基于CORS的重庆某建筑水平位移监测技术研究

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摘 要:本文基于笔者多年从事CORS系统应用的相关工作经验,以CORS系统在重庆某建筑水平位移监测中的应用为研究对象,分析了CORS系统法与前方交会法在建筑水平位移监测中施测方案,证明了CORS系统法满足建筑物水平位移监测的需求,全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华,相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。
【关键词】:CORS水平位移监测 前方交会 精度
　　中图分类号:P2 文献标识码:A 文章编号:1 12-3191(2011)09(a)-0013-02
　　近年来在局域差分GPS基础上发展起来的CORS系统,应用了许多现代科技成果,VRS和主辅站技术就是其中主要技术之一。CORS系统是现代测量技术的标志,具有全天候、全自动、实时导航定位功能。可满足覆盖区域内各种地面、空中和水上交通工具的导航、调度、自动识别和安全监控等功能,还可以服务于高精度中短期天气状况的数值预报、变形监测、科学研究等。尤其是在城市规划、国土管理、城乡建设和基础测绘方面,在建筑物变形监测中也越来越需要这种自动化程度高、精度高的技术。利用CORS系统进行变形监测可有效的降低工程费用,缩短工期,提高数据质量。但由于应用CORS系统进行变形监测有别于常规的监测技术,它本身的数据以及变形监测数据都需要进行有效的处理,才能满足变形监测的需要。
　　
　　1工程概况
　　重庆市某大楼是一栋综合商住搂,占地面积为1000m2,高11层,高度31m,建筑物重要性等级为二级,抗震设防烈度为4度,场地等级二级。该建筑物为框架－剪力墙结构,基础采用人工挖孔灌注桩,桩基嵌入中风化长石石英砂者(抗压强度标准值1. 5MPa),地质层理为填土―粘性土―粉质粘土―强风化长石石英砂岩―中风化长石石英砂岩。大楼自竣工以后开始利用CORS系统进行变形监测。
　　为了应用CORS系统监测大楼在一段时期内水平变形情况,在大楼顶层的框架结构梁柱上安装固定GPS基座,进行三天的GPS变形监测。本文将对比常规的前方交会法和CORS系统法。
　　
　　2前方交会法监测
　　2.1 水平位移监测网的布设
　　依据《工程测量规范》中对变形监测的要求,布设四个基准点的监测网,四个点都布设在地基稳固的低层平房上或坚固的岩石上,变形网控制网采用边角网的观测方式,角度观测和边长观测利用1″级全站仪,测距精度为±(1mm+l×10－ D)。控制网按二等三角测量进行,水平角按全圆法观测,每站测 个测回,垂直角测4个测回。测距每条边读数4次,其互差不大于2mm。对变形点LQ的观测按三等三角测量进行。水平角每站测4个测回、垂直角测2个测回。
　　2.2 水平位移观测
　　前方交会略图见图1。分别在测站D1、D2、D3、D4上观测监测点LQ点。为削弱照准误差,观测点觇牌按以下五个要求制作:(1)反差大;(2)没有相位差;(3)图案对称;(4)图案两边留有适当的参考面积;(5)便于安置。首选白底黑图案双线条为宜的觇牌。
　　观测点水平位移测量用前方交会法。为保证基准点的稳定性,应定期进行重复测量,计算每次的坐标值,用统计检验的方法来判断点位的稳定性。根据基点实地埋设时的工程与地质信息,直接用拟稳平差进行网点稳定性分析。
　　通过统计检验当基点确实存在位移时,对观测点的观测值就得进行改正。本次变形测量采用的前方交会法,可以将测站点的位移看作仪器的偏心,利用改正后的数值来计算位移量。本实例观测未出现基点的位移。
　　2.3 数据处理
　　以第一天观测的数据为基准,计算之后两天水平位移的变化值,用清华山维NASEW对观测数据进行平差后X、Y的位移变化和中误差见表1。
　　
　　3 CORS系统法
　　3.1 观测参数配置
　　本次监测活动,数据采样间隔30s,采集高度截止角为15°,数据解算高度截止角为200,静态观测定位时段长度12h,由于3个参考站与5个参考站解算结果相差不大,因此本实例只选取3个CORS参考站为监测网,基准网变形监测数据处理采用GAMIT软件和精密星历。
　　3.2 具体方案
　　由于各参考站都是24h采集数据,因此截取每天所需时间段的观测数据行解算,分析每天解算结果的异同,连续几天的变化趋势。
　　3.3 基准网设计
　　根据上述结论,在满足变形监测要求的前提下,此次实例分析只采用离变形监测点较近的三个参考站作为变形基准网,三个参考站为JZOl、JZ02、JZ03,变形监测点在三个参考站组成的三角形内。网图见图2。
　　3.4 数据采集
　　于2001年9月2日至4日开展外业数据采集,数据采集的时间段为9:00～21:00,共观测3天3个时段,整个外业观测过程无异常,未重测或补测。
　　采用l台Trimble5800双频GPS接收机,仪器标称精度为5mm+lppm。观测时的参数设置如下:接收机作业模式为静态观测,观测时段数为3个,测量等级为B级,时段长度12h,卫星高度截止角为10°,有效卫星数大于 颗,采样间隔30s。采集的GPS数据为dat格式,用TG01. 2的Convert to RINEX功能转换为标准RINEX格式。
　　
　　4 数据处理分析
　　本例选用3个CORS参考站的数据,采样率为30秒,截取12h的观测数据,结合精密星历并利用GAMIT软件进行高精度解算。解算结果见表2。
　　利用GLOBK软件与三个参考站已知坐标对监测点LQ进行约束平差,然后进行坐标转换,得到监测点平差坐标。各点坐标及其位移量如表3所示。
　　
　　5 结语
　　通过上面的分析可知,监测点LQ水平位移量X、Y方向上基本在3mm以内,较规范要求值4.2mm略低。说明大楼运行非常稳定。同时对比了利用常规前方交会的方法,结果基本吻合。因此,我们可以得到,运用CORS系统对一般高层建筑物进行水平监测所得到的结果满足《工程测量规范》(GB 5002 -93)变形监测三等精度要求,完全可以替代常规边角测量的方法。
　　
　　参考文献
　　[1] 魏瑞娟,李学军,任维成,等.单基站CORS的建设与应用研究[J].测绘通报,2010( ).
　　[2] 唐力明,李成钢,张建国,等.GPS/CORS精密区域地表位移动态监测技术研究[J].测绘通报,2010(5).
               
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