三维变形量测应用坐标转换法.doc

三維變形量測應用坐標轉換法於邊坡地滑之研究 李文貴 德霖技術學院營建科技系講師 摘要 變形測量的方法有許多種，由於該道路旁邊坡不適用三角三邊法或前方交會法施測，邊坡下滑之監測除了平面位置滑動外尚須了解高程方向之下陷量，因此本文應用自由測站法於邊坡下滑之三維變形監測，探討後視點中誤差對於前視點精度造成之影響，並討論六參數與七參數坐標轉換之成果差異。 關鍵詞：坐標轉換、自由測站法、邊坡地滑、變形監測 3-D Deformation Measurements Using Coordinate Transformation for Deformation Monitoring of Slope Failure Wen-kuei Li Lecturer, Department of Construction Engineering, De Lin Institute of Technology Abstract There are many methods for deformation measurements, this research apply free station method to deformation monitoring of slope failure. This deformation monitoring of slope, a 3D deformation measurements, measures not only height of monitoring points but also horizontal positions. This construction site is not suitable for triangulation network adjustment method or angle intersection method, so utilizes free station method to survey deformation of slope. Finially, this research studies the difference between six-parameter coordinate transformation and seven-parameter coordinate transformation, and also to analyse the influence of standard deviation of reference points for precision of monitoring points. Keywords: Coordinate transformation; Free station method; Slope failure; Deformation measurements一、前言 （彭等，2007指出台灣北部瑞芳鎮附近，因特殊的環境條件與順向坡地質構造，常發生邊坡坍滑事件。根據鑽探資料顯示，本區邊坡地質雖屬順向坡構造，但坡度甚緩且層面傾角僅約6°~13°，而岩材試驗結果顯示，較弱材質之摩擦角達24°，在正常情況下，邊坡之穩定應不致有太大的風險。 監測作業應用三維量測方法，當所使用數學模式及坐標轉換參數不同時，所得前視未知點之精度會跟著不同，因此除了數學模式不同外，坐標轉換時參數個數不同是否為導致精度不同之主要原因，或是有其他因素，是本文要探討的重點。 二、量測場地概況 瑞芳某一路工段邊坡施工期間，發生多次不同程度之邊坡滑動事故，本區邊坡所佈設之監測儀器計有水壓計、傾度管及供全測站觀測用之10個三維覘標測點，定期進行觀測作業。 如圖2.1(陳等，2008)本區域平行設計路線之層面大致為東西走向，而愈接近向斜軸(或開挖面)其高程愈低，顯示層面朝向斜軸方向傾斜且愈接近向斜軸其傾角越小。根據中央地調所調查四腳亭向斜之走向約N70°E，傾角約10°~20°。 圖1 四腳亭向斜與本路段之相對位置圖，(陳等，2008) 如圖2於測站O、R點各自設置儀器，觀測後視點SL1~SL8，合計8個點，再觀測前視點SM1~SM10，合計10個點。後視點須為不動之固定已知絕對坐標之點位，而前視點須佈設於邊坡具下滑潛勢之地區，圖形上方邊坡為可能下滑之區域，因此於邊坡佈設了10個點位，當成要監測之點位，而監測點即為未知點，須每次觀測後才會得知坐標。 圖2 監測點位配置圖(李等，2008) 三、測設原理與研究方法 3.1 『自由測站法』之測設原理 三維變形量測技術主要應用自由測站法，自由測站法特點是只要定平不必定心，因此每次設站之坐標系均不相同，觀測區現場假設有兩個直角坐標系，一個是大地直角坐標系(N