電子水準儀在沉降監測中支站數據的獲取與處理

曹俊佳(武漢科島地理信息工程有限公司,湖北武漢 430081)

電子水準儀在沉降監測中支站數據的獲取與處理

曹俊佳?
(武漢科島地理信息工程有限公司,湖北武漢 430081)

摘 要:電子水準儀在沉降監測過程中如何采集支站點數據?并實現支站點測量和線路測量一體化,筆者通過大量生產實踐,開發電子水準儀的已有功能,較好地解決了這一問題。本文結合具體工程案例,較詳細地闡述了電子水準儀獲取與處理支站數據的整個操作過程,客觀評價了電子水準儀相關功能,這對電子水準儀的普及推廣會產生積極影響。

關鍵詞:電子水準儀;沉降監測;支站數據;獲取;處理

1 引 言

電子水準儀是近年來得到測繪界廣泛認同的又一款成熟測量儀器。和傳統光學水準儀相比,其速度快、效率高、省人力,可有效減輕作業者勞動強度和降低施工成本;自動讀數、自動存儲,避免了測、讀、記人為差錯,并可方便的實現內、外業一體化;各項限差通過屏顯隨時提醒操作者,根據顯示結果及時采取相應措施(如變更儀器位置調整前后視距差或累積差、調整儀器高度預防不符合規范要求的視線高,對超限的讀數、測站進行重測等),保證了測量成果的成功率,省卻了因讀、記錯誤以及各項限差超限而帶來的一干煩惱。基于此,電子水準儀已被越來越多的運用于國家規范規定的各等級水準測量以及高鐵、大型建筑工程的沉降監測工作之中。本文僅就Trimble DiNi(美國天寶)電子水準儀在沉降監測中對支站數據的獲取與處理進行探討。

沉降監測和普通水準測量相比,最大的區別就是眾多支站點(單點)的高程測量,沉降監測點分布的特殊性以及監測對象的空間位置等因素決定了一部分監測點不可能串聯在同一條水準路線上(如水中橋墩沉降點監測、車間狹窄區間內沉降點監測等),只有通過支站(單站)觀測方式完成。光學水準測量配合人工記錄可以比較方便的實現,電子水準儀中雖然有“單點測量”和“中間點測量”功能,但觀測數據一是孤立的,二是不能納入水準線路測量中進行直接測量與計算,因此實際操作中基本上沒有運用這兩種功能。我們通過對電子水準儀的研究和大量的探索實踐,較好的實現了電子水準儀在沉降監測中支站數據的獲取與處理,其過程思路如下:

2 參數設置

由《建筑變形測量規范》JGJ 8-2007,根據不同的監測等級和技術設計要求設置對應的限差參數,如某建筑設計監測等級為“二級”,則相應的限差參數設置為,最大視距50．000 m;最小視線高0．300 00 m(所有觀測點均離地0．5 m);最大視線高1．7 m(2 m條碼尺);單站前后視距差2．0 m;前后視距差累積3．0 m;一個測站最大限差0．000 70 m(基輔分劃所測高差之差);記錄數據格式選擇RMC;選擇“30 cm檢測”(有利于提高每次讀數的速度);測量模式BFFB(后—前—前—后),不選擇“奇偶站交替”。

3 支站(單站)數據的獲取

以我們監測過的某房產公司一棟33層建筑為例,說明觀測過程(如圖1觀測路線圖)。

圖1　觀測路線圖

為驗證該建筑沉降異常現象,在原有監測點的基礎上新增加了2A、4A、5A、7A,總共布設了16個沉降監測點,觀測路線以基準點BM8為起點形成閉合路線,其中2、3、4、5、7A、9、10等點由于升降機、腳手架、未回填基坑等原因無法置站,只好采用支站形式進行觀測。現結合圖示僅敘述以12號點作為后視,11號點作為前視時獲取9、10兩支站點觀測站數據的過程。(從起始點BM8至12號點的觀測同線路水準)此時,電子水準儀架設在12、11兩點之間并能同時觀測到9、10、11、12等4點,只考慮水準儀至11與12號點的距離相等,不必顧及9、10號支站點距離。至于儀器與11、12兩點之間的距離可在兩觀測點上豎立水準尺通過測距功能確定或采用手持測距儀測定。儀器安置好后,照準后視點12號水準尺讀數記錄,然后前視9號支站點水準尺輸入點號進行兩次讀數并記錄,緊接著執行“重測”—“重復最后測站”命令,并將9號點水準尺移到10號點,進行同9號點一樣操作,整個測站操作過程如下(流程如圖2支站點操作流程):

后視12—前視9—前視9—重復最后測站;(獲取到9號支站點觀測數據)

后視12—前視10—前視10—重復最后測站;(獲取到10號支站點觀測數據)

后視12—前視11—前視11—后視12,限差合格,轉移下一測站。(正常線路水準測量一個測站工作完成)其他支站的操作基本相同。

圖2　支站點操作流程

4 支站(單站)數據的處理

內業將觀測數據下載和轉換,然后進行編輯、平差、計算。觀測數據、轉換數據(如圖3、圖4所示)。從我們多次現場觀測的結果看,閉合差一般都能滿足規范規定。

圖3　觀測數據

圖4　轉換數據

這時,可對水準路線按測站進行平差計算,得出除支站外的各觀測點平差后高程值,接著是對轉換數據表進行加工處理(如圖5所示)。增加“點號”列,插入9、10點支站行,從觀測數據中復制對應點的“前視”數據進行粘貼,利用電子表格的計算功能就能方便的計算出各支站點的高差和高程。各期監測點高程值的變化就是該建筑物的沉降反映。

圖5　支站數據計算

對該建筑我們在近一年時間內共進行了7次觀測,各次觀測精度統計如表1所示。

觀測精度統計表 表1

表中:

環閉合差Wh=∑h測

n:測站數

采用這種觀測和數據處理方法,我們還先后在多地完成了房屋建筑、火力發電廠主體建筑物和設備安裝等項目的沉降監測工作,效果良好。

5 結 語

電子水準儀在沉降監測中獲取支站點觀測數據的方式、方法較多,實踐證明:“單點測量”和“中間點測量”不能將支站觀測數據存儲在同一文件中;“前—后—后—前”模式將支站點視為前視(轉點)顯然不合適;唯有“后—前—前—后”測量方式與儀器自身的“重復最后測站”功能兩者結合的模式最佳,較好地解決了廣大測繪工作者在生產過程中的小難題。隨著對現代電子測繪儀器設備的深入研究,還會有更多、更好的辦法來解決測繪生產中的難題。

誠然,任何儀器設備和操作方法都會存在局限性,本文也是。電子水準儀在室內觀測時對補充的光源及照射角度就有要求;車間內觀測由于機器震動,前后視距離稍長測站高差就容易超限;有支站觀測的地方,設站位置應相對固定,保持各次觀測對同一支站點的距離較差在規范允許范圍內,否則,會由于未納入線路閉合差計算的各支站點因為儀器i角存在而對支站沉降計算結果產生影響。

參考文獻

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[5] 簿志鵬,劉國輝,王澤民．數字水準儀述評[J]．測繪通報,1996(2):30～35．

Data Acquisition and Processing of Sub-station in Subsidence Monitoring Using Electronic Level

Cao Junjia
(Wuhan KeDao Geographical Information Engineering CO．,Ltd．Wuhan 430081,China)

Abstract:How to obtain data of sub-station in the subsidence monitoring process using the electronic level and,furthermore,realize integration of sub-station survey and line survey? The question is better solved by developing the existing electronic level functions based on abundant production practice．This article combines with some specific project cases to detailedly describe the whole process of obtaining and handling sub-station data,and to objectively evaluate the relative functions of the electronic level,which will have positive influences on the popularization of the electronic level．

Key words:the electronic level;subsidence monitoring;sub-station data;acquisition;process

文章編號:1672-8262(2015)06-124-03中圖分類號:P209

文獻標識碼:B

收稿日期:?2015—07—14

作者簡介:曹俊佳(1957—),男,工程師,長期從事測繪教學、生產與技術管理工作。