应用GDCORS的建筑水平位移监测技术研究

周经义

摘  要：该文基于笔者多年从事CORS系统应用的相关工作经验，以CORS系统在广东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的施测方案，证明了CORS系统法满足建筑物水平位移监测的需求，该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：TU196.1   文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）07（a）-0009-02

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地降低工程费用，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

广东市某大楼是一栋综合商住搂，占地面积为1000m2，高11层，高度37m，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。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3d的GPS变形监测。该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4个基准点的监测网，4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+1×10-6D）。控制网按二等三角测量进行，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。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。变形监测网略图见图1。

2.2 水平位移观测

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。此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。该实例观测未出现基点的位移。

2.3 數据处理

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

GDCORS是将现代卫星定位、计算机网络、数据通讯等技术进行多方位、高深度集成的结晶。作为广东省测绘的基础设施，GDCORS是广东省的动态大地定位基准，是各种测绘工作的基础。系统能够提供从cm级到m级的各种精度要求的空间定位服务，能够为包括国土测绘、形变监测、工程施工、城市规划、线路施工、地面和空中交通监控、公共安全、农业管理、气象预报、防灾减灾等领域的不同用户提供实时、准实时或事后数据服务。

3.1 观测参数配置

此次监测活动，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，因此该实例只选取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3个参考站作为变形基准网，3个参考站为JZOl、JZ02、JZ03，变形监测点在3个参考站组成的三角形内。网图见图1。

3.4 数据采集

于2017年9月2～4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1台Trimble5800双频GPS接收机，仪器标称精度为5mm+1ppm。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6颗，采样间隔30s。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。

4  数据处理分析

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，符合该设计的要求。该例选用3个CORS参考站的数据，采样率为30s，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。

利用GLOBK软件与3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为点位X、Y方向位移量与真值的较差，即外符合精度，可以理解为真误差。

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 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，等.单基站CORS的建设与应用研究[J].测绘通报，2015（6）：44-46.

[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，2016（5）：66-69.

[3] 卢辉.CORS系统下RTK作业误差影响分析[J].测绘标准化，2016（2）：33-37.