变形测量数据处理系统Ver41说明书.docx
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变形测量数据处理系统Ver41说明书
形变观测数据处理系统
（Justv4.1版）
使
用
说
明
书
南京星星图地理信息科技有限公司
2011年11月18日
第一章绪论
随着现代城乡建设的快速发展，建（构）筑物的变形测量（具体分为沉降监测和位移测量）越来越引起各个管理部门的重视。
在管理上，我国于1998年由建设部颁布了建（构）筑变形测量规程；在理论上，国内外也有大量的论文、论著进行建（构）筑沉降观测研究。
《JUSTv4.1版变形观测处理系统》，是在AutoCAD2008的平台上二次开发，同时结合Excel2003基础样式，以C#2008为开发语言，数据存贮方式采用方便易用的Excel格式文件（*.xls）。
本系统软件的构建理念是：
基于现代计算机应用技术，总结现有建（构）筑变形观测的理论知识和实践经验，按照国家规程，系统化、规范化地进行建（构）筑沉降分析和位移检测，并提供相关的图表和分析报告。
1、日常的土木工程建设中，一般建（构）筑物的沉降观测任务包括：
（1）测定建（构）筑物地基的沉降量、不均匀沉降（沉降差）及沉降速率；
（2）计算周期沉降量、周期沉降速率、地基倾斜、局部倾斜、相对弯曲和构件倾斜等。
2、沉降观测结束后，一般应提交如下成果：
（1）沉降观测成果表；
（2）沉降点位分布图；
（3）各周期沉降展开图；
（4）沉降量--时间曲线图；
（5）沉降速率--时间曲线；
（6）沉降差--时间曲线图；
（7）建（构）筑物等沉降曲线图；
（8）建（构）筑物等沉降速率曲线图；
（9）工程区域等沉降曲线图；
（10）工程区域等沉降速率曲线图；
（11）沉降过程的回归分析；
（12）预测和沉降观测分析报告。
3、一般建（构）筑物的位移观测任务包括：
（1）测定地基基坑周边建（构）筑物的位移量、不同方向的变形差（位移紊乱）。
（2）计算基坑深度与位移的关系值、位移的周期变化值、位移速率等。
4、位移观测结束后，应提交的成果如下：
（1）位移观测数据统计表；
（2）位移计算表；
（3）位移/时间变化图；
（4）位移矢量变化图；
（5）位移分析报告。
在建（构）筑沉降观测中，本软件将测量仪器的观测数据，通过电子传输或者键盘手工键入的方式，输入本系统的电子表格中；接着按照相关规范和要求，自动计算各种沉降和位移值；同时生成多种变形观测成果表；绘制复杂的曲线图；且用户能动态查询沉降和位移数据，有利于系统化、规范化开展建（构）筑物变形的分析工作；特别是本系统提供的变形过程回归分析及预测功能，为变形过程的稳定性分析提供了科学依据，及时发现严重建筑物（构筑物）变形的原因，改正导致变形的不良因素。
第二章系统安装、简介与基本设置
2.1系统基本概况
本系统采用EXCEL的超强手簿纪录和方便计算等功能，测量数据表格依照传统的国标方式和习惯记簿方法（表格法）。
系统界面是office2003的风格，具体见下图（图2-1-1）。
图2-1-1变形观测处理系统的主界面
2.2安装与调试方式
1、请您先安装Autocad2008；接着执行本系统安装文件setup.exe，请选择默认安装路径（请不要修改路径），安装目录是c:
\变形。
2、软件运行前，请在USB口插上本软件的加密狗。
3、运行Autocad2008，输入appload（或者选择菜单——【工具】——【加载应用程序】），弹出如下对话框（图2-2-1）；鼠标点击【内容…】按钮，如下对话框（图2-2-2），点击【添加】按钮，把c:
\变形\bin\just.lsp程序放入加载组（图2-2-2），退出CAD。
重新打开Autocad2008，《建（构）筑物变形观测处理系统》软件也跟随打开了（2个窗口的方式）。
图2-2-1加载应用程序
图2-2-2启动组里添加程序
4、请安装office2003的Excel，执行一般方式安装（或者安装office2007），不过，安装Excel只是为了查看观测数据文件方便，如果不方便，用户也可以不安装office的Excel版本）。
5、如果是WindowsXP系统，还必须安装dotnetfx3.5.exe（dotnetfx3.5是微软Windows升级到.net技术的一个进程。
如果在安装VisualStudio.NETWindows组件更新或VisualStudio.NET之后安装了IIS，则必须修复.NET框架才能成功地创建Web应用程序和XMLWebservices。
）
2.3系统的功能简介
1、沉降观测数据处理
①数据的录入（手工或者计算机通讯方式）；
②单点的沉降计算；
③沉降图的绘制；
④多点的沉降图绘制与比较；
⑤沉降分析与误差分析；
⑥沉降勘测报告的撰写；
⑦观测点的平面坐标的手工输入和图上采集；
⑧绘制观测点平面图；
⑨绘制沉降曲线的等值线；
⑩绘制沉降速率曲线的等值线。
⑾绘沉降展开图（两张形式）。
2、位移观测数据处理
①数据的录入（手工或者计算机通讯方式）；
②分隔彩条的设置；
③位移量的计算；
④位移/时间变化图；
⑤位移报表的输出；
⑥撰写位移分析报告。
3、辅助功能：
①文字对齐方式；
②文字样式、大小等；
③单元格的合并与分离；
④网格边框设置（实线格、虚线格等）；
⑤列数据排序；
⑥列数据的小数位数设置。
2.4工程夹的建立
建（构）筑物的沉降和位移监测，往往不局限于个别建（构）筑物，而是涉及有若干个建（构）筑物组成的群体，如居民小区、大桥与附属物等。
这样，变形分析也就拓展为区域监测。
为了监测数据和分析结论的管理，本系统软件引导“建立文件夹”的观念，也就是说：
某一区域内的观测数据、技术要求、工程总平面图、测点布置图、沉降（位移）--时间—荷载图、等沉降曲线图、成果统计表、沉降报告等不同格式的图形表格文件，全部放置在一个文件夹（工程夹）目录下。
下列菜单--【设置】--【建立工程夹】，弹出对话框（图2-4-1），选择好“工程夹”路径后，鼠标点击【确定】按钮，即可实现“工程夹”的创建和设置。
图2-4-1创建“工程夹”
2.5位移和沉降限差设置
鼠标点击下拉菜单—【设置】—【限差设置】，鼠标点击后，出现如下对话框（图2-5-1）。
将沉降限差值和位移限差值设置好，同时设置报警方式，点击【加入记录簿】按钮后，系统将技术参数值加入到Excel表中（工作簿名称为“技术预警”）。
图2-5-1位移和沉降的限差设置
2.6文件的创建与保存等
1、文件创建
鼠标点击【文件】，出现下图菜单（图2-6-1），选择
按钮，即可。
2、文件打开
也就是打开Excel的xls文件。
3、文件保存
同上，在菜单下选择【保存】按钮即可命名存盘，文件格式为xls文件（Excel格式文件）。
由于不是直接操作Excel，所以在保存Excel的xls文件时，速度比较慢，希望用户理解和耐心。
版权与售后服务
鼠标点击图2-6-1上的【关于】按钮，弹出如下对话框（图2-6-2），出现了相关售后服务的信息。
图2-6-1文件类操作菜单
图2-6-2版权与售后服务信息
第三章沉降观测数据处理与分析
沉降观测的处理与分析，本系统处理流程是：
【数据录入】【沉降量（分次）计算】【单点计算与绘制曲线图】【多点计算与曲线图绘制】【沉降各种分析与绘图】【查询与报表】等10个大的环节（含20多个功能模块），软件菜单设置参见图3-0-1。
图3-0-1沉降处理功能菜单
3.1初始页面设置
观测数据按照观测次数来设置，在类EXCEL里表现为工作簿（Sheet1、Sheet2、Sheet3等），工作簿名为“第一次”、“第二次”等，计算和分析工作簿的名称分别为“单点分析”页、“多点分析”页、“最终分析”页、“各种沉降线”页，在类EXCEL的左下角明确显示，参见下图3-1-1。
图3-1-1数据的工作簿集合
实现上面的工作簿制作和排序，途径有三：
1、鼠标放在excel格式上任意位置，点击右键，出现如下鼠标快捷对话框（图3-1-2），选择【工作簿改名（N）】后，弹出如下修改工作簿对话框（图3-1-3），选择需要修改的原工作簿名称，修改为新的工作簿名称。
图3-1-2鼠标快捷菜单
图3-1-3工作簿修改对话框
2、是执行菜单命令—【初始页面设置】，弹出如下对话框（图3-1-4），根据测量的次数和页码排列顺序，鼠标点击【制作页面】按钮，即可实现各种页面的自动制作和页码排序。
第二种方法的优点是高效快捷、简单易为；
图3-1-4页面模板
3、用Microsoft公司的office的excel2003，建立好工作簿，存盘为excel97-2003文件格式，再在本系统里打开此文件。
当设置好页面后，建议马上保存文件，以免丢失。
3.2测量数据录入
外业测量的高程值和房屋层数、观测日期等数据，通过本系统提供的对话框（图3-2-1）录入，系统日期的格式参照欧美格式（YYYY-MM-DD，即四位数年-月月-日日），如果没有和“加入页面”对应的页码，系统会提示你：
用上一节（3.1）的方法，建立数据页码。
图3-2-1观测数据录入
录入的数据样式为（表3-1）：
点名
日期
高程值（米）
层数
备注
D1
2005-11-14
20.9849
2
重新布点
D2
2005-11-14
21.0085
2
无
D3
2005-11-14
20.9978
2
无
D4
2005-11-14
20.9745
2
无
D6
2005-11-14
20.9626
2
无
【注】重新布点的含义：
在观测过程中，有点位被破坏以后，重新在大致原来的位置布设新点，累计沉降量要继续以前的值。
在计算沉降量时，此时本次的沉降值为0，累计沉降为上次的沉降量。
原则上，一旦发现沉降点被破坏，就应立即重新布设沉降点标志，尽量缩短被中断的监测时间，并通过临时监测得到被中断的沉降量，也可以从监测对象的平均沉降或修复点附近沉降点的沉降推算被中断的沉降量。
显然，重新布点只是一种补救措施，因为无论如何也不能百分之百地恢复被中断的沉降，只是没办法的办法。
请大家工作中注意保护沉降点标志，同时提醒建设施工人员注意保存观测点。
3.3分次计算沉降量
外业测量数据录入后，到了一定数量的观测次数，可以计算各个点的沉降值。
本系统提供的方式是：
菜单【沉降处理】【沉降计算】，弹出如下图对话框（图3-3-1），全部观测数据将进行沉降计算。
图3-3-1分次计算沉降量
计算的结果是在对应的格子里填入相关计算值，也就是计算出：
①本次沉降值；②累计沉降量；③每百天的沉降速率。
详见下表（表3-2）。
表3-2某次的沉降计算
3.4单点处理
为了进一步分析各个点的沉降情况，察看沉降的曲线变化及其沉降速率，并绘制专业的CAD图形。
本系统提供的方式是：
菜单【沉降观测处理】【单点处理】，弹出如下图对话框（图3-4-1），在左边列表框里选择要计算的点名，并有4个功能，下面分别讲述：
图3-4-1计算单点沉降值
1）分点计算功能：
点击【分点计算】按钮，出现下表结果（在“单点分析”页，图3-4-2），并把“单点分析”页置为当前活动页。
2）显示沉降过程图功能：
在执行“分点计算功能”后（一定要进行单点计算沉降值），再选择绘制图形的类别（①沉降量-时间-沉降速率曲线图；②沉降量-时间-荷载【层数】曲线图），并用鼠标点击【图形绘制】按钮，系统自动绘制了沉降点的p-t-s（荷载--时间--沉降量）曲线图（图3-4-3）或者绘制s-t-v（沉降量--时间--沉降速率）曲线图。
图3-4-2单点沉降量计算
图3-4-3单点p-t-s（荷载、时间、沉降量）曲线图
3）在AutoCAD上绘制沉降折线图：
在执行【分点计算】功能后（一定要进行单点计算沉降值），再选择绘制图形的纵横比例尺，并用鼠标点击【CAD绘制】按钮，系统在Autocad2008的命令行提示：
请指定断面曲线的绘制位置
当用鼠标指定绘制位置时，便在CAD里绘制了p-t-s折线图（图3-4-4）或者s-t-v图。
图3-4-4AutoCAD里绘制单点沉降图
4）回归分析与预测：
通过选择模拟函数（①抛物线函数；②幂函数；③指数函数；④对数函数。
）后，采用最小二乘法来求出模拟函数的参数值（图3-4-5）；且会出模拟（预测）图（图3-4-6）。
图3-4-5模拟函数参数的求解
图3-4-6模拟（预测）图
5）生成栅格图形（jpg格式或者bmp格式）：
当把鼠标置于对话框的沉降曲线图上时，鼠标右键后，出现图3-4-7的快捷屏幕菜单，当选取“SaveImageAs…”后，出现存盘对话框，提示用户选择栅格图形的格式和存盘路径，即可实现栅格图形的截取。
图3-4-7右键菜单
【注】方法2：
现在用户都喜欢用腾讯QQ，QQ就有屏幕截图功能，很快捷和方便，建议网络用户使用。
具体使用方法，大家查询腾讯的有关资料，在此我不多赘述了。
3.5多点处理
为了察看区域内点的沉降差值和沉降的不均匀性，需要对多点的测量数据进行处理，绘制多点的沉降折线图。
本系统提供的方式是：
菜单【沉降观测处理】【多点处理】，弹出如下图对话框（图3-5-1），鼠标点击【查找观测点】按钮，在对话框的左边列表框里显示观测点，用户通过【==>】、【<==】、【全选】、【全退】4个按钮来选择（操作）要计算的点名，并输送到对话框右边的列表框里。
这样，我们就可以进行多个功能处理了，下面分别讲述：
图3-5-1多点计算沉降并绘图
1）数据处理：
将选择的点的测量数据计算，在“多点分析”页码里形成如下表格（表3-4）。
2）显示沉降过程图功能：
在执行【数据处理】后（一定要进行多点计算沉降值），当选择何种曲线图（①沉降量时间沉降速率曲线图；②沉降量—时间—荷载（层数）曲线图）后，再用鼠标点击【图形绘制】按钮，系统自动绘制了沉降折线图（图3-5-2）
表3-4多点计算表
点名
日期
高程值（m）
房屋层数
备注
单次沉降（mm）
累计沉降（mm）
累计天数
D1
2005-11-14
20.9849
2
无
D1
2005-11-23
20.9844
3
无
-0.50
-0.50
9
D1
2006-1-6
20.9830
5
无
-1.40
-1.90
53
D1
2006-2-10
20.9818
7
无
-1.20
-3.10
88
D1
2006-4-11
20.9821
8
无
0.30
-2.80
148
D2
2005-11-14
21.0085
2
无
D2
2005-11-23
21.0079
3
无
-0.60
-0.60
9
D2
2006-1-6
21.0058
5
无
-2.10
-2.70
53
D2
2006-2-10
21.0050
7
无
-0.80
-3.50
88
D2
2006-4-11
21.0051
8
无
0.10
-3.40
148
D3
2005-11-14
20.9978
2
无
D3
2005-11-23
20.9974
3
无
-0.40
-0.40
9
D3
2006-1-6
20.9959
5
无
-1.50
-1.90
53
D3
2006-2-10
20.9948
7
无
-1.10
-3.00
88
D3
2006-4-11
20.9938
8
无
-1.00
-4.00
148
图3-5-2多点沉降折线图
3）同上，绘制AutoCAD图形（图3-5-3，具体操作请参见3.4的相关部分）。
图3-5-3AutoCAD中绘制多点沉降图
3.6沉降分析
在计算沉降和绘制折线图后，需要对沉降做更深一步的分析，具体的功能界面如下（图3-6-1），其相关的功能介绍如下。
图3-6-1沉降分析功能图
1）沉降量统计分析：
执行此功能后，在“最终分析”页上出现下表（表3-5），从最大和最小的沉降量和速率上分析原因。
表3-5统计沉降值
总沉降点数：
10（按累计沉降量排列[绝对值]）
点名
累计沉降量（mm）
累计沉降速率（mm/100d）
最大沉降量（mm）
本期最大沉降速率（mm/100d）
D1
-2.8
-1.89
-2.8
5.56
D2
-3.4
-5.67
-3.4
6.67
D3
-4.0
-6.67
-4.0
4.44
D4
-1.0
-1.67
-1.0
4.89
2）平均沉降过程线：
执行此功能后，在“沉降线图”的页码中出现下列数据（表3-6）
表3-6平均沉降表
日期（yyyy-mm-dd）
平均沉降值（mm）
累计天数（d）
2005-11-14
0
0
2005-11-23
-0.73
9
2006-1-6
-1.51
53
2006-2-10
-1.43
88
2006-4-11
0.14
148
同时，生成平均沉降值的折线图（图3-6-2）
图3-6-2平均沉降图
3）沉降差过程线：
执行此命令后，出现对话框（图3-6-3），要求选择2观测点做沉降差的比较值（表3-7）和图（图3-6-4）。
图3-6-3沉降差的2点选择
表3-7沉降差值比较表
日期（YYYY-MM-DD）
D3
D6
累计天数
沉降差值（绝对）
2005-11-14
0
0
0
2005-11-23
-0.4
-1.7
9
1.3
2006-1-6
-1.5
-0.1
53
1.4
2006-2-10
-1.1
-2.9
88
1.8
2006-4-11
-1.0
0
148
1.0
图3-6-4沉降折线
3.7撰写沉降报告和编制沉降成果表
3-7-1撰写沉降报告
沉降报告分为：
①阶段性报告；②最终报告。
一、在沉降观测期间，为了及时上报建筑物的沉降状态，必须提交阶段性沉降报告。
下拉菜单—【沉降处理】—【编写阶段性报告】，弹出如下对话框（图3-7-1）。
将建筑物及观测信息填写完毕后，点击【写阶段性报告】按钮，自动在Excel的建立“阶段性报告”工作簿，并将报告的内容自动填写（图3-7-2）。
图3-7-1填写建筑物及观测信息
图3-7-2阶段性沉降报告
二、沉降观测整个项目结束时，当计算观测点的沉降值和绘制沉降曲线后，必须提交沉降分析报告的。
本软件提供了多行业的沉降报告模式（图3-7-3）。
但是所有不同的行业沉降报告中，主要的内容格式如下：
（1）工程概况：
对沉降观测任务的综合性描述。
涉及工程地点、建设单位、勘察单位、设计单位、监理单位、测量单位、建筑结构形式、基础结构形式、地基类型等
（2）监测目的：
沉降观测的任务要求
（3）技术规范；
（4）测点布置；
（5）技术要求；
（6）数据分析：
沉降观测数据统计、回归分析结果、各种曲线图等。
（7）结论与建议：
根据沉降观测数据分析结果进行结论性描述，并提出一些建设性意见等。
（8）附件1测区基准点布置图；
（9）附件2监测点平面布置图；
（10）附件3单点（多点）沉降曲线图；
（11）附件4沉降等值线图；
本软件根据沉降计算和分析，填写沉降报告的部分内容，并以Word的方式提供。
图3-7-3沉降报告的生成
3-7-2编制观测成果表
下拉菜单【沉降观测处理】【编制观测成果表】，弹出如下对话框（图3-7-4），将工程的社会属性（“工程名称”、“委托单位”、“测绘单位”）、自然属性（工程结构形式、建筑层次、仪器型号、起算高程）及报告编制的起始时间与终止时间等信息填写或者选择。
鼠标点击【创建成果表】按钮，结果在Excel文件出现“成果表”工作簿，并且填写了观测的内容，计算了沉降值、沉降速度等（图3-7-5）。
图3-7-4编制观测成果表
图3-7-5成果表工作簿
【注】如果需要编制成果表的观测次数超过5次，必须分批生成，将第一批次的成果表生成好了，保存xls文件，在office的Excel里打开，并剪贴到新的工作簿中（或者Word文档）；接着同样的方式完成后面的成果表。
这样，就把多个测量次数的成果表编制完整了。
3.8观测点坐标录入
下拉菜单【沉降观测处理】【测点坐标输入】，弹出如下对话框（图3-8-1），可以在对话框的表格里输入坐标值，或者用鼠标在CAD屏幕上捕捉（把建筑物的设计图或竣工图在AutoCAD里打开即可）。
观测点的坐标值输入完毕后，点击【坐标输入】按钮，即可在Excel上生成一个工作簿（名称为“布设位置”），在此工作簿里存放了平面位置的坐标信息（图3-8-2），这样为下面的各种等值图绘制做准备，也为沉降报告准备材料。
图3-8-1观测点坐标录入
图3-8-2观测点的平面坐标信息
3.9绘位置平面图
根据观测点的平面坐标信息，绘制观测点的平面位置图，以编译观察分析观测点布置的合理性、严密性等。
菜单【沉降观测处理】【绘平面位置图】，软件系统找到“布设位置”工作簿的坐标信息，自动绘制观测点的平面图（图3-9-1），其中圆圈表示观测点，并编号。
图3-9-1观测点平面图
3.10沉降量展开图绘制
对于布设在建筑物周围布设的沉降监测点，从建筑物拐角处某一沉降点开始，绕建筑物一周，按相对距离依次排列所有沉降点，最后回到起始点。
以相对展开点距离为横轴，沉降量为纵轴，绘制沉降折线图。
沉降展开图可以直观地反映建筑物的不均匀沉降，如：
沉降点间的沉降差、斜率等。
避免建筑物的不均匀沉降出现拉裂现象。
沉降量展开图有2种模式：
①按照观测点的间距和沉降量绘制折线图（图3-10-2）；②按照观测点的平面位置和沉降量绘制方格图。
（1）绘制沉降量展开图①
下列菜单【沉降观测处理】【绘沉降展开图】【展开图样式
（1）】，出现对话框如下（图3-10-1），观测点的“点名”、“X坐标”、“Y坐标”、“沉降量”展现在表格里，可以用“上移”、“下移”和“删除”按钮来操作观测点的排列顺序和增删。
图3-10-1绘制沉降展开图
绘制沉降展开图有2个绘图方式：
①在对话框里直接绘图（图3-10-2）；②在AutoCAD里绘图。
图3-10-2绘制好的展开图形
大家从上图中看出：
第三点（D8）和第四点（D9）的沉降值差比较大，建筑物的倾斜比较大，容易产生拉裂现象；同样第四点（D9）和第五点（D10）也是这样情况。
用户可以针对这种现象进行分析，指出沉降的不合理地点，提示给建设单位等部门，引起警觉，防治重大事故发现。
（2）绘制沉降量展开图②
下列菜单【沉降观测处理】【绘沉降展开图】【展开图样式
（1）】，出现对话框如下（图3-10-3），首先把观测点的拐点变成红色字体作标记；接着鼠标点击【计算（S）】按钮，于是计算出间距、沉降差和斜率指标值；最后选择比例尺，鼠标点
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