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沉降观测数字一体化探讨

发表时间：2020/7/3 来源：《基层建设》2020年第6期作者：祝司泰

[导读] 摘要：在高层建筑及地质敏感地区建筑物施工过程中，对施工建筑物及其周边地区建筑物进行垂直位移监测即沉降观测工作，是对建筑物施工质量控制的一个重要手段。

        青海地理信息产业发展有限公司青海省西宁市 810001
        摘要：在高层建筑及地质敏感地区建筑物施工过程中，对施工建筑物及其周边地区建筑物进行垂直位移监测即沉降观测工作，是对建筑物施工质量控制的一个重要手段。为快速、准确向建设单位、施工单位和工程监理提供第一手数据资料，本文结合沉降观测工作的实际经验及产品质量控制的需要，对沉降观测数字化作业的探讨和研究,有效地提高了测绘产品的质量和测绘工作效率。
        关键词：沉降观测；沉降量;基准点；观测点；数字化；一体化
        沉降观测工作所釆用的常规手工记录方式,要求技术人员在对每一测站进行观测的同时判定各项限差,合格后方可迁站继续观测。对于每一线路的观测成果及其往返观测较差是否符合技术要求等需通过内业手工计算进行确认，内业数据处理时由于水准路线较长或观测点较多，手工平差计算处理极其麻烦且易产生错误，常需第二人进行复算。质量控制检查工作同样需花费大量的时间，并重复进行各项检查、计算工作。PC-E500计算器体积小、重量轻，便于携带，为测绘工作的电子化提供了平台。对沉降观测的外业记录及内业数据处理的全过程编写软件，实施水准测量的数字化作业和内外业一体化，杜绝对观测数据及其一系列变换过程中的人工干预，集外业数据采集、内业数据处理及全程质量控制于同一个系统内。
        1沉降观测的要求
        1.1仪器设备的要求根据沉降观测精度要求高的特点，为能准确地反映出建筑物在施工中和竣工后增加荷载而引起的沉降变化情况，沉降观测要求使用精密水准仪（DS1以上）观测，配套水准尺也要求使用受环境及温差变化影响很小的锢瓦合金水准尺。
        1.2观测时间的要求
        建筑物的沉降观测根据设计和监理的需要，对观测时段有严格的限制条件，首次观测必须按时进行，获得准确的原始数据，否则整个观测的数据有明显的偏差。其他各阶段的观测，根据工程施工的进展情况和规定的时间定时进行，相邻的两次时间间隔称为一个观测周期，按施工组织方案中规定的观测周期准时进行观测，不得漏测或补测。只有这样，才能得到准确的施工主体的沉降情况。
        1.3观测点的要求
        沉降观测点要埋设在最能反映沉降特征且便于观测的位置，在建筑物上设置的沉降观测点最好对称，且相邻观测点之间间距小于50m为宜，均匀地分布在建筑物的周围。在建筑物设计图纸上，要有专门的沉降观测点布置图。
        埋设的沉降观测点要考虑施工阶段的观测要求，特别要考虑到装饰阶段因墙或柱饰面施工被破坏或掩盖观测点的因素，不能连续长期观测。
        1.4"五定”原则
        “五定”是指沉降观测起算的基准点、监测网基点和沉降观测点的点位要稳定；沉降观测使用的仪器、设备要稳定；观测人员要稳定；沉降观测各时段选取的环境条件要基本稳定；沉降观测时观测路线、立尺位置、操作程序和观测方法要固定。以上这些“五定”措施在客观上尽量减少观测误差的不定性，使观测的结果具有统一的趋向性,确保观测的沉降量更加真实可靠1.5沉降观测精度的要求。
        2水准测量记录手簿
        沉降监测网高程测量、基准点高程引测及沉降观测一般釆用二等水准测量方法。以国家二等水准测量规范为依据，对观测数据作多项检核，在PC—E500袖珍机编制菜单式记录程序，根据沉降观测的程序方法和技术指标，设置自动检核并同步贮存观测及检核成果，确保每一站观测的数据满足规定的要求。记录手簿程序有五项功能。21记录设备的设置工程名称的设置、往返观测数据文件的区分设置、5mm和10mm水准尺区分、水准尺基辅分划尺常数的设置、5或6位观测读数的确定等都在二级设置菜单内完成。
        2.2I角检验
        水准仪在观测前应进行I角检验，釆用方法1的方法检测数确保I角必须小于15。
        2.3记录
        二等水准测量观测顺序如下：（1）往测。

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奇数站时后前前后；偶数站时前后后前；（2）返测。奇数站时前后后前;偶数站时后前前后。
        在记录功能中，将观测数据和每测站计算的数据均显视在屏幕，有检核超限的会自动蜂鸣提示超限的项目，自动进入次站重新观测，并设定奇数测站不能结束本测段。在编程中考虑到各种具体情况下可能造成重测和假死机的现象，特设定了自动追索功能，重新打开计算机,选择记录这一子菜单，就可进入原来的观测状态，对已观测好的数据不会造成任何影响。
        数据贮存的功能主要是对观测的数据进行处理,由于编制电子记录手簿所釆用的是PC-E500作为记录载体工具，而PC-E500有一些自身难以克服的缺点，比如易发生死机、数据易丢失等,在这种情况下，保护好已观测的数据就显得尤其重要。该记录手簿充分考虑这一特点，在任一测站观测记录的各项数据检核不超限的前提下，同步进行观测数据的自动贮存。
        读取数据是针对上述意外情况发生后（破坏性死机除外），在内存数据消失的情况下，从E或F盘中将贮存的观测数据重新读入内存,从而使得测量可连续观测，避免了重复观测，也可以另建新工程开始观测。
        2.4数据传输
        由于PC-E500的内存较小（升级后一般为256K左右），且自身稳定性差，每天的观测数据都占有一定空间，决定了不能作为长期贮存数据文件的载体，因此，每天的观测数据都须通过电缆线传输到计算机内，使观测数据能较好地保存，又为平差处理提供了原始的观测数据。
        在观测资料的存档和管理上，对每一测站上的原始观测值、前后视距差和累计值、基辅读数较差及其互差、基辅读数的高差及其平均值,均可以观测手簿的形式打印，格式与手工记录手簿一致⑶。
        3数据处理
        3.1平差预处理计算
        沉降监测网高程测量、基准点高程引测和沉降观测都釆用闭合水准路线，平差处理时按水准间接平差模型进行。数据预处理时，读入原始的观测数据，统计出其测段间和沉降观测点间的观测距离、高差及点号，形成一个预处理数据文件。
        3.2平差计算
        平差计算时，读取预处理数据文件作为已知的数据，根据往返测水准点和观测点，对相邻的点间的观测距离和高差进行计算，计算出往返测路线长及路线平均的长度、往返测高差不符值、不符值的累积值、水准点间的往返观测高差及高差平均值。利用水准起算点的高程，计算路线的闭合差和改正数,计算出每一个水准点和观测点的高程,形成了一个平差报告文件。
        3.3数据库的建立
        在每一期测量数据文件中，沉降观测点的成果数据分散，不便管理和应用，因此，以沉降观测点成果数据建立数据库更为重要。数据库面对满足顾客的要求而建立，确保每一期的沉降观测数据查询方便。
        3.4沉降量数据统计
        沉降观测点成果以数据库的形式贮存在计算机中，读取数据库的数据对每一期的沉降观测点沉降量进行统计，形成沉降量统计表，打印提供给顾客。
        4结语
        水准测量电子记录手簿和沉降观测处理软件在很多城市多项沉降观测工程中使用，得到了检验和证实，均未发现记录手簿及观测成果的计算错误。
        记录手簿和处理软件的应用，使得沉降观测的数字化和内外业一体化水平大为提高,外业记录的技术劳动强度急剧减小，杜绝了记录错误，减少了人工的干预,提高了观测数据的准确性；内业数据处理的自动化,提高了沉降观测成果质量,缩短了沉降观测作业工期，提高了沉降观测的工作效率，明显提高的施测单位的经济效益。
        参考文献
        [1]CJJ8-1999城市测量规范[2丄[21GB12897-1991国家一、二等水准测量规范[2丄
        [3]南方测绘仪器公司.PC-E500袖珍计算机原理及其开发和使用[M].北京:测绘出版社,1995.