CORS

CORS系统法水平位移监测精度实证研究

作者：陈世梅

来源：《科技创新导报》2011年第24期

摘 要: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。本文以CORS系统在肇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:TP2 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)08(c)-0050-02 1 引言

ORS技术在城市规划、国土管理、城乡建设和基础测绘方面已经得到了广泛应用,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。下面结合具体的工程案例探讨该技术在建筑物变形监测中的应用思路。

南宁市某大楼是一栋综合商住搂,占地面积为1000平方米,高11层,高度37米,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7.65MPa),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。为了考察应用CORS系统监测该大楼水平变形情况,在大楼顶层的框架结构梁柱上安装固定GPS基座,进行GPS变形监测,通过与常规的前方交会法进行比较,证明了CORS系统法可以满足建筑物水平位移监测的需求。

2 CORS系统法监测水平位移

根据实验分析结果,在满足变形监测要求的前提下,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1。

由于各参考站都是24小时采集数据,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。

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2007年9月2日～4n日开展外业数据采集,采用l台Trimble5800双频GPS接收机,仪器标称精度为5mm+lppm,共观测3天,每天观测的时间段为9:00-21:00,观测时的参数设置如下:接收机作业模式为静态观测,测量等级为B级,卫星高度截止角为10°,有效卫星数大于6颗,采样间隔30秒。整个外业观测过程无异常,未重测或补测,采集的GPS数据为dat格式,用TG01.62的Convert to RINEX功能转换为标准RINEX格式。

进行数据处理时,首先使用TEQC软件对每天观测数据进行预处理,查看所有观测卫星的多路径效应和信噪比图,剔除一些多路径效应、信噪比影响较大的卫星,为GAMIT准备相对较好的数据。通过对每一个观测数据的分析可知,各接收机接收GPS信号质量比较好,符合本设计的要求。本例选用3个CORS参考站的数据,采样率为30秒,截取12小时的观测数据,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1。

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2所示。表中dx为模拟监测点X方向位移量,dy为点位Y方向位移量,取LQ点几天的算术平均值为真值,△dx、△dy点位X,Y方向位移量与真值的较差,即外符合精度(将参考值作为真值来计算观测值的中误差),可以理解为真误差,即,dx,dy为位移量,△dx、△dy为真误差。 3 前方交会法监测水平位移

跟据《工程测量规范》中对变形监测的要求,并且为增强图形强度和检核条件,本监测网布设四个基准点,采用边角网的方式布设,均布设在地基稳固的低层平房上或坚固的岩石上。如图2中, D1、D2、D3、D4为基准点,各基准点视野开阔、便于观测、不受干扰、易于长期保存,并且各点间通视条件良好。LQ点为变形监测点,制作成强制对中装置,布设在建筑物楼顶框架结构梁柱上,与各个基准点可以形成较好的观测图形结构。基准网测量采用1″级全站仪,测距精度为±(1mm+l×10－6D),采用二等三角测量进行施测,水平角按全圆法观测,每站测6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。基准点要定期进行重复测量,计算每次的坐标值,用统计检验的方法来判断基准点的稳定性。

监测控制网平差方法选择经典自由网平差模式。变形监测网按二等三角网观测,取观测方向中误差。(经验值),再依以及计算出每个观测方向及每条观测边的权。

在水平位移监测网设计完成后,对观测数据使用清华山维NASEW测绘平差软件进行精度估计,控制网中最大误差情况:最大点位误差=2.25mm,最大点间误差=l.5lmm,最大边长比例误差=1/138889。由以上分析可得,最大点位误差为2．25mm,满足规范3.0mm的要求；最大边长比例误差1/138889,满足规范1/120000的要求。

观测点水平位移测量用前方交会法,分别在D1、D2、D3、D4上设站观测监测点LQ如图2),采用的仪器为1″级全站仪,测距精度为±(1mm+l×10－6D),观测方法和等级为三等三角测量,具体施测工序:水平角每站测4个测回、测距2个测回。为削弱照准误差,观测点觇牌按以下五个

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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。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。 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3。 4 两种方法的比较分析

对比两种方法的数据处理结果,对两个方向中误差取绝对值进行平均,前方交会法X方向和Y方向平均中误差分别为1.06、1.16,CORS系统法则分别为1.6、1.46,两种方法结果基本吻合。 5 结论

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 50026-93)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,聂荣建.单基站CORS的建设与应用研究[J].测绘通报,2010,(06),53-56.

[2] 唐力明,李成钢,张建国,石晓春,魏平新.GPS/CORS精密区域地表位移动态监测技术研究[J].测绘通报,2010,(05).21-22.