高層建筑物沉降監測數據處理系統的開發與研究

秦建軍

摘 要：建筑物沉降監測對建筑物安全施工、運營維護具有重要作用，如何構建相關計算機軟件來處理沉降監測數據和編寫報告，極具現實意義和實用價值。通過對建筑物沉降監測數據處理問題的研究，設計開發了基于VB的建筑物沉降監測數據處理系統，詳細介紹了該系統的設計理論和模塊功能，為建筑物安全施工運營維護提供方便。

關鍵詞：沉降監測;數據處理;Visual Basic

一、引言

自改革開放以來，我國經濟高速發展，城市化進程的不斷加快，高層及超高層建筑物越來越多。高層及超高層建筑物的興建，改變了地面原有狀態，地基荷載的增加，引起地基及周圍地層的變形。為保障建筑物的使用安全和正常使用壽命，并為建設過程中的勘察設計與施工提供可靠的資料來源和技術參數，建筑物沉降監測的必要性和重要性愈加明顯[1-3]。

建筑物沉降監測數據采集工具從過去的光學水準儀到現在的電子水準儀，在數據質量和作業效率上有了很大提升，但就建筑物沉降監測數據處理來說，內業數據處理效率低，建筑變形的預報分析等研究不夠深入，不能滿足現代工程安全監測的需要[4-6]。因此有必要針對制約監測技術發展的現狀，開發一種能夠結合現代計算機技術的建筑物變形監測數據自動化預報分析處理軟件，實現監測數據處理與分析一體化，對筑工程安全施工運營維護具有重要意義。

二、沉降監測數據處理軟件的設計

1.軟件總體結構設計

本文設計的建筑物變形監測數據處理軟件主要包括：①監測數據讀取和數據維護模塊，其中數據維護包括粗差剔除、觀測值插補和數據歸一化處理;②數據處理模塊，據實際監測數據分析需要，主要包括監測數據預處理模塊、數學建模模塊、變形分析與預報模塊;③成果輸出模塊等。

2.軟件功能設計

（1）軟件登錄

登錄界面的設計考慮到了數據的保密性和安全性，需要輸入預先設定的密碼才能進如本系統，才能進一步對數據進行各種分析及各種報表的打印等功能。

（2）數據讀取

系統所要處理的對象是數據庫中的觀測數據，數據庫是數據處理系統的心臟，是整個系統的基礎，所以要設計合理的數據庫結構。根據本系統要處理的數據特點，將所有的測量原始數據保存在 Access 數據庫文件中，每個工程分別為一個獨立的*.dmb 文件，每個*.dmb 包括五個表：①原始數據表;②測站分布信息表;③基準點信息表;④沉降觀測點信息表⑤累計沉降量表。

（3）數據預處理

數據預處理模塊包括數據相關性檢核、粗差剔除和數據歸一化處理三部分，通過對監測數據進行相關性檢驗、粗差剔除和數據歸一化處理，為下一步數據建模與預報分析做準備。

（4）數學建模

數學建模模塊包括一元模型、多元模型和面狀模型三部分，建模方法主要包括回歸分析模型、時間序列模型和灰色系統分析理論等。

（5）擬合預報分析

擬合預報分析是根據選擇的最佳數學模型，通過輸入相應的限制參數，實現利用現有數據對建筑物未來發展趨勢變化的預報分析。

（6）成果管理

成果管理包含預報成果輸出和預報數據圖形化顯示兩部分。

3. 應用實例

通過對某高層住宅樓的沉降觀測數據進行處理，驗證了本系統計算的快捷和圖表成果的可靠。沉降監測時間為4年。其中，建設初期（0.5年）是基坑的位移監測數據處理;中期是建設期間（1.5年）沉降觀測的數據處理;后期是竣工后（2年）進行沉降觀測的數據處理。各期數據圖、表和監測報告自動生成，方便快捷。打開系統后，然后利用開發的軟件系統進行數據處理，輸出結果如圖1、圖2所示。

圖1 沉降觀測成果表

圖2 沉降曲線圖

根據圖上的分析，認為監測期間建筑物的累計沉降量、差異沉降量符合相關規范及本地區經驗等相關要求，目前該建筑基礎無異常，是安全的。但沉降速率大于《建筑變形測量規范》的規定，所以現在該樓仍未進入穩定階段，需依據監測方案繼續進行監測，待之后的檢測結果出來統籌分析再做最后結論。

三、結語

本文通過對建筑物沉降監測數據處理理論的研究，設計和開發了建筑物沉降監測數據處理系統，該軟件的核心功能是以建筑物沉降監測數據為基礎，在對監測數據進行預處理后，選用最佳數學模型進行建模分析，最后通過文字和圖形數據反映建筑物形體變化現狀和變化趨勢。實踐證明，軟件整體上能夠可靠、精準地對建筑物沉降監測數據進行預報分析，且系統自動繪制各種生動美觀的圖表，編寫標準的監測報告，極大地減少了工作強度，提高了工作效率，具有很強的應用及推廣價值。

參考文獻：

[1] 中華人民共和國建設部.JGJ 8—2007 建筑變形測量規范[S].北京： 中國建筑工業出版社，2007.

[2] 黃聲享，尹暉，蔣征.變形監測數據處理[M].武漢： 武漢大學出版社，2010.

[3] 張正祿，黃全義，文鴻雁，等.工程的變形監測分析與預報[M].北京： 測繪出版社，2007.

[4] 李偉，王俊旻，彭子龍.變形監測數據管理與分析系統設計與實現[J].測繪工程，2014，23（ 7） ： 76 -80.

[5]黃育華，倪宏宇.建筑沉降觀測數據處理[J].地理空間信息，2008，6（2）：117-119.

[6]金其坤，彭福坤.高層建筑沉降監測與分析[J].西北建筑工程學院學報：自然科學版，1995 （3）：67-72.