电子水准仪在沉降监测中支站数据的获取与处理

曹俊佳(武汉科岛地理信息工程有限公司,湖北武汉 430081)

电子水准仪在沉降监测中支站数据的获取与处理

曹俊佳∗
(武汉科岛地理信息工程有限公司,湖北武汉 430081)

摘 要:电子水准仪在沉降监测过程中如何采集支站点数据?并实现支站点测量和线路测量一体化,笔者通过大量生产实践,开发电子水准仪的已有功能,较好地解决了这一问题。本文结合具体工程案例,较详细地阐述了电子水准仪获取与处理支站数据的整个操作过程,客观评价了电子水准仪相关功能,这对电子水准仪的普及推广会产生积极影响。

关键词:电子水准仪;沉降监测;支站数据;获取;处理

1 引 言

电子水准仪是近年来得到测绘界广泛认同的又一款成熟测量仪器。和传统光学水准仪相比,其速度快、效率高、省人力,可有效减轻作业者劳动强度和降低施工成本;自动读数、自动存储,避免了测、读、记人为差错,并可方便的实现内、外业一体化;各项限差通过屏显随时提醒操作者,根据显示结果及时采取相应措施(如变更仪器位置调整前后视距差或累积差、调整仪器高度预防不符合规范要求的视线高,对超限的读数、测站进行重测等),保证了测量成果的成功率,省却了因读、记错误以及各项限差超限而带来的一干烦恼。基于此,电子水准仪已被越来越多的运用于国家规范规定的各等级水准测量以及高铁、大型建筑工程的沉降监测工作之中。本文仅就Trimble DiNi(美国天宝)电子水准仪在沉降监测中对支站数据的获取与处理进行探讨。

沉降监测和普通水准测量相比,最大的区别就是众多支站点(单点)的高程测量,沉降监测点分布的特殊性以及监测对象的空间位置等因素决定了一部分监测点不可能串联在同一条水准路线上(如水中桥墩沉降点监测、车间狭窄区间内沉降点监测等),只有通过支站(单站)观测方式完成。光学水准测量配合人工记录可以比较方便的实现,电子水准仪中虽然有“单点测量”和“中间点测量”功能,但观测数据一是孤立的,二是不能纳入水准线路测量中进行直接测量与计算,因此实际操作中基本上没有运用这两种功能。我们通过对电子水准仪的研究和大量的探索实践,较好的实现了电子水准仪在沉降监测中支站数据的获取与处理,其过程思路如下:

2 参数设置

由《建筑变形测量规范》JGJ 8-2007,根据不同的监测等级和技术设计要求设置对应的限差参数,如某建筑设计监测等级为“二级”,则相应的限差参数设置为,最大视距50．000 m;最小视线高0．300 00 m(所有观测点均离地0．5 m);最大视线高1．7 m(2 m条码尺);单站前后视距差2．0 m;前后视距差累积3．0 m;一个测站最大限差0．000 70 m(基辅分划所测高差之差);记录数据格式选择RMC;选择“30 cm检测”(有利于提高每次读数的速度);测量模式BFFB(后—前—前—后),不选择“奇偶站交替”。

3 支站(单站)数据的获取

以我们监测过的某房产公司一栋33层建筑为例,说明观测过程(如图1观测路线图)。

图1　观测路线图

为验证该建筑沉降异常现象,在原有监测点的基础上新增加了2A、4A、5A、7A,总共布设了16个沉降监测点,观测路线以基准点BM8为起点形成闭合路线,其中2、3、4、5、7A、9、10等点由于升降机、脚手架、未回填基坑等原因无法置站,只好采用支站形式进行观测。现结合图示仅叙述以12号点作为后视,11号点作为前视时获取9、10两支站点观测站数据的过程。(从起始点BM8至12号点的观测同线路水准)此时,电子水准仪架设在12、11两点之间并能同时观测到9、10、11、12等4点,只考虑水准仪至11与12号点的距离相等,不必顾及9、10号支站点距离。至于仪器与11、12两点之间的距离可在两观测点上竖立水准尺通过测距功能确定或采用手持测距仪测定。仪器安置好后,照准后视点12号水准尺读数记录,然后前视9号支站点水准尺输入点号进行两次读数并记录,紧接着执行“重测”—“重复最后测站”命令,并将9号点水准尺移到10号点,进行同9号点一样操作,整个测站操作过程如下(流程如图2支站点操作流程):

后视12—前视9—前视9—重复最后测站;(获取到9号支站点观测数据)

后视12—前视10—前视10—重复最后测站;(获取到10号支站点观测数据)

后视12—前视11—前视11—后视12,限差合格,转移下一测站。(正常线路水准测量一个测站工作完成)其他支站的操作基本相同。

图2　支站点操作流程

4 支站(单站)数据的处理

内业将观测数据下载和转换,然后进行编辑、平差、计算。观测数据、转换数据(如图3、图4所示)。从我们多次现场观测的结果看,闭合差一般都能满足规范规定。

图3　观测数据

图4　转换数据

这时,可对水准路线按测站进行平差计算,得出除支站外的各观测点平差后高程值,接着是对转换数据表进行加工处理(如图5所示)。增加“点号”列,插入9、10点支站行,从观测数据中复制对应点的“前视”数据进行粘贴,利用电子表格的计算功能就能方便的计算出各支站点的高差和高程。各期监测点高程值的变化就是该建筑物的沉降反映。

图5　支站数据计算

对该建筑我们在近一年时间内共进行了7次观测,各次观测精度统计如表1所示。

观测精度统计表 表1

表中:

环闭合差Wh=∑h测

n:测站数

采用这种观测和数据处理方法,我们还先后在多地完成了房屋建筑、火力发电厂主体建筑物和设备安装等项目的沉降监测工作,效果良好。

5 结 语

电子水准仪在沉降监测中获取支站点观测数据的方式、方法较多,实践证明:“单点测量”和“中间点测量”不能将支站观测数据存储在同一文件中;“前—后—后—前”模式将支站点视为前视(转点)显然不合适;唯有“后—前—前—后”测量方式与仪器自身的“重复最后测站”功能两者结合的模式最佳,较好地解决了广大测绘工作者在生产过程中的小难题。随着对现代电子测绘仪器设备的深入研究,还会有更多、更好的办法来解决测绘生产中的难题。

诚然,任何仪器设备和操作方法都会存在局限性,本文也是。电子水准仪在室内观测时对补充的光源及照射角度就有要求;车间内观测由于机器震动,前后视距离稍长测站高差就容易超限;有支站观测的地方,设站位置应相对固定,保持各次观测对同一支站点的距离较差在规范允许范围内,否则,会由于未纳入线路闭合差计算的各支站点因为仪器i角存在而对支站沉降计算结果产生影响。

参考文献

[1] DINI系列电子水准仪说明书[R]．

[2] JGJ 8-2007．建筑变形测量规范[S]．

[3] 王明善,李明,兰启贵．数字水准仪使用中的几个问题[J]．四川测绘,2001,24(3):133～134．

[4] 王德成．电子水准仪数据处理方法[J]．城市勘测,2011, 4(2)．

[5] 簿志鹏,刘国辉,王泽民．数字水准仪述评[J]．测绘通报,1996(2):30～35．

Data Acquisition and Processing of Sub-station in Subsidence Monitoring Using Electronic Level

Cao Junjia
(Wuhan KeDao Geographical Information Engineering CO．,Ltd．Wuhan 430081,China)

Abstract:How to obtain data of sub-station in the subsidence monitoring process using the electronic level and,furthermore,realize integration of sub-station survey and line survey? The question is better solved by developing the existing electronic level functions based on abundant production practice．This article combines with some specific project cases to detailedly describe the whole process of obtaining and handling sub-station data,and to objectively evaluate the relative functions of the electronic level,which will have positive influences on the popularization of the electronic level．

Key words:the electronic level;subsidence monitoring;sub-station data;acquisition;process

文章编号:1672-8262(2015)06-124-03中图分类号:P209

文献标识码:B

收稿日期:∗2015—07—14

作者简介:曹俊佳(1957—),男,工程师,长期从事测绘教学、生产与技术管理工作。