精密水準測量在地面沉降監測中的應用

【摘要】沉降觀測是根據建筑設置的沉降觀測點與沉降基準點進行觀測，用相對數值來表示建筑的沉降程度。一般沉降觀測基準點網由多個沉降基準點和沉降工作基點組成。沉降基準點是進行建筑沉降觀測工作的基準和參照，它應設置在建筑變形影響范圍以外，且位置穩定、易于長期保存的地方。沉降工作基點是當沉降基準點不能直接引用為便于現場測量作業而設置的相對穩定的測量點。文章主要對精密水準測量在地面沉降監測中的應用內容進行了闡述，以供參考。

【關鍵詞】地面沉降；精密水準測量；監測應用

【中圖分類號】E951

【文獻標識碼】A

隨著城市建設的迅速發展，逐步建立了全市統一高程控制網，并定期與國家水準基點進行聯測，比較準確的掌握了市區地面高程的變化。通過各種監測技術的應用，掌握地面沉降時空分布規律，進一步查明地面沉降的原因，掌握沉降規律，提出控制沉降的措施意見，保障規模不斷擴大、數量不斷增加的重大基礎設施的運營安全。

1、地面沉降監測基準網建設

地面沉降基準網是地面沉降監測的主要參考標準，而且，監測網的形式應結合水準路線形式進行相應的設計，通常地面沉降監測基準網的建設都會將多條路線組成水準網，進而保證一定數量的共同點。并在實際監測過程中，結合監測的側重點明確水準監測網的監測周期，當然，在此過程中應根據水準網建設的相關規范要求進行監測，并要對監測現場的各項監測數據質量進行嚴格的控制，從而保證水準網監測的有效性。如果不能準確把握組網平差時，將很難保證監測數據的準確性，從而基點沉降位移檢查造成難度大的情況，更難以確定地面沉降的具體數據。在利用監測基準網實施周期性觀測之后，需要對其區分觀察誤差或點位沉降引起的點位高程差異原因，以便于對水準點位的穩定性進行分析。通常在地面沉降監測中，需要由基準點逐漸開始進行水準聯測，并根據間接平差原理對平差進行逐一的計算，從而提升平差計算的有效性，同時也更有利于監測點近似高程的計算。

2、精密水準測量中存在的問題

2.1 水準面曲率

水準曲面率是影響精密水準測量產生誤差最為常見的一個因素，精密水準測量是借助于水準儀提供了一個水平的視線，并根據其前后標尺在水平視線中所顯示的數值，從而得到高差數值。從理論上來看，高差數據反應了兩點之間水準面的距離，但在具體的操作過程中，高差是兩點之間的水準測量數值的差值，因此，精密水準測量中水準面的曲率對高差數值有一定的影響。

2.2 儀器與標尺點的沉降

儀器對精密水準的測量也存在影響。在精密水準的測量過程中，需要依靠水準尺、水準儀等這些測量儀器來完成，由于這些儀器本身所存在的重量，會對地面產生一定的荷載，隨著使用時間的增長，就會發生連續的沉降，沉降之后，前視尺的數值變小，導致通過精密水準測量所得的高差值要比實際的高差值大；而標尺點的沉降同樣也會影響到精密水準的測量結果。

2.3 熱力作用

在精密水準的測量過程中所運用的兩個水準標尺，當受到太陽照射的方向不同時，標尺的溫度存在著一定的差異，標尺受熱不均勻，就會導致前后標尺的變形長度不同，并對其所測得的數據產生一定誤差。

3、完善地面沉降監測中精密水準測量的應用

3.1 保證測量的準確性與連續性復檢

在精密水準測量過程中，需要從源頭上防止誤差的存在，例如，當測量人員在進行測設放線時，如果測量儀器、拉尺等沒有達到規范要求時，需要先從根源找到原因及時糾正，并對測量進行復檢，總之，要保證測量的準確性。同時，由于水平高度的基準檢測線很容易產生誤差，進而影響到數據抄平，因此，在具體的操作過程中，要對水平檢測進行二次復檢，通過多次測量求得平均值，最終確保測量結果的準確性與可靠性。

3.2 對水準線路進行設計

應結合地面沉降監測的實際地區情境，對水準線路進行設計，在設計過程中主要根據《地面沉降水準測量規范》DZ0154-95規范要求，對水準測量線路進行選定。在具體路線選定的過程中，應嚴格按照以下要求執行才能更好地提升地面沉降監測的效果。如，應考慮測量地區的地面地形起伏程度，同時，為了便于精密水準測量在地面沉降監測中的應用，選擇水準路線過程中應盡量沿著公路布設，如果是對一些沒有鋪裝路面區域進行測量的話，應盡量選擇坡度較小的區域設置觀測站，同時應適當減少觀察站的設置數量，將測量誤差降至最低，進而提高地面沉降的觀測效率。

3.3 邊測量邊檢驗核實

工程測繪系統在測量的過程中要做好檢驗核實，測量存在于工程建設的每一個階段，而測量所得數據的準確性將直接影響著整個工程的質量、安全及成本等內容。因此，在具體的精密水準測量過程中，要堅持“邊測量邊檢驗核實”的基本原則，無論是測量外業工作，還是內業計算，都應當進行檢驗核實，達到標準方能夠進行下一步的工作，有效減少測量出錯的可能性。

3.4 注意事項

為了提升精密水準測量在地面沉降監測中的應用效果，測量作業人員應嚴格注意測量中的一些注意事項以及相關的影響因素。例如，受到外界環境的影響，如空氣的溫度變化較大，將會對數字水準儀的電子元件產生影響，極易造成觀察數據誤差。因此，在溫度較高或溫度較低的情況下應盡量避免外業測量；應隨身攜帶三腳架，尤其是在土質較為松軟的地帶，應當用三腳架對儀器進行固定，保證儀器的穩定性等。

4、發展趨勢

地面沉降監測技術的發展趨勢主要有3個方面：一是高精度的測量；二是多方法聯合測量；三是監測服務體系的整合。目前擁有較為完善、覆蓋范圍廣、安全性高的地面沉降監測體系，在多技術融合，立體監測網絡方面的實踐與探索，可為國內外地面沉降監測網絡建設的發展提供借鑒與指導。未來可加強不同監測網絡系統的統一與整合，建立區域統一規劃及信息溝通，整體協調預警，并進一步提高監測精度，形成全天候、全方位、高精度的實時自動監測網絡。

綜上所述，在地面沉降監測過程中，應充分運用先進的測量技術，如，精密水準測量，充分發揮出現數字化技術的優勢，切實提升精密水準測量在沉降監測中的應用效果。通過本文的分析，希望能夠引起相關測量部門的重視，切實提升地面沉降監測數據的質量。

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