應用GDCORS的建筑水平位移監測技術研究

周經義

摘 ?要：該文基于筆者多年從事CORS系統應用的相關工作經驗，以CORS系統在廣東某建筑水平位移監測中的應用為研究對象，分析了CORS系統法與前方交會法在建筑水平位移監測中的施測方案，證明了CORS系統法滿足建筑物水平位移監測的需求，該文是筆者長期工作實踐基礎上的理論升華，相信對從事相關工作的同行有著重要的參考價值和借鑒意義。

關鍵詞：CORS ?水平位移監測 ?前方交會 ?精度

中圖分類號：TU196.1 ? 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）07（a）-0009-02

近年來在局域差分GPS基礎上發展起來的CORS系統，應用了許多現代科技成果，VRS和主輔站技術就是其中主要技術之一。CORS系統是現代測量技術的標志，具有全天候、全自動、實時導航定位功能。可滿足覆蓋區域內各種地面、空中和水上交通工具的導航、調度、自動識別和安全監控等功能，還可以服務于高精度中短期天氣狀況的數值預報、變形監測、科學研究等。尤其是在城市規劃、國土管理、城鄉建設和基礎測繪方面，在建筑物變形監測中也越來越需要這種自動化程度高、精度高的技術。利用CORS系統進行變形監測可有效地降低工程費用，縮短工期，提高數據質量。但由于應用CORS系統進行變形監測有別于常規的監測技術，它本身的數據以及變形監測數據都需要進行有效的處理，才能滿足變形監測的需要。

1 ?工程概況

廣東市某大樓是一棟綜合商住摟，占地面積為1000m2，高11層，高度37m，建筑物重要性等級為二級，抗震設防烈度為4度，場地等級二級。該建筑物為框架-剪力墻結構，基礎采用人工挖孔灌注樁，樁基嵌入中風化長石石英砂者（抗壓強度標準值7.65MPa），地質層理為填土—粘性土—粉質粘土—強風化長石石英砂巖—中風化長石石英砂巖。大樓自竣工以后開始利用CORS系統進行變形監測。

為了應用CORS系統監測大樓在一段時期內水平變形情況，在大樓頂層的框架結構梁柱上安裝固定GPS基座，進行3d的GPS變形監測。該文將對比常規的前方交會法和CORS系統法。

2 ?前方交會法監測

2.1 水平位移監測網的布設

依據《工程測量規范》中對變形監測的要求，布設4個基準點的監測網，4個點都布設在地基穩固的低層平房上或堅固的巖石上，變形網控制網采用邊角網的觀測方式，角度觀測和邊長觀測利用1″級全站儀，測距精度為±（1mm+1×10-6D）。控制網按二等三角測量進行，水平角按全圓法觀測，每站測6個測回，垂直角測4個測回。測距每條邊讀數4次，其互差不大于2mm。對變形點LQ的觀測按三等三角測量進行。水平角每站測4個測回、垂直角測2個測回。變形監測網略圖見圖1。

2.2 水平位移觀測

觀測點水平位移測量用前方交會法。為保證基準點的穩定性，應定期進行重復測量，計算每次的坐標值，用統計檢驗的方法來判斷點位的穩定性。根據基點實地埋設時的工程與地質信息，直接用擬穩平差進行網點穩定性分析。

通過統計檢驗當基點確實存在位移時，對觀測點的觀測值就得進行改正。此次變形測量采用的前方交會法，可以將測站點的位移看作儀器的偏心，利用改正后的數值來計算位移量。該實例觀測未出現基點的位移。

2.3 數據處理

以第一天觀測的數據為基準，計算之后兩天水平位移的變化值，用清華山維NASEW對觀測數據進行平差后X、Y的位移變化和中誤差見表1。

3 ?CORS系統法

GDCORS是將現代衛星定位、計算機網絡、數據通訊等技術進行多方位、高深度集成的結晶。作為廣東省測繪的基礎設施，GDCORS是廣東省的動態大地定位基準，是各種測繪工作的基礎。系統能夠提供從cm級到m級的各種精度要求的空間定位服務，能夠為包括國土測繪、形變監測、工程施工、城市規劃、線路施工、地面和空中交通監控、公共安全、農業管理、氣象預報、防災減災等領域的不同用戶提供實時、準實時或事后數據服務。

3.1 觀測參數配置

此次監測活動，數據采樣間隔30s，采集高度截止角為15°，數據解算高度截止角為200°，靜態觀測定位時段長度12h由于3個參考站與5個參考站解算結果相差不大，因此該實例只選取3個CORS參考站為監測網，基準網變形監測數據處理采用GAMIT軟件和精密星歷。

3.2 具體方案

由于各參考站都是24h采集數據，因此截取每天所需時間段的觀測數據行解算，分析每天解算結果的異同，連續幾天的變化趨勢。

3.3 基準網設計

根據上述結論，在滿足變形監測要求的前提下，此次實例分析只采用離變形監測點較近的3個參考站作為變形基準網，3個參考站為JZOl、JZ02、JZ03，變形監測點在3個參考站組成的三角形內。網圖見圖1。

3.4 數據采集

于2017年9月2～4日開展外業數據采集，數據采集的時間段為9：00～21：00，共觀測3天3個時段，整個外業觀測過程無異常，未重測或補測。

采用1臺Trimble5800雙頻GPS接收機，儀器標稱精度為5mm+1ppm。觀測時的參數設置如下：接收機作業模式為靜態觀測，觀測時段數為3個，測量等級為B級，時段長度12h，衛星高度截止角為10°，有效衛星數大于6顆，采樣間隔30s。采集的GPS數據為dat格式，用TG01.62的Convert to RINEX功能轉換為標準RINEX格式。

4 ?數據處理分析

首先使用TEQC軟件對每天觀測數據進行預處理，查看所有觀測衛星的多路徑效應和信噪比圖，剔除一些多路徑效應、信噪比影響較大的衛星，為GAMIT準備相對較好的數據。

通過對每一個觀測數據的分析可知，各接收機接收GPS信號質量比較好，符合該設計的要求。該例選用3個CORS參考站的數據，采樣率為30s，截取12h的觀測數據，結合精密星歷并利用GAMIT軟件進行高精度解算。

利用GLOBK軟件與3個參考站已知坐標對監測點LQ進行約束平差，然后進行坐標轉換，得到監測點平差坐標。各點坐標及其位移量如表2所示。

表中dx為模擬監測點X方向位移量，dy為點位Y方向位移量，取LQ點幾天的算術平均值為真值，△dx、△dy為點位X、Y方向位移量與真值的較差，即外符合精度，可以理解為真誤差。

5 ?結語

通過上面的分析可知，監測點LQ水平位移量X、Y方向上基本在3mm以內，較規范要求值4.2mm略低。說明大樓運行非常穩定。同時對比了利用常規前方交會的方法，結果基本吻合。因此，我們可以得到，運用CORS系統對一般高層建筑物進行水平監測所得到的結果滿足《工程測量規范》（GB 50026-93）變形監測三等精度要求，完全可以替代常規邊角測量的方法。

參考文獻

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