测量机器人在线控制及其在地铁隧道自动化监测中的应用

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1、硕士学位论文测量机器人在线控制及其在地铁隧道自动化监测中的应用OnlineControlandApplicationofGeorobotinSubwayTunnelAutomaticDeformationMonitoring作者：蒋晨导师：张书毕教授中国矿业大学二〇一五年五月中图分类号P228.4学校代码10290UDC528密级公开中国矿业大学硕士学位论文测量机器人在线控制及其在地铁隧道自动化监测中的应用OnlineControlandApplicationofGeorobotinSubwayTunnelAutomaticDeformationMonito

2、ring作者蒋晨导师张书毕教授申请学位工学硕士培养单位环境与测绘学院学科专业大地测量学与测量工程研究方向变形监测数据处理答辩委员会主席评阅人二○一五年五月论文审阅认定书研究生蒋晨在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文,经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字：年月日致谢时光如水，岁月如歌！弹指间，三年的硕士学习阶段到了尾声，在这里我对所有曾关心和帮助过我的人表示最诚挚的感谢！首先对我的导师张书毕教授表示

3、感谢，本文从选题、大纲、实验、撰写一直到修改、完成，张老师都给予了悉心的关怀与指导。学习之外，在生活、工作和为人处世上张老师也一直提供了无私的帮助。张老师平易近人、严谨缜密、谦逊随和的态度，一直是我学习和做人的榜样。再次向张老师表达我的感激之情，祝愿张老师身体健康，工作顺利！其次，我要感谢卞和方博士、张秋昭博士，两位师兄在我论文写作过程中给予了许多宝贵的建议，都使我受益匪浅。在日常学习和生活中，师兄们也提供了许多建议和无私的帮助，教给我很多学习和做人的道理，和师兄们相处的日子使我感触颇深。卞师兄谦逊的品质、稳重的性格，张师兄豁达开朗的性情、严谨认真的态度，都

4、是我学习的好榜样。感谢信息工程大学的王若璞老师在接口技术方面的指点，祝您身体健康，生活愉快！感谢我的师兄吴丰波硕士、赵庆志硕士、周鹏硕士和师姐侯晓真硕士，几位师兄、师姐在学习和生活上都给了我很大的帮助，和你们在一起探讨学习上的问题和生活中的点滴，相处的日子是短暂的，但也是美好的，感谢你们对我的帮助。再次，感谢同级的董宝玉硕士、陈西斌硕士、邱川硕士、丁楠博士，与你们在一起生活、学习的日子很快乐！感谢大地测量硕12级的全班同学，谢谢你们的关心和帮助，祝大家学习和生活愉快！感谢我的师弟陈忠伟硕士、王旭峰硕士、刘聪硕士，谢谢你们的帮助，祝你们学业有成、前程似锦！感谢

5、父母的养育之恩以及哥哥和姐姐的帮助，感谢你们的关心和支持！感谢实验室的周鸣老师、邸庆生老师、仇春平老师，感谢你们提供的实验帮助。感谢在百忙之中评审论文并提出宝贵意见的各位专家！感谢郭广礼老师、高井祥老师、刘志平老师、王潜心老师的指导帮助！最后再次感谢所有关心和帮助我的人，祝你们身体健康，万事如意!摘要在施工时，地铁隧道的结构会受到很多因素（如地下水、地质、结构材料、周围建筑等）的影响，导致隧道结构产生倾斜、沉降等变形，严重的甚至造成大面积的塌方。因此，对地铁隧道的变形监测工作是必不可少的，尤其一些重要的施工区域，更是需要全天候、持续的监测。传统的变形监测方式

6、费时费力、含有较多的误差源、周期较长，难以及时发现一些形变特别快的施工区域，测量机器人自动化、智能化的优点弥补了这一不足。本文利用测量机器人对地铁隧道的变形监测工作进行了分析研究和模拟试验，并在测量机器人的在线控制及数据预处理方面进行了相关的程序实现，能够为地铁隧道及相关的施工变形监测提供更多的安全保障，具有很强的理论研究价值及实践研究意义。本文使用测量机器人TM30进行分析研究和模拟试验，以VisualBasic6.0作为程序实现工具，在TM30提供的二次开发平台的基础上，重点研究了测量机器人的在线控制和数据的预处理等问题。具体研究内容如下：（1）在测量机

7、器人在线控制方面，研究了测量机器人与电脑端口的连接，监测前的仪器参数设置，测站设置以及自动监测等问题，并编写了相应的程序予以实现。（2）分析了测量机器人TM30的误差来源，并针对角度及距离的标称精度进行了实测试验，结果表明其具有可靠的测量精度；在实用性的基础上总结出了一些削弱误差的合理措施。（3）探讨了地铁隧道相关变形监测方法，在监测数据的预处理方面，提出一种新的抗差估计方法—区间抗差估计法，并利用实测数据进行了试验分析，结果表明该方法具有良好的抗差性能。（4）采用了周期内的数据差分，利用一种新的距离改正方法，根据已知数据对测量数据进行改正，有效消除了共同误

8、差的影响。编制了角度及距离差分程序，能够对观测数据进