基于CORS 的建筑工程竣工項目精益化管理研究

嚴 兵

（中交第一航務工程勘察設計院有限公司，天津 300220）

引言

建筑工程竣工測量不僅僅是對已完成的建筑進行測量工作，同時也是檢驗整體施工水平的重要標準。建筑工程竣工測量是對整個工程建設的真實反映和記錄，其測量結果不僅與該建筑自身有關同時也將影響著周圍建筑的整體規劃以及后續其余建筑的建設[1]。隨著我國經濟的全面發展，現代化建設腳步也逐漸加快，高層、超高層以及異形建筑不斷增加，這些在很大程度上也使得常規的測量技術無法滿足要求[2]。同時與越來越多建筑被建造出來相不適應的是現階段環境資源呈現大幅度減少，這些則要求在建筑成本降低的同時維持著較高的建筑質量，因此對于竣工建筑工程的測量則在精準度上又有了更高的要求[3]。

綜上所述，本研究將建筑工程項目精益化管理與連續運行（衛星定位服務）參考站（Continuously Operating Reference Stations，CORS）技術的監測平臺相結合，旨在為建筑工程提供更好更準確的監測測量結果，為后續的整體規劃打好堅實的基礎。

1 研究方法

1.1 建筑工程項目精益化管理

本研究進行CORS 評估的竣工建筑在建造過程中采用如下精益化管理[4]：

1）將項目建造現場從經濟成本和質量管理入手，采用5S 管理方法；

2）在準時化施工的基礎上減少材料運輸和各項工序之間的間隔，減少不必要的浪費；

3）使得建筑過程形成一個閉環，減少施工現場可能出現的矛盾以及會降低施工效率的因素；

4）將建筑過程細化至各個部分，以此來對安全、質量以及成本等進行統一化管理；

5）將建筑信息模型技術（Building Information Modeling，BIM）、大數據、云計算以及人工智能等新型技術結合到建筑工程規劃的全過程中，采用新技術提高資源配置與工作透明度，降低建筑成本。

1.2 CORS 測量系統構建及數據采集

構建基于CORS 的建筑工程竣工位移監測系統，該系統由位移監測設備和位移監測大數據平臺構成[5]。其中數據采集點包括4G 模塊，全球衛星導航系統（Global Navigation Satellite System，GNSS）模塊，電池模塊以及數據采集模塊；大數據平臺包括數據接收服務器，網絡發布服務器以及數據庫服務器。在此基礎上要將CORS 網絡正常工作的條件納入考慮即系統能正常地連續收到5 顆或5 顆以上衛星的信號并與之保持正常鎖定關系，系統的利用度和可靠性要達到95 %以上，且系統能提供多種格式的數據。

數據采集系統為適應各類天氣情況，采用整體一體化的設計，整體設計便于安裝，便于監測同時無需人員管理。利用GNSS 模塊，4G 模塊實現實時高精度數據采集傳輸。

1.3 數據處理

基于CORS進行建筑工程竣工測量需要進行綜合考慮，將項目精度，項目精益化管理等多方面因素納入考慮范圍。本研究基于各監測點獲取毫米級精度的三維坐標并通過組網解算的方式將數據進行整理匯總，采用靜態濾波解算處理算法，最終對竣工項目較大范圍進行形變監測。數據處理流程具體如下：數據輸入處理其中，通過解算處理模塊，經實時跳周處理，接收機天線相位中心改正，濾波處理，形變參數估計后輸出檢測結果。

實時動態跳周處理，跳周是因GPS 接收機載波相位測量不連續而導致的結果，因此修復周跳在一定程度上能提高檢測系統的精度和魯棒性。本實驗

利用電離層變化率以及寬巷組合進行周跳檢測：

其中，k 電離層電子總量為TE（Total Electron content）為：

其中，W 為寬巷模糊度，λW為寬巷波長，fv1,fv2為L1,L2的頻率，λ1，λ2為L1，L2的波長，φ為載波觀測值，O 為偽距觀測值。

相位中心改正，接收機因信號角度、方位角度以及中心偏差等因素往往在測量中會出現一定程度的偏差，且偏差隨著測量高度的升高逐漸加大。現代建筑往往層數較高，建筑物整體高度較大，因此這種影響無法忽略不計，需要對其進行修正：

在經過上述修正后，將最終得到的三維數據作為檢測結果并將其輸入系統進行建筑工程竣工形態分析、評價與預測。

2 應用及效果

采用建筑工程項目精益化管理對某基站在建工程在2019 年第四季度實施了準時制生產方式（Just In Time，JIT）采購計劃，其入庫的板材庫存變化量與其它季度的變化值如圖1 所示，從圖中可以看出，采用JIT 采購計劃后，該項目的板材使用量和庫存量明顯較前三個季度的低。進一步對采用JIT 采購計劃后的庫存金額進行了分析，發現庫存金額減少了近一半。這些結果表明，這種精益建造技術的應用顯著的降低了該項目的庫存和使用量，為該工程節約了采購成本。建筑工程施工過程中原材料的采購成本在整個項目的總成本中占到70%以上，對原材料進行合理采購與控制對工程項目具有重要的意義。采購預算與實際應用是建筑工程實施JIT 的核心[6]，通過JIT 可以為工程做好預算，避免材料浪費，使管理者精準了解工程的實時進展。

圖1 JIT 采購計劃下板材使用量和庫存量比較

本文將在某市CORS網中的竣工工程某基站作為研究對象并進行觀察，選取2019 年6 月至2019年12 月之間數據進行了具體測量和分析。靜態濾波處理結果如圖2，結果顯示該竣工工程在一定時間段內發生一定偏移，向東西、南北以及垂直方向均發生偏移，偏移均在5 nm 以內。而在高程方向上比較穩定，檢測結果顯示沒有出現顯著性的坐標偏移現象。

圖2 三維監測結果

結果顯示偏移程度并不明顯，且在建筑允許合理范圍內，說明在使用項目精益化降低成本的基礎上，整體建筑的質量未出現降低。同時CORS 監測平臺能夠在毫米級別實現對于竣工工程的整體監測，提示其能對竣工建筑實現精確的監測，后續擴大使用存在一定可行性。

3 結語

本文在CORS 技術的基礎上聯合項目精益化管理，對某基站在建工程實施JIT 采購計劃后，該項目的板材使用量和庫存量明顯較前三個季度的低，顯著的降低了該項目的庫存和使用量，為該工程節約了采購成本，針對竣工工程中衛站研究了其在一定時間內的偏移程度。在CORS 框架下聯合多種算法在毫米級單位實現了對建筑工程的竣工測量并得到的驗證。隨著CORS 技術以及項目精益化管理的進一步應用，其將會在更多建筑工程竣工測量中得到應用并收獲更廣泛的應用前景。