооружений на плоскость посредством определения новых координат проецируемых точек плоскостей для определения деформации их стенок.

Результатами наблюдения сооружений, которые имеют форму цилиндра, являются трёхмерные координаты точек их боковых поверхностей. На первом этапе выполняется преобразование координат наблюдаемых точек, которые находятся на поверхности цилиндра, из пространственной системы координат А", У и X в цилиндрическую систему координат г, (риг. Затем преобразованные координаты точки проецируются на касательную плоскость. Определение координат точек боковой поверхности цилиндра на плоскости зависит от вида проекции. Предлагаемые виды проекций цилиндра на касательную плоскость представлены на рисунке 2.

: Касательная плоскость Касательная плоскость Касательная плоскость

а) условие центральной проекции; б) условие эквидистантной проекции; в) условие ортогональной проекции.

Рисунок 2 - Виды проекций цилиндра на касательную плоскость

В центральной проекции цилиндра точка зрения находится в бесконечности и проектное расстояние по касательной плоскости Са больше, чем цилиндрическое СА (дуга СА), и поэтому будет иметь место разность в координатах. В данном типе проекции угол £ = 90 -<р° (рисунок 2, а). Трансформированные координаты точки А на боковую поверхность цилиндра в декартову плоскость (ха,уа, za) в центральной проекции могут быть получены по формулам

г sin <ра

хя=Оа sinpa=-= rtg-q>a,

__

уа=Оа соs<pa =r (6)

za=ZA-

В эквидистантной проекции цилиндра на плоскость (рисунок 2, б) про' ектное расстояние на касательную плоскость Са равно цилиндрическому расстоянию СА и поэтому искажения отсутствуют. Этот вид условия проекции наиболее простой и точный. Таким образом, условие эквидистантной проекции может быть представлено как развертка цилиндра на плоскость. В данном случае угол с (рисунок 2,6) вычисляется по формуле

, / 1-cos© , £ = arctg(-—). (7)

<Ррад-*т<Р

Трансформирование координат точек А поверхности цилиндра в декартову плоскость с координатами при эквндистантой проекции определяется по формулам

ха ~г<Ра(раду

Уа=г = 4ХЛ + Ц> (8)

2а=2А-

В ортографической проекции цилиндра на плоскость (рисунок 2, в), проективное расстояние на касательной плоскости Са меньше, чем цилиндрическое бА и поэтому за счет разности в координатах происходит искажение длин расстояний.

Получим следующие уравнения трансформирования координат точек А поверхности цилиндра на плоскость при условии ортографической проекции:

ха = г ът<ра,

Уа=г = Р1+у}, (9)

Для определения деформации стенок цилиндрического резервуара РВС при помощи трансформирования координат наблюдаемых точек боковых поверхностей на касательную плоскость выполняется определение уравнения

плоскости по данным всех проецируемых точек поверхности резервуара на плоскость, а также вычисляются ортогональные расстояния от всех точек до подобранной плоскости (рисунок 3). Из рисунка 3 следует, что в результате определения ортогональных расстояний до подходящей плоскости (для данного резервуара) можно определить наличие опасных деформаций, которые достигают 113 мм.

■Я

а. -о,12 ..........................................-..........

длина окружности резервуара РВС, м

Рисунок 3 - График деформации стенок резервуара РВС

Трансформирование координат точек поверхности сооружений для определения деформации их стенок, которые имеют форму кругового конуса (рисунок 4, а), можно выполнить по аналогичному способу. Боковую поверхность прямого кругового конуса можно развернуть на плоскость путем разрезания её по одной из образующих.

а) модель прямого конуса; б) развертка конуса на плоскость Рисунок 4 - Графическое представление развертки конуса на плоскость

Разверткой боковой поверхности конуса является круговой сектор с центральным углом Одуга (рисунок 4, б), радиус которого равен образующей конуса т. е. *[н2 + г}сн , а длина дуги сектора равна длине окружности основания конуса 2пгжн.

В зависимости от длины образующей ($а) точки а и угла в плоскости (ва) между осью г и линией от вершины до пересечения плоскостей можно определить координаты проецируемой точки а при развертке боковой поверхности кругового конуса на плоскость в декартовой системе координат по формулам

ха=ха8т0а,

(Ю)

Боковую поверхность сооружения, которая имеет форму усеченного конуса, можно развернуть на плоскость при использовании аналогичного способа развертки поверхности прямого конуса. Были получены выражения для трансформирования координат точек боковых поверхностей сооружений, которые имеют форму пирамиды, или их крыши выполнены в виде пирамиды (например, минареты мечети) с применением аналогичного способа развертки на плоскость.

Для сооружений, которые состоят из двух параллельных оснований в форме окружности с двумя различными радиусами (рисунок 5) и определяются как фигуры, образованные кривыми второго порядка с радиусом Л (например, градирни), предлагается использовать аналогичный способ для определения деформации их стенок при помощи развертки их боковых поверхностей на плоскость.

Рисунок 5 - Трансформирование сооружения с образующей круглого сечения на усеченный конус

Этот тип сооружений можно считать особым случаем усеченного конуса. Предлагается сначала выполнять трансформирование наблюдаемых точек боковой поверхности круглого сечения на плоскость усеченного конуса, а затем , производить развертку усеченного конуса на плоскость. На первом этапе с нескольких наблюдаемых точек (точек № 1, 2, 3, ..., рисунок 5, а), которые находятся на одном вертикальном сечении боковой поверхности, определяется радиус Я круглой образующей. Для трансформирования координат наблюдаемых точек боковой поверхности этого сооружения на эмпирический усеченный конус необходимо построить ортогональное расстояние м, от каждой наблюдаемой точки до конуса. Максимальная величина ортогонального расстояния т^х

Н А

достигает в середине высоты сооружения — и равна - соэ—). Получается

следующее уравнение для определения любого ортогонального расстояния т( от 1-й наблюдаемой точки до эмпирического усеченного конуса:

Затем, в зависимости от вычисленного горизонтального угла р,- каждой наблюдаемой точки и ортогонального расстояния ти,-, получаются следующие выражения для трансформирования координат 1-й наблюдаемой точки на усеченный конус:

где xf0Hyc,У^онус,zfOHyc - проецируемые координаты точки на усеченном конусе; Х(/абл-, Y/1"6-'1-, Z[ía&!-- координаты наблюдаемой точки на поверхности сооружения.

Тогда эмпирический усеченный конус можно развернуть на плоскость по аналогичному способу развертки усеченного конуса. Необходимо отметить, что данная методика трансформирования координат точек боковой поверхности сооружения с образующей круглого сечения на усеченный конус включает в себя искажения. Искажение любого вертикального сечения боковой поверхности сооружения заключается в том, что фактическое круглое расстояние ВС (рисунок 5) проектируется как прямое расстояние 5 на конус. Поэтому величина искажения вертикального сечения может быть определена как разность между двумя круглыми и прямыми расстояниями. Максимальная величина искажения вертикального сечения равна (R Ap№-R sin А). Искажение любого горизонтального сечения возникает из разности фактического значения радиуса круг-

(И)

хк0Нус =x¡f^-+m¡siafiKmyc sin?,.; уКопус _ уНабл. + sjn /3Кон^с cosv;

z«°"yc=z^. + m¡CQSpKoiiyc,

т. sin

(12)

лого сечения сооружения и проектированного значения радиуса на конусе. Тогда величина искажения ¿-го горизонтального сечения будет равна .

Далее, для определения формы и деформаций наружной поверхности купола разработаны программы наблюдений на станции, которые выполняются с помощью безотражательного тахеометра. Известно, что купол проецируется на горизонтальную плоскость в виде окружности и поэтому наблюдаемый полигон поверхности купола должен быть радиальный и, следовательно, наблюдаемые марки на наружной поверхности купола будут расположены на окружностях с различным радиусом; центром всех этих окружностей является высшая точка купола (рисунок 6).

АХ

а1-

> X

....."1

< ^¿ж^х ■,

X««

аг ________________________________

У ~ ДУ (Хс,Ус^с)

• -точки стояний тахеометра, где В, С, О и Е находятся на земле и А-на куполе; т - точки установки марок на куполе.

Рисунок 6 - Программа наблюдений для определения формы и деформаций наружной поверхности купола при помощи тахеометра

При выполнении измерений тахеометр устанавливают на высшей точке купола (точка А, рисунок 6). Для достижения надёжности измерений наружной поверхности купола на земной поверхности (вокруг купола) должны быть выбраны, как минимум, четыре «твердые» точки, расположенные на небольшом расстоянии от купола. Эти твердые точки следует располагать на местах с хорошим обзором местности с учетом обеспечения взаимной видимости с тахеометра, которой находится на высшей точке купола.

Для выполнения измерений с помощью предлагаемой программы на первом этапе составляют схему сети наблюдений между точками стояний тахеометра (точками на земле и точкой на куполе). После производства измерений углов и расстояний по созданию сети выполняют обработку сети для определения координат точек. На следующем этапе выполняются измерения точек на наружной поверхности купола по доступным видимым маркам. Затем координаты X, У и 2 деформационных марок вычисляются как среднее из нескольких определений координат деформационной марки с высшей точки купола и со станций на земле.

Для определения деформации внутренней поверхности купольных сооружений предлагается использовать безотражательный тахеометр или НЛС. Программа наблюдений для определения деформации внутренней поверхности купола тахеометром состоит из наблюдений деформационных марок с рабочих станций и с опорных точек.

Количество рабочих станций для тахеометра зависит от условий площадки, на которых возможна установка прибора. Деформационные марки располагаются по окружностям с различным радиусом на внутренней поверхности купола; центром всех этих окружностей является высшая точка купола. Для достижения надёжности измерений должны быть выбраны несколько исходных марок на стенах сооружения и недалеко от купола, а также опорные точки, закреплённые в стабильных конструкциях. Иногда при измерениях при помощи тахеометра возникают проблемы в получении формы поверхности купольных сооружений, имеющих сложную сплайновую поверхность. По данным НЛС эти вопросы решаются точно и однозначно. Схема наблюдений при помощи НЛС состоит из рабочих станций, сканера и опорных точек.

Количество установок НЛС также зависит от загруженности площадки, на которой возможна установка прибора при измерении поверхности купола. Работа по сканированию внутренней поверхности купола состоит из нескольких сеансов.

Для определения величин прогиба строительных конструкций при помощи геодезических способов было выполнено исследование определения прогибов железобетонных балок с использованием высокоточного нивелирования и электронного тахеометра, а также сравнение полученных величин прогибов геодезическими приборами и индикаторами часового типа. Эксперимент выполнялся в Египте. Первая железобетонная балка была протестирована с помощью высокоточного нивелира N1007. В середине пролета к балке постепенно прикладывалась нагрузка при помощи гидродомкрата. Нагрузка всегда увели-

чивалась на 0,35 тонны. Вторая балка была тестирована при помощи тахеометра Sokkia SET 300 и призм в виде зеркала диаметром 1 см. Были получены результаты измерений из наблюдений десяти точек, расположенных в различных местах на передней плоскости балки. Было выполнено несколько циклов измерений балки тахеометром при увеличении нагрузки на каждые 0,35 тонны. Исследованиями установлено, что величины измеренных прогибов нивелированием и тахеометром отличаются от результатов, полученных индикаторами часового типа не более чем на 15 % на всём диапазоне приложенных нагрузок. Следовательно, применение двух геодезических способов измерений представляет собой эффективное средство определения величин прогиба строительных конструкций в случаях, когда прямые измерения невозможны.

В четвертом разделе «Анализ и моделирование результатов измерений при определении деформаций сооружений» решается задача анализа и моделирования полученных результатов измерений при определении деформаций инженерных сооружений с целью выполнения прогнозирования их дальнейшего развития.

К настоящему времени достаточно хорошо разработаны различные технологии определения деформаций фундаментов турбоагрегатов ТЭС в условиях влияния возмущающих воздействий. При эксплуатации оборудования, в частности, турбоагрегатов, имеют место экстремальные условия, когда выполнение высокоточных геодезических измерений связано со значительным риском для здоровья и жизни исполнителей. В связи с этим предложен подход к решению задачи вычисления величин деформаций по оси фундаментов турбоагрегатов при помощи аппроксимации результатов измерений осадок марок, заложенных в верхней плите турбоагрегата. Для достижения этой цели были использованы различные виды полиномиальных функций и метод обратных взвешенных расстояний.

Аппроксимация результатов наблюдений при помощи метода обратных взвешенных расстояний предполагает, что каждая входная точка имеет влияние, убывающее с расстоянием. Предполагается, что многие рассеянные точки Pi распределяются неравномерно в плоскости, которые имеют позиции и уровни, соответственно, (Xb Y1) и Z,. Требуется построить аппроксимативную функцию J[Xi, Yi), которая удовлетворяет условиям fiX,, У,) = Z( для всех точек. Для любой фиксированной точки, которая имеет координаты {X, Y), математическая модель для определения величины Z при помощи метода обратных взвешенных расстояний может бьггь сформулирована в виде средневзвешенного значения Z следующим известным в математике выражением:

Z = f(X,Y)=twi(XJ)Zi = hj/ffj )Zit (13)

с весами

Wi(XJ)= h/XJ) , 0<Wi(X,Y)<Zl, 2>,.(Х,Г) = 1, (14) YZ^iXJ) itl

где

....... hl(X,Y) = —f= 1 k> 1. (15)

bJiX-X^HY-Y;)2?

В зависимости от координат и величин деформаций измеренных марок четырех фундаментов турбоагрегатов ТЭС за период наблюдений 1976-1990 гг. были построены функции аппроксимации для вычисления величин деформации по оси всех фундаментов с использованием представленных моделей. По результатам аппроксимации наблюдений за осадками фундаментов турбоагрегатов можно сделать вывод о том, что разность между вычисленными величинами деформации, полученными графически и методом обратных взвешенных расстояний, небольшая, составляющая в среднем на 10-15 %.

При использовании метода обратных взвешенных расстояний можно определить деформации фундамента при наблюдении нескольких марок, которые находятся в любых местах этого фундамента.

Была построена кинематическая модель процесса деформаций по оси фундаментов турбоагрегатов с целью выполнения прогнозирования величин их деформаций. На первом этапе для всех циклов наблюдений были вычислены промежуточные величины деформаций по оси всех фундаментов. Затем выполнялась процедура построения кинематической модели с целью прогнозирования величин их деформаций. Выполнены также статистические оценки для моделирования процесса деформаций по оси всего фундамента.

При выполнении анализа результатов измерений деформаций цилиндрических или купольных сооружений опорные точки должны иметь постоянные вычисленные координаты для всех циклов измерений. Для достижения этой цели необходимо выполнять преобразования координат опорных точек. С учетом этого предлагается использовать способ преобразования Гельмерта в трехмерном пространстве для создания одной системы координат для всех циклов наблюдений. Затем новые координаты всех наблюдаемых деформационных точек на поверхности этих сооружений любого другого цикла наблюдений должны быть определены в зависимости от полученных значений семи параметров преобразования.

Статистический анализ результатов измерений может быть использован для определения величин деформаций этих сооружений. Первым шагом в этом анализе является определение величин перемещений наблюдаемых деформационных марок между наблюдениями двух циклов. Затем используется F-критерий Фишера. Также для кинематического анализа результатов измерений при определении деформаций цилиндрических или купольных сооружений с целью выполнения прогнозирования величин деформаций может быть использован фильтр Калмана. Представлены выражения кинематического анализа результатов измерений этих сооружений при помощи фильтра Калмана.

Разработанные технологии определения деформаций инженерных сооружений будут использоваться в Египте для проведения мониторинга степени устойчивости следующих инженерных сооружений:

1) автомобильного Байтового моста Суэцкого канала (высота пролёта моста составляет 70 м над каналом, общая длина моста равна 3 900 м);

2) конструктивных элементов исторических мечетей, например, мечети Аль Азхар, при которой действует старейший в мире Исламский университет или мечетей Мухаммеда Али и Ибн Тулун. Мечеть Ибн Тулун считается самой древней и самой большой мечетью в Каире;

3) вертикальных резервуаров, которые были построены для хранения воды, нефти, сжиженного газа и нефтепродуктов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании выполненных в диссертационной работе теоретических исследований и практических измерений разработаны технологические схемы применения современных высокоточных геодезических способов и средств измерений для определения деформаций различных инженерных сооружений.

Получены следующие основные научные результаты:

1) выполнен анализ современного состояния вопроса технологий определения деформаций инженерных сооружений и оборудования. Анализ показал, что существующая технология инженерно-геодезических работ, применяемая при эксплуатации цилиндрических и купольных инженерных сооружений, требует дальнейшего усовершенствования в части использования современных геодезических приборов;

2) выполнены исследования влияния положения Солнца на величины ошибки «взгляда» измерений цифровыми нивелирами и разработана методика ослабления этого влияния. Выполненные исследования показали, что при проведении высокоточного нивелирования с применением цифровых нивелиров должно приниматься во внимание положение Солнца над горизонтом;

3) выполнены исследования влияния падения ёмкости аккумуляторной батареи цифровых нивелиров и безотражательных тахеометров на ошибку измерений. Исследованиями установлено, что уменьшение емкости батареи приводит к увеличению ошибки измерений;

4) выполнены исследования влияния угла наклона, цвета и типа отражающих поверхностей на точность измерений безотражательным тахеометром. Исследованиями установлено, что поверхность белого цвета обладает более сильной отражающей способностью, чем поверхность черного цвета; увеличение угла наклона отражающих поверхностей также проводит к увеличению ошибок измерений;

5) усовершенствована методика обработки результатов наблюдений НЛС при помощи метода главных компонент с целью уменьшения появляющегося «шума» сканера. Выполнено также исследование влияния пространственного разрешения НЛС и угла наклона лазерного луча НЛС на точность и качество получаемых результатов;

6) выполнены исследования влияния вибрации системы «штатив - сканер» на результаты измерений. Исследования показали, что в условиях влияния вибрации НЛС может быть изолирован от источника вибрации с помощью амортизирующих подкладок из резины;

7) усовершенствована методика определения крена цилиндрических вертикальных резервуаров по результатам измерений НЛС, содержащая в себе методику определения его геометрических параметров (радиуса и координат центра). Полученные результаты свидетельствуют о высокой степени эффективности применения НЛС для контроля геометрических параметров резервуаров и определения крена его стенок;

8) разработана программа наблюдений на станции для определения деформации наружной и внутренней поверхностей купольных сооружений с применением тахеометра и НЛС;

9) разработана методика определения координат точек с помощью нескольких тахеометров и вычисления точности их определения при помощи линейно-угловой засечки для определения прогибов и изгибов балок и проезжей части мостов, а также определения вертикальности их опор;

10) разработана методика определения и вычисления деформаций инженерных сооружений, которые имеют форму цилиндра, конуса или пирамиды при помощи трансформирования координат точек их боковых поверхностей на плоскость. Также построена модель для определения уравнения плоскости, на которой находится больше чем три точки. Данную методику определения деформаций рационально использовать для определения деформаций конструктивных элементов мечетей, а также цилиндрических сооружений, таких как тоннели и дымоходные трубы;

11) разработана методика вычисления промежуточных величин деформаций по оси фундаментов турбоагрегатов при помощи аппроксимации результатов геодезических наблюдений за этими деформациями с использованием полиномиальных функций и метода обратных взвешенных расстояний. Построена кинематическая модель процесса развития деформаций по оси фундаментов турбоагрегатов с целью прогнозирования величин последующих деформаций. Разработана также методика статистического и кинематического анализа результатов наблюдений за деформациями цилиндрических и купольных сооружений.

Исходя из результатов исследований по определению деформаций инженерных сооружений с помощью геодезических методов и средств измерений, рекомендуется использовать разработанные технологии и методики в Египте. Они могут быть использованы для проведения мониторинга мостов, конструктивных элементов мечетей, имеющих большую историческую ценность, а также вертикальных резервуаров.

Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что цель, поставленная в диссертационной работе, достигнута.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Ашраф, А. Бешр. Разработка методики для выполнения трехмерных измерений и моделирования состояния сооружений с помощью уравнений плоскостей [Текст] / Ашраф А. Бешр // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. -2009. - № 1. - С. 59-66.

2 Ашраф, А. Бешр. Методика определения деформации цилиндрических резервуаров при помощи проектирования на касательную плоскость [Текст] / Ашраф А. Бешр, А.В. Иванов // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. -2009.-№5.-С. 37-44.

3 Комиссаров, А.В. Исследование точности определения деформаций сооружений при помощи электронного тахеометра и наземного лазерного сканера [Текст],/ А.В. Комиссаров, Ашраф А. Бешр // Материалы IV Междунар. науч. конгр. «ГЕО-Сибирь-2008», 22-24 апр. 2008 г., Новосибирск. - Новосибирск, "2008.-Т. 1,ч. 1.-С. 107-111.

4 Ашраф, А. Бешр. Исследование возможности применения линейного полиномиального уравнивания методом для мониторинга деформаций инженерных сооружений [Текст] / Ашраф А. Бешр // Материалы IV Междунар. науч. конгр. «ГЕО-Сибирь-2008», 22-24 апр. 2008 г., Новосибирск. - Новосибирск, 2008. - Т. 1,ч. 1.-С. 100-106.

5 Широкова, Т.А. Определение геометрических параметров вертикальных стальных резервуаров по данным наземного лазерного сканирования [Текст] / Т.А. Широкова, Ашраф А. Бешр, А.В. Иванов // Сб. науч. тр. аспирантов и молодых учёных СГТА ! под общ. ред. Т.А. Широковой. - Новосибирск. - 2009. -Выпуск 6. - С. 83-88.

6 Ашраф, А. Бешр. Исследование влияния угла наклона и цвета отражающих поверхностей на точность измерений безотражательным тахеометром [Текст] / Ашраф А. Бешр // Материалы V Междунар. науч. конгр. «ГЕО-Сибирь-2009», 20-24 апр. 2009 г., Новосибирск. - Новосибирск, 2009. - Т. 1, ч. 1,-С. 202-206.

7 Ашраф, А. Бешр. Исследование величины ошибки «взгляда» цифровыми нивелирами в зависимости от положения Солнца [Текст] / Ашраф А. Бешр, Н.М. Рябова, А.В. Кочетков // Материалы V Междунар. науч. конгр. «ГЕО-Сибирь-2009», 20-24 апр. 2009 г., Новосибирск. - Новосибирск, 2009. - Т. 1, ч. 1.-С. 191-196.

8 Ашраф, А. Бешр. Исследование влияния емкости батареи геодезических приборов на ошибку измерения превышения и расстояния [Текст] / Ашраф А. Бешр, Н.М. Рябова, А.В. Кочетков // Материалы V Междунар. науч. конгр. «ПЮ-Сибирь-2009», 20-24 апр. 2009 г., Новосибирск. - Новосибирск, 2009. -Т. 1,ч. 1.-С. 197-201.

9 Elshiekh, M.Y. Using total station for monitoring the déformation of high strength concrete beams [Текст] / Ashraf A. Beshr, M.Y. Elshiekh, M.R. Kaloop // 6th International Conférence on Vibration Engineering (ICVE'2008), Dalian. -China, 2008.-P. 411-419.

10 Zeidan, Z.M. Studying the application accuracy of linear polynomial adjustment technique in monitoring the structural deformation [Текст] / Ashraf A. Beshr, Z.M. Zeidan, M.R. Kaloop // 6th International Engineering Conference «IEC 2008», faculty of Engineering - Mansoura University - Egypt, 2008. - Mansoura -Sharm El-Sheikh, 2008. - P. 329-340.

11 Ashraf, A. Beshr. Accurate surveying measurements for monitoring the structural deformation [Текст] / Ashraf A Beshr II 3rd international exhibition and scientific congress «GEO-SIBERIA-2007», 25-27 April 2007, Novosibirsk. - Novosibirsk, 2007. - Vol.1. - P. 112-117.

12 Ashraf, A. Beshr. Smart structures system, an advanced technique for structural health monitoring [Текст] / Ashraf A. Beshr // 5th international exhibition and scientific congress <GEO-SIBERIA-2009», 20-24 April 2009, Novosibirsk. - Novosibirsk, 2009. - Vol. 1. Part 1. - P. 185-190.

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Ашраф Абдель Ванис Абдель Мавла Бешр

Введение.

1 Современное состояние вопроса технологии определения осадок и деформаций инженерных сооружений и оборудования

1.1 Причины и необходимость определения деформаций инженерных сооружений и оборудования.

1.2 Анализ способов определения деформаций инженерных сооружений и оборудования с помощью оптических приборов.

1.3 Анализ существующих методов определения деформаций сооружений гиростатическими и гидродинамическими нивелирами.

1.4 Анализ и современное состояние методов определения деформаций инженерных сооружений цифровыми нивелирами, тахеометрами, сканерами и GPS.

1.5 Постановка задачи исследований.

2 Исследование основных технических параметров современных геодезических приборов.

2.1 Определение величины ошибки «взгляда» для цифровых нивелиров в зависимости от положения Солнца

2.2 Усовершенствование методики определения угла i у цифровых нивелиров.

2.3 Влияние ошибок измерения углов и расстояния на точность определения координат точек электронным тахеометром.

2.4 Влияние емкости батареи цифровых нивелиров и безотражательных тахеометров на ошибку измерений.

2.5 Исследование влияния угла наклона, цвета и типа отражающих поверхностей на точность измерений безотражательным тахеометром.

2.6 Точность определения положения точек наземным лазерным сканером с целью определения деформации сооружений.

2.7 Усовершенствование методики обработки наблюдений плоскости наземным лазерным сканером при помощи способа главных компонент.

2.8 Влияние вибрации системы «штатив — сканер» на результаты измерений наземным лазерным сканером.

3 Совершенствование технологий определения деформаций инженерных сооружений.

3.1 Разработка технологической схемы определения координат точек с помощью тахеометров.

3.2 Усовершенствование методики определения крена цилиндрического резервуара по данным наземного лазерного сканирования.

3.3 Трансформирование координат точек боковых поверхностей цилиндра, конуса и пирамиды на плоскость для определения величин их деформаций.

3.4 Разработка методики для определения формы и деформации купольных сооружений

3.4.1 Определение формы и деформации наружной поверхности купольных сооружений.

3.4.2 Определение формы и деформации внутренней поверхности купольных сооружений.

3.5 Разработка методики для определения величин прогиба строительных конструкций

4 Анализ и моделирование результатов измерений при определении деформаций инженерных сооружений.

4.1 Моделирование состояния инженерных сооружений с помощью уравнений плоскостей.

4.2 Методика вычисления промежуточных величин деформаций по оси фундаментов турбоагрегатов ТЭС.

4.3 Методика построения кинематической модели процесса развития деформаций по оси фундаментов турбоагрегатов для выполнения их прогнозирования.

4.4 Анализ результатов наблюдений за деформацией цилиндрических и купольных сооружений.

4.5 Рекомендации по мониторингу деформаций сооружений в

Египте.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка и совершенствование технологий определения деформаций инженерных сооружений с помощью современных высокоточных геодезических способов и средств измерений"

Актуальность темы исследований. Безопасность эксплуатации инженерных сооружений и оборудования, таких, как ускорители, высотные здания, плотины, мосты и резервуары, требует периодического ведения их мониторинга. Деформация - это наиболее значимый параметр, подлежащий контролю. Мониторинг деформаций этих сооружений является одной из областей применения высокоточных геодезических методов и средств измерений. Поэтому отслеживание структурных деформаций и активных реакций на многочисленные внешние нагрузки имеет большое значение для поддержания функционирования инженерных сооружений.

Измерительные приборы, такие, как индикаторы часового типа, уровнемеры, датчики уровня и тензометры также являются традиционными способами и методами определения деформаций сооружений. Эти приборы должны устанавливаться в необходимом месте, содержаться в исправности и периодически проверяться для получения качественных результатов. Выполненные с помощью этих приборов измерения затем обрабатываются для получения геометрических характеристик состояния сооружения.

Развитие геодезического приборостроения привело к появлению новых приборов, предназначенных для выполнения измерений с целью определения деформаций сооружений, в частности цифровых нивелиров, безотражательных электронных тахеометров и наземных лазерных сканеров. Для внедрения новых инструментов в геодезическое производство необходимо разработать методики исследования их основных технических параметров, а также совершенствовать технологии и выполнение измерений при определении деформаций цилиндрических и купольных сооружений. Основными преимуществами цифровой измерительной техники перед аналоговой являются: быстрота измерений, высокая точность, удобство получения первичных данных и их автоматическая обработка, а также практически полное исключение «человеческого фактора», вплоть до достижения конечного результата работы.

Математическим и методическим аспектам определения деформаций инженерных сооружений геодезическими методиками посвящено множество работ. Значительный вклад в разработку геодезических методов, средств и технологий геодезического обеспечения инженерных сооружений внесли отечественные и зарубежные ученые, такие, как Асташенков Г.Г., Большаков В.Д., Брайт П.И., Васютинский И.Ю., Рязанцев Г.Е., Ганьшин В.Н., Гуляев Ю.П., Жуков Б.Н., Клюшин Е.Б., Конусов В.Г., Лебедев Н.Н., Левчук Г.П.,

Ямбаев Х.К., Пискунов М.Е., Шторм В.В., Уставич Г.А., Зайцев А.К., Михелев Д.Ш., Новак В.Е. и другие.

Выполнение геодезических измерений необходимо производить при строительстве и эксплуатации инженерных сооружений, в том числе представляющих цилиндрические и купольные сооружения. Форма таких сооружений широко используется в резервуарах, реакторах, мечетях и спортивных сооружениях. Эти важные инженерные сооружения требуют проведения периодического мониторинга по определению состояния их геометрических параметров. С ростом научно-технического прогресса в геодезическом производстве и технического уровня строительства цилиндрических и купольных сооружений возникает необходимость разработки и совершенствования методик и технологий измерений для проведения такого мониторинга, поскольку успешное решение этой задачи вносит важный вклад в обеспечение надежности, долговечности и безопасности эксплуатации этих сооружений. В связи с этим совершенствование технологии инженерно-геодезических измерений для осуществления мониторинга инженерных сооружений является актуальной задачей.

Цель работы. Целью данной работы является разработка и совершенствование технологии определения деформаций инженерных сооружений с помощью современных высокоточных геодезических способов и средств измерений.

Основные задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1) выполнить анализ существующих технологий и способов определения деформаций инженерных сооружений и оборудования;

2) выполнить исследования основных технических параметров современных геодезических приборов (цифровых нивелиров, безотражательных электронных тахеометров, наземных лазерных сканеров);

3) выполнить исследования по совершенствованию технологий геодезических измерений для определения деформаций инженерных сооружений;

4) усовершенствовать методику анализа и моделирования результатов измерений при определении деформаций инженерных сооружений;

5) провести апробацию предложенных методик.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования является определение деформаций инженерных сооружений. Предметом исследования являются технологии определения деформаций инженерных сооружений с применением современных высокоточных геодезических способов и оборудования.

Методика исследований включает в себя использование теории вероятностей, вычислительной математики и статистической обработки результатов измерений, а также теории ошибок измерений и приемы математического моделирования и анализа. В качестве программного обеспечения использовались программирование на языке MATLAB и MATHCAD, программные продукты для получения и обработки данных наземного лазерного сканирования RISCAN PRO 1.2, CYCLONE 5.2, программный комплекс MICROSOFT EXCEL 2003, программное обеспечение Golden Software Surfer и программный комплекс AUTOCAD 2007.

Ряд исследований выполнялся совместно с Комиссаровым А.В., Ивановым А.В. и Середовичем А.В.

Научная новизна диссертации заключается в следующем:

1) выполнены исследования влияния положения Солнца на результаты определения величины ошибки «взгляда» цифровыми нивелирами и разработана методика для ослабления этого влияния;

2) выполнены исследование влияния вибрации системы «штатив-сканер» на результаты измерений наземным лазерным сканером;

3) усовершенствована методика определения крена цилиндрического вертикального резервуара по данным наземного лазерного сканирования, которая содержит в себе методику определения его геометрических параметров;

4) усовершенствована методика определения деформаций инженерных сооружений, которые имеют форму цилиндра, конуса или пирамиды;

5) разработана программа наблюдений на станции для определения формы наружной и внутренней поверхностей купольных сооружений с применением тахеометра и наземного лазерного сканера.

Теоретическая значимость. Получены выражения по трансформированию координат точек боковых поверхностей инженерных сооружений на плоскость. Предложена обобщённая технологическая схема определения геометрических параметров сооружений, имеющих форму цилиндра, конуса и пирамиды, которая может быть использована при определении деформаций вертикальных резервуаров, дымоходных труб, цилиндрических фасадов зданий и элементов мечети (купола, башни-минарета, колонн мечети).

Практическая значимость. Разработана технологическая схема определения осадок и деформаций наружной и внутренней поверхностей купольных сооружений. Даны рекомендации по ослаблению влияния возмущающих воздействий вибрации на результаты нивелирования с применением цифровых нивелиров и на результаты измерений наземным лазерным сканером. Полученные результаты свидетельствуют о высокой степени эффективности применения наземного лазерного сканирования для контроля геометрических параметров вертикальных стальных резервуаров. Результаты исследований внедрены в производстве в Египте и учебном процессе СГГА.

На защиту выносятся следующие основные положения:

- методики и результаты исследования основных технических параметров современных геодезических приборов;

- технологическая схема выполнения измерений для определения формы и деформаций наружной и внутренней поверхностей купольных сооружений с применением тахеометра и наземного лазерного сканера, а также методика определения деформаций сооружений, которые имеют форму цилиндра, конуса или пирамиды;

- методика анализа и моделирования результатов измерений при определении деформаций цилиндрических и купольных сооружений.

Реализация результатов работ. Основные положения, разработанные в диссертационной работе, реализованы в учебном процессе кафедры гражданского строительства инженерного факультета университета Мансуры в Египте. Результаты экспериментальных исследований использованы для составления актов технических параметров цифрового нивелира Trimble DiNi, тахеометра Leica TCR 405 Power и наземных лазерных сканеров Riegl LMS-Z360 и Riegl LMS-Z420i. Даны рекомендации по выполнению предлагаемых методик определения деформаций инженерных сооружений в Египте для проведения мониторинга мостов Суэцкого канала, элементов конструкций исторических мечетей, вертикальных резервуаров нефти.

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на:

- III международном научном конгрессе «ГЕО-Сибирь-2007» (г. Новосибирск, 25-27 апреля 2007 г.);

- IV международном научном конгрессе «ГЕО-Сибирь-2008» (г. Новосибирск, 22-24 апреля 2008 г.);

V международном научном конгрессе «ГЕО-Сибирь-2009» (г. Новосибирск, 20-24 апреля 2009 г.);

VI международной инженерной конференции «1ЕС 2008» (университет Мансура, инженерный факультет, Египет, г. Мансура - Шарм-эш-Шейх, 20-23 марта 2008 г.);

VI международной конференции по инженерной вибрации «ICVE 2008» (г. Далянь, Китай, 4-5 июня 2008 г.).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 12 работ (из них 8 - на русском языке, 4 - на английском языке), из них 7 выполнены в соавторстве, две работы опубликованы в журналах, включенных в Перечень ВАК.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных литературных источников (132 наименование, из них 41 на иностранных языках) и 5 приложений, содержит 205 страниц машинописного текста, включая 20 таблиц, 58 рисунков.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Ашраф Абдель Ванис Абдель Мавла Бешр, Новосибирск

1.. -М.: Стройиздат, 1975. - 142 с.

2. Мониторинг деформационных процессов строительных и инженерных объектов Электронный ресурс. Центр «Геодинамика». МИИГАиК, Режим доступа: http://www.geodinamika.ru/main/engineer/deformation-monitoring/

3. Гуляев, Ю. П. Задачи экогеологического и деформационного мониторинга Текст./ Ю. П. Гуляев, А. И. Каленицкий// Геодезия и картография. 1996. - № 3. - С. 49-51.

4. Vanatwerp, R. L. Engineering and design: deformation monitoring and control surveying Текст./ R. L. Vanatwerp// Engineer manual. U.S Army corps of engineering. EM 1110-1-1004. - Washington. - U.S, 1994. -141 pp.

5. Ashraf, A. Beshr. Accurate surveying measurements for smart structural members Текст./ Ashraf A. Beshr// M.Sc. Thesis. Mansoura university. -Mansoura. - Egypt, 2004. -194 pp.

6. Михелев, Д. Ш. Геодезические измерения при изучении деформаций крупных инженерных сооружений Текст./ Д. Ш. Михелев, И. В. Рунов, А. И. Голубцов. М.: Недра, 1977. - 152 с.

7. Ogaja, С. A. framework in support of structural monitoring by real time kinematic GPS and multi-sensor data Текст./ С. A. Ogaja// Ph.D. thesis. -University of New South Wales. Sydney - Australia, 2002. - 190 pp.

8. Зайцев, А. К. Геодезические методы исследования деформаций сооружений Текст./ А.К. Зайцев, С.В. Марфено и др. М.: Недра, 1991. - 272с.

9. Пискунов, М. Е. Методика геодезических наблюдений за деформациями сооружений Текст./М. Е. Пискунов. -М.: Недра, 1980. -260 с.

10. Практикум по прикладной геодезии: геодезическое обеспечение строительства и эксплуатации инженерных сооружений Текст./ Е.Б. Клюшин, Д. Ш. Михелев, Д. П. Барков и др. М.: Недра, 1993,- 275 с.

11. Dunnicliff, J. Geotechnical instrumentation for monitoring field performance Текст./ J. Dunnicliff // 1st Edition, John Wiley & Sons. New York, 1994.-608 pp.

12. ГОСТ 24846-81 Грунты. Методы измерений деформаций оснований зданий и сооружений Текст. М.: Изд-во стандартов, 1981. - 26 с.

13. Инструкция по нивелированию I, П, III и IV классов Текст. М.: Недра, 1991.- 167 с.

14. Henriques, М. J. Monitoring vertical displacements by means of geometric levelling Текст./ M. J. Henriques, J. Casaca// Historical Constructions, P.B. Louren^, P. Roca, Guimaraes, 2001. pp. 403-412.

15. Жуков, Б. H. Руководство по геодезическому сооружений и оборудования промышленных предприятий при их эксплуатации Текст./ Б. Н. Жуков. Новосибирск: СГГА, 2004,- 376 с.

16. Левчук, Г. П. Прикладная геодезия: Основанные методы и принципы инженерно-геодезических работ Текст./ Г.П. Левчук, В.Е. Новак, В.Г. Конусов. -М.: Недра, 1981.- 438 с.

17. Брайт, П. И. Геодезические методы определения деформаций и сооружений Текст./ П. И. Брайт. М.: Недра, 1965. - 464 с.

18. Большаков, В. Б. Высокоточные геодезические измерения для строительства и монтажа большого серпуховского ускорителя Текст./ В. Б. Большаков. -М.: Недра, 1968.

19. Kadir, A. Preliminary analysis of precise levelling network for the southern peninsular Malaysia электронный ресурс./ A. Kadir, Samad Abu, S. Ses. 1997. -Режим доступа: http://eprints.utm.my/4855/l/preliminaryanalysis.pdf.

20. Уставич, Г. А. Влияние внешних факторов при наблюдениях за оборудованием Текст./ Г.А. Уставич// Геодезия и картография.-1979.-№5.- С. 31-33.

21. Кирьянов, Ю. В. Анализ влияния вибрации на точность визирования при высокоточном геометрическом нивелировании Текст./ Ю.В. Кирьянов// Геодезия и картография. 1987.- №3. - С. 12-16.

22. Нестеренок, В. Ф. Виброизоляторы для геодезических работ Текст./ В.Ф. Нестеренок // Геодезия и картография.-1987.- №12.- С.38-40.

23. Нестеренок, В. Ф. Приближенный анализ влияния вибрации на устойчивость системы штатив-геодезический прибор Текст./ В.Ф. Нестеренок// Изв. Вузов. Сер. Геодезия и аэрофотосъемка.- 1985.- №1.- С.69-76.

24. Соколов, Ю. Г. О демпфировании колебаний зрительных труб прецизионных нивелиров Текст./ Ю. Г. Соколов// Сб. науч. Тр. Томского инженерно- стоит. Инс.-1971.- №17.- С.75-78.

25. Исследование деформаций верхнего строения фундаментов турбоагрегатов Текст./ Г. А. Уставич, Б.Н. Жуков, A.JI. Малиновский и др.// Геодезия и картография.-1978,- №9.- С.34-37.

26. Шаульский, В. Ф. Методика геометрического нивелирования в условиях низкочастотной вибрации Текст. / В. Ф. Шаульский// Межвуз. сб. «Применение геодезических методов при строительстве и эксплуатации инженерных сооружений».-1979.- Т.7.- С. 123-128.

27. Афанасьев, В. А. Контроль прямолинейности и соосности в инженерной геодезии Текст./ В. А. Афанасьев , В. С. Усов. -М.: Недра, 1973.

28. Ямбаев, X. К. Высокоточные створные измерения Текст./ X. К. Ямбаев. М.: Недра, 1978. - 224 с.

29. Геодезические методы определения деформаций сооружений. Электронный ресурс.— Режим доступа: http://www.drillings.ru/geodezmetodi?razdel=l&object=4.

30. Донских, И. E. Створный метод измерения смещений сооружений Текст./ И. Е. Донских. М.: Недра, 1974. - 192 с.

31. Allan, A.L. The Principles of Theodolite Intersection Systems Текст./ A.L. Allan // Survey Review, 1988. p. 226-234.

32. Behairy, A. M. Application of first order design problem to building construction surveying networks Текст./ A. M. Behairy// Journal of engineering faculty, Shobra, Zagazig university. Egypt, 1991. p 57-68.

33. Gairns, C. Development of semi-automated system for structural deformation monitoring using a reflectorless total station Текст./ С. Gairns // M.Sc. Thesis. Department of Geodesy and Geomatics Engineering - University of New Brunswick, 2008. - 118 pp.

34. A.C. 1044975 СССР. Способ гидродинамического нивелирования Текст./ Р. А. Мовсесян, А. М. Бархударян, П. В. Амбарцумян (СССР). Бюл. -1983.-№36.

35. А.С. 546777 СССР. Способ гидродинамического нивелирования Текст./ А. А. Мартиросян, Р.А. Мовсесян, И.Т. Таплашвили, Г.А.Бабаян (СССР). Бюл. 1977. - № 6.

36. А.С. 1109582 СССР. Способ гидродинамического нивелирования Текст./ К. Р. Трозян (СССР). Бюл. 1984. -№ 6.

37. А.С. 1397735 СССР. Способ гидродинамического нивелирования Текст./ К. Р. Трозян (СССР). Бюл. 1988. - № 19.

38. А.С. 265472 СССР. Гидростатический нивелир Текст./ И. Ю. Васютинский, Е.Б. Клюшин (СССР). Бюл. 1970.-№10.

39. Васютинский, И.Ю. Гидронивелирование Текст./ И.Ю. Васютинский. -М.: Недра, 1983.-179 с.

40. Уставич, Г. А. Способ гидронивелирования Текст./ Г.А. Уставич// А.С. №1569542. Опубл. в Б.И. - 1990. -№ 21.

41. Уставич, Г.А. Способ гидродинамического нивелирования и устройство для его осуществления Текст./ Г.А. Уставич// А.С. № 1428917. -Опубл. в Б.И. -1988. № 21.

42. Уставич, Г.А. Системы гидронивелирования с запиранием жидкости Текст./ Г.А. Уставич// Геодезия и картография. -1989. -№ 6. С.18-21.

43. Gassner, G. Investigations of digital levels at the SLAC vertical comparator Электронный ресурс./ IWAA2004, Geneva, 2004. Режим доступа: http://iwaa2004.web.cern.ch/IWAA2004/subsite/PDF/20041007TS 1 l-2Georg-Gassner.pdf

44. Соболева, E. JT. Разработка и совершенствование методики высокоточного нивелирования I, II классов с применением цифровых нивелиров Текст.: дис. на соиск. ученой степ. канд. техн. наук./ Е. Л. Соболева. -Новосибирск, 2008. 186 с.

45. Электронные тахеометры/ компании «НАВГЕОКОМ» Электронный ресурс.— Режим доступа: http://www.navgeocom.ru/catalog/taheom/index.htm

46. Lutes, J. A. Automated dam displacement monitoring using a robotic total station Текст./ James A. Lutes// M.Sc. Thesis Department of Geodesy and Geomatics Engineering, University of New Brunswick, Canada, 2002.- 141 pp.

47. Почему мониторинг?/ Фирма Г.Ф.К. Электронный ресурс.- Режим доступа: http://www.gfk-leica.ru/monit/why.htm

48. Шевченко, E. H. Наземная лазерная сканирующая система RIEGL LMS-Z420i новейший метод дистанционного зондирования Текст./ Е. Н. Шевченко, В.Ф. Кучук, Н.А. Дуброва// Науков1 пращ УкрНДМ НАН Укра'ши, 2008.-№2.-С. 125-131.

49. Frohlich, С. Terrestrial laser scanning — new perspectives in 3d surveying Текст./ С. Frohlich, M. Mettenleiter// International archives of photogrammetry, remote sensing and spatial information sciences, Vol. XXXVI- 8/W2, 2005.- p.7-13.

50. Reshetyuk, Y. Calibration of terrestrial laser scanners for the purposes of geodetic engineering Текст./ Y. Reshetyuk// 3rd IAG 12th FIG Symposium, Baden, May 22-24. - 2006. - 10 p.

51. Комиссаров, A.B. Методика исследования метрических характеристик сканов Текст.: дис. на соиск. ученой степ. канд. техн. наук./ А. В. Комиссаров-Новосибирск, 2007. 201 с.

52. Середович, А.В. Методика создания цифровых моделей объектов нефтегазопромыслов средствами наземного лазерного сканирования Текст.: дис. на соиск. ученой степ. канд. техн. наук./ А.В. Середович. Новосибирск, 2007.-165 с.

53. Gordon, S. J. Metric performance of a high resolution laser scanner Текст./ S. J. Gordon, D. D. Lichti, M. P. Stewart, M. Tsakiri// Proceedings of SPIE Electronic Imaging 2001 Conference. San Jose. - California, 2001. - 11 pp.

54. Lichti, D. D. Benchmark tests on a three-dimensional laser scanning system Текст./ D. D. Lichti, , M. P. Stewart, M. Tsakiri, T. Snow // Geomatics Research Australasia. 2000. - № 72. - 24 pp.

55. Fuss, B. Investigation on laser scanners Текст. / В. Fuss, С. L. Cocq, R. Ruland, R. Staiger // IWAA2004, CERN, Geneva, 4-7 October 2004.- pp. 1-7.

56. Wallace, A. M. Scan calibration or compensation in a depth imaging system Текст./ A. M. Wallace, G. Zhang, Y. Gallagher// Pattern Recognition Letters, 1998. pp. 605-612.

57. Boehler, W. Investigating laser scanner accuracy электронный ресурс./ 2003. Режим доступа: http://cipa.ic0m0s.0rg/fileadmin/papers/antalya/l 89.pdf

58. Roberts, G. deformation monitoring trials using a leica HDS3000 Текст./ G. Roberts, M. Baddley// FIG Working Week 2007. Hong Kong SAR. - China, 1317 May 2007.- 15 pp.

59. Tsakiri, M. Terrestrial laser scanning for deformation monitoring Текст./ M. Tsakiri, D. Lichti, N. Pfeifer// 3rd IAG 12th FIG Symposium. - Baden, 2006. -10 pp.

60. Антонович, К. M. Использование спутниковых радионавигационных систем в геодезии Текст./ К.М. Антонович. М.: ФГУП; «Картгеоцентр». -ГОУ ВПО «СГГА». - 2005. - Т.1. - 334 с.

61. Maciaszek, J. Use of satellite GPS technique in the measurements of deformations in the areas of mining exploitation Текст./ J. Mciaszek, J. Szewczyk // 10th Fig intern, symp. on deformation measurements. USA, 2001. - pp. 61-70.

62. Wong, K. Monitoring Hong Kong's bridges Текст./ К. Wong, К. Man, W. Chan// GPS World, Vol. 12, No. 7. 2001. - pp. 10-17.78 http://www.intergeo.ru/index.php?rid=5&id=4

63. Luccio, M. Мониторинг деформации больших сооружений с помощью GPS Электронный ресурс./ М. Luccio// GPS World.- USA, Август 2002 Режим доступа: http://www.navgeocom.ru/projects/monitorgps/

64. Stewart, М. The application of GPS to dam surface monitoring Текст./ M. Stewart, M. Tsakiri// Journal of Geospatial Engineering, vol. 3 № 1.- 2001- pp. 45- 57.

65. Behr, J. A. Monitoring structural deformation at Pacoima dam, California, using continuous GPS Текст./ J. A. Behr, K. Hudnut, N. King// Proc. of ION-GPS98. September 15-18. - Nashville TN, USA, 1998. - pp 59-68.

66. Kareem, А. Определение деформаций высотных зданий с помощью GPS Электронный ресурс./А. Kareem, Т. CorreaII GPS World.- USA, 2003. -Режим доступа: http://www.navgeocom.ru/projects/heightofprecision/index.htm

67. Рязанцев, Т. Е. Современные автоматизированные системы контроля деформаций высотных зданий Текст./ Т. Е. Рязанцев, С.П. Буюкяп, И. А. Седельникова// Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века, № 2. 2005.

68. Рязанцев, Г. Е. Автоматизированные системы инструментального геодезического геомониторинга Текст./ Т. Е. Рязанцев, И. А. Седельникова. -М.: МГСУ, 2003.

69. Рязанцев, Г. Е. Применение оптических измерительных систем на основе современных электронных тахеометров для контроля за деформациями наземных зданий и сооружений Текст./ Г.Е. Рязанцев, И.С. Бубман //ОФМГ. -2003. № 4.

70. Большаков, В. Д. О поверке главного условия нивелира Текст./ В. Д. Большаков. Труды НИИГАИК вып. 44, 1962.

71. Reshetyuk, Y. Self-calibration and direct georeferencing in terrestrial laser scanning Текст./ Y. Reshetyuk// Ph.D. thesis in Geodesy. Royal institute of technology. - Stockholm, 2009. - pp. 174.

72. Метод главных компонент Электронный ресурс. — Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Properorthogonaldecomposition

73. Ашраф, А. Бешр. Разработка методики для выполнения трехмерных измерений и моделирования состояния сооружений с помощью уравнений плоскостей Текст./ Ашраф А. Бешр// Изв. Вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. -2009.-№1.-С. 59-66.

74. Беклемишев, Д. В. Курс аналитической геометрии и линейной алгебры Текст./ Д. В. Беклемишев. -М.: Наука, 1984. 320 с.

75. Hearn, D. Computer graphics Текст./ D. Hearn and М. P. Baker// (3rd Edition), Prentice-Hall International Ltd, London. 2003. 880 p.

76. Jaselskis, E. J. Pilot Study on Improving the Efficiency of Transportation Projects Using Laser Scanning Электронный ресурс./ E. J. Jaselskis and others// Режим доступа: http://www.ctre.iastate.edu/mtc/reports/LaserScanBody.htm

77. Кирьянов, Ю. В. Исследование метода виброизоляции для зашиты геодезических приборов от вибрационного воздействия Текст./ Ю. В. Кирьянов, В. А. Перов// Изв. Вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. -1986. №1. -С.110-115.

78. Blais, F. Recursive model optimization using ICP and free moving 3D data acquisition Электронный ресурс./ F. Blais, M. Picard, G. Godin// Canada, 2003. Режим доступа: http://grok.ecn.uiowa.edu/Projects/USARSim/docs/nrc-45834.pdf

79. Коугия, В. А. Геодезические работы при строительстве мостов текст./ В.А. Коугия, В.В. Грузинов, и др. М.: Недра, 1986. - 248 с.

80. Желтко, А. Ч. Об определения прогибов балок автомобильных мостов Текст./ А.Ч. Желтко, С.Ч. Желтко// Геодезия и картография. 2009. - №1 С. 23-24.

81. ГОСТ 8.570-2000. Государственная система обеспечения единства измерений. Резервуары стальные вертикальные цилиндрические. Методика поверки Текст. -М.: Изд-во стандартов, 2000. 60 с.

82. Определение геометрических параметров подкрановых путей полярного крана Текст./ Г. А. Уставич, Е. М.Сапронов, С.В. Демин, Ю. И. Кирочкин// Геодезия и картография. — 2003. № 12. - С.12 — 20.

83. Русков, А. М. Способ определения радиуса кругового пути полярного крана реакторного отделения АЭС Текст./ А. М. Русков// Геодезия и картография. — 1994. — № 4. — С. 31—32.

84. Поклад, Г.Г. Геодезия Текст./ Г. Г. Поклад, С. П. Гриднев. М.: Изд-во МИИГАиК, 2007. - 592 с.

85. РД 08-95-95 Положение о системе технического диагностирования сварных вертикальных цилиндрических резервуаров для нефти и нефтепродуктов Текст. М.: Изд-во стандартов, 1995. - 23 с.

86. СНиП 2.09.03-85 Сооружения промышленных предприятий. — М.: Изд-во стандартов, 1995. — 73 с.

87. Ашраф, А. Бешр. Методика определения деформации цилиндрических резервуаров при помощи проектирования на касательную плоскость Текст./ Ашраф А. Бешр, А. В. Иванов// Изв. Вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. -2009. -№ 5. С. 37-44.

88. Розенфельд, Б. Ф. Стереографическая проекция Текст./ Б. Ф. Розенфельд, Н. Д. Сергеева.- М.: Недра, 1973.- 48с.

89. Телеганов, Н. А. Высшая геодезия и основы координатно-временных систем Текст./ Н.А. Телеганов, А.В. Елагин.- Новосибирск: СГГА, 2004. 238с.

90. Александров, А. Д. Геометрия Текст./ А. Д. Александров, Н. Ю. Нецветаев.- М.: Недра, 1990.- 672с.

91. Teskey, В. Application of a multi-parameter transformation for deformation monitoring of a large structure Текст./ В. Teskey, В. Paul// 3rd IAG -12th FIG Symposium. Baden, May 22-24. - 2006. - 9 pp.

92. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия Текст. М.: Минстрой РФ, 1985.

93. Дарков, А. В. Сопротивление материалов Текст./ А. В. Дарков, Г. С. Шпиро. — М.: Высш. школа, 1975. — 656 с.

94. Schroedel, J. Engineering and design- structural deformation surveying Текст./ J. Schroedel// U.S Army corps of engineering. EM 1110-2-1009. -Washington U.S, 1994. -292 pp.

95. Гуляев, Ю. П. Прогнозирование деформаций сооружений на основе результатов геодезических наблюдений Текст./ Ю. П. Гуляев. Новосибирск: СГГА, 2008.-256 с.118 http://mmtc.vgta.vm.ru/Posobija/MathCAD/index.htm

96. Турчак, JI. И. Основы численных методов Текст./ JI. И.Турчак, П. В. Плотников. М.: Физматлит, 2002. - 304с.

97. Amidror, I. Scattered data interpolation methods for electronic imaging systems: a survey Текст./1. Amidror // Journal of Electronic Imaging 11(2), 2002. -pp. 157-176.

98. Рекомендации по прогнозированию деформаций сооружений гидроузлов на основе результатов геодезических наблюдений: П-53-90 Текст./ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. М., 1991.- 35 с.

99. Вентцель, Е. С. Теория вероятностей Текст./ Е. С. Вентцель . М.: Высш. ж., 2001. - 575 с.

100. Лесных, Н. Б. Основы теории вероятностей и математической статистики. Теория ошибок измерений Текст./ Н. Б. Лесных. Новосибирск. -НИИГАиК, 1992.-75 с.

101. Welsch, W. М. Models and terminology for the analysis of geodetic monitoring observations Текст./ W. M. Welsch, O. Heunecke// The 10th FIG international symposium on deformation measurements. USA, 2001. - pp. 390-412.

102. Acar, M. Deformation analysis with total least squares Текст./ M. Acar and others// Nat. Hazards Earth Syst. Sci., № 6. 2006. - pp 663-669.

103. Мазуров, Б. Т. Моделирование структурированных геодинамических объектов и оптимизация систем наблюдений Текст.: дис. на соиск. учен. степ, канд. техн. наук. / Б. Т. Мазуров. Новосибирск, 1996. - 107 с.

104. Bayrak, Т. Modeling the relationship between water level and vertical displacements on the Yamula Dam, Turkey Текст./ Т. Bayrak // Nat. Hazards Earth Syst. Sci., №7. 2007. - pp. 289-297.

105. Мазуров, Б. Т. Изучение геодезических процессов на основе моделирования геодезических и гравитационных параметров Текст.: дис. на соиск. учен. степ. док. техн. наук. / Б. Т. Мазуров Новосибирск. — 2007. -254 с.

106. Буш, В. В. Геодезические работы при строительстве сооружений башенного типа Текст./ В. В. Буш, В. В. Калугин, А. И. Саар. М.: Недра, 1985.-216 с.

107. Бугакова, Т. Ю. Оценка устойчивости состояний объектов по геодезическим данным методом фазового пространства Текст.: дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук./ Т. Ю. Бугакова Новосибирск, 2005. - 163 с.