淺談沉降觀測中的誤差分析及精度控制

王天生　孫伶潔

摘 要：對工業(yè)或民用建筑來說，沉降觀測是非常重要的一項工作。簡要介紹了沉降觀測的內(nèi)容，闡述了沉降觀測中誤差的來源——觀測者、儀器和外界條件，分析了沉降觀測出現(xiàn)誤差的原因，提出了提高觀測精度的方法。實踐證明，應(yīng)用改進(jìn)的方法獲得的檢測值能夠滿足精度的要求，更符合實際情況。

關(guān)鍵詞：沉降觀測；誤差來源；精度；質(zhì)量控制

中圖分類號：TU196.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.24.135

社會經(jīng)濟(jì)和科技技術(shù)的不斷發(fā)展，以及大型工業(yè)建筑和民用建筑物的不斷增多，必然會改變地面原有的狀態(tài)，向周圍地基施加壓力，使建筑物發(fā)生沉降，導(dǎo)致所占地基和建筑周圍地層發(fā)生變形。在大型、特大型建筑或者工程項目中，沉降觀測是十分重要的。從建筑物的正常使用壽命和安全性出發(fā)，這項工作能為今后的設(shè)計和施工提供沉降參數(shù)，幫助設(shè)計人員、施工人員順利完成工作。沉降觀測能緩解或避免因沉降過大而引發(fā)的危險，保障居民生命、財產(chǎn)的安全，減少他們的經(jīng)濟(jì)損失。

1 沉降觀測誤差來源

沉降觀測誤差主要包括人員誤差、儀器誤差和外界條件3點。

1.1 人員誤差

由于個人感官功能存在局限性，所以，在儀器安置、對準(zhǔn)和數(shù)據(jù)讀取方面都存在誤差，再加上觀測人員的心理等其他各種因素的影響，也會使觀測值出現(xiàn)誤差。

1.2 儀器誤差

在沉降觀測過程中，需要使用水準(zhǔn)儀、水準(zhǔn)尺，對儀器有一定的精度要求，并且在制造、安裝和校正的過程中，也會出現(xiàn)誤差影響觀測精度。

1.3 外界條件

在沉降觀測過程中，大氣折射、溫度、濕度和風(fēng)力等都會對觀測結(jié)果造成一定的影響，尤其是大氣折射。當(dāng)外界條件發(fā)生變化時，其結(jié)果也會發(fā)生變化。

2 沉降觀測誤差分析

沉降觀測誤差可劃分為系統(tǒng)誤差、偶然誤差和粗差3種。系統(tǒng)誤差對測量結(jié)果有較大的影響，并且具有累計性，所以，在實際的沉降觀測中，必須要盡可能消除或限制系統(tǒng)誤差；偶然誤差在任何測量工作中都是不可修正的，它是由多種因素綜合作用產(chǎn)生的，單個偶然誤差呈現(xiàn)隨機(jī)特性，總體則服從正態(tài)分布；粗差又被稱為錯誤，其值一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于前兩種誤差。如果發(fā)生粗差，那么，之前的工作成果就都會作廢，需要返工重測。因此，在觀測過程中，要嚴(yán)格把關(guān)，杜絕粗差的存在。

3 沉降觀測精度的控制方法

在沉降觀測過程中，要按照目標(biāo)建筑物的特性及其提出的要求選擇合適的精度等級。一般情況下，當(dāng)沒有提出特別要求時，可以選擇二等水準(zhǔn)測量方法觀測，其精度基本滿足沉降觀測的要求。對于常規(guī)的沉降觀測，只有轉(zhuǎn)點的觀測點位于水準(zhǔn)閉合環(huán)線上，而沉降測點并不一定在這之上。這樣做，并不能有效控制所有觀測點的粗差，還難以避免粗差的出現(xiàn)。因此，在實際觀測過程中，不可能讓水準(zhǔn)尺完全處于直立的狀態(tài)，但只要發(fā)生傾斜，讀數(shù)就會增大，影響水準(zhǔn)測量的精度。觀測時也不能完全消除i角變化造成的影響，最多只能消除對測站高差造成的影響。鑒于上述問題，需要改進(jìn)觀測方法，以提高沉降觀測的精度。

在建網(wǎng)時，每個儀器站都要進(jìn)行多點觀測，盡量讓2個相鄰測點組成1個觀測站，即上一站的前尺點成為下一站的后尺點，讓每個測點都位于閉合環(huán)線上。對于水準(zhǔn)尺無法豎直的問題，在觀測時，要盡可能讓水準(zhǔn)氣泡居中，或者運(yùn)用尺撐使尺直立。對于i角變化對觀測精度的影響，具體的消除方法是在每期觀測前都測量i角的相關(guān)數(shù)據(jù)。按照《建筑變形測量規(guī)范》中的規(guī)定，測量的i角不大于15″，并且每天都要檢測水準(zhǔn)儀的i角。為了消除i角變化和視距不等對精度造成的影響，在前后尺的讀數(shù)中，要分別加入i角引起的讀數(shù)誤差。

4 結(jié)束語

隨著城市化進(jìn)程的加快，高層建筑不斷涌現(xiàn)，高層建筑變形觀測受到了人們的高度重視。而現(xiàn)代測繪技術(shù)的發(fā)展促使建筑物沉降觀測方法由傳統(tǒng)的水準(zhǔn)測量轉(zhuǎn)變?yōu)槿詣訙y量、數(shù)字?jǐn)z影測量、GPS測量等多種方法的結(jié)合，從而實現(xiàn)快速、全面、準(zhǔn)確獲取建筑物沉降數(shù)據(jù)的目的。通過分析、解決外業(yè)測量和成果整理中出現(xiàn)的問題，使沉降觀測結(jié)果和沉降變化規(guī)律更加真實、可靠，為建筑物設(shè)計、施工、管理和防災(zāi)減災(zāi)提供了科學(xué)依據(jù)。

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〔編輯：白潔〕