试析信息化技术及系统在高层建筑沉降观测中的运用

张海龙

(阜阳市测绘院有限责任公司，安徽 阜阳 236000)

高层建筑沉降观测信息化，可以促使建筑施工水平大大提升，驱动建筑施工向信息化方向发展。借助信息化技术，能够提高沉降观测数据准确性，可保证信息及时反馈，为高层建筑沉降观测作业的开展提供了技术支持。通过建设沉降观测信息化系统，能够提高数据处理效率，为观测作业的开展提供数据支持。因此，本文对信息化技术在高层建筑沉降观测中的运用情况进行分析就很有必要。

1 信息化技术简要分析

1.1 数字摄影测量技术

数字摄影测量技术是基于计算机技术载体下，实现对数字影像的处理，并进行影像匹配及模式识别，技术优势显著。将数字摄影测量技术应用在建筑沉降监测中，主要是在沉降监测点位附近选择合适的点位安装摄像机，实时对建筑物沉降变化进行摄影，并通过数据处理，获取监测点的坐标，进而计算沉降量等数据。

1.2 GPS技术

GPS技术有高精度、全天候、快速等优势特点，具有较强的抗干扰能力；在GPS技术应用过程中，实现对滑坡变形的检测，实时掌握滑坡变形规律。同时，实现了对大型建筑物的动态化监测，能够全天候采集和获取监测点位的数据信息，并根据监测点的位移变化情况实时进行信息反馈，实现监测工作自动化目标。

1.3 BIM技术

建筑工程中广泛应用到BIM技术，实现了可视化操作，通过组建BIM模型，动态化监测施工现场，为项目设计、成本控制、模拟施工等提供了技术支撑和保障。当前，BIM技术逐步引入到建筑沉降观测中，以更加直观的方式展现出变形体的情况，无需借助图表来表达，将监测点三维坐标、时间导入BIM模型中，可以随时观察和监测变形体变形情况，大大提升了监测工作效率，保证了监测结果准确性[1]。

2 高层建筑沉降观测信息化系统的设计与实现

2.1 系统建设

高层建筑沉降观测的目的，是评估和判断建筑物的安全系数。当沉降量过大时，会造成建筑物倾斜、位移，加剧建筑物裂缝风险，因此，提高沉降观测数据的准确性，是保证高层建筑施工质量的关键。基于建筑信息化技术水平不断提升，信息化程度越来越高，组建沉降观测信息化系统，基于NET平台和互联网B/S下，构建技术框架，进而为沉降观测数据回归分析提供了便利。借助报表生成技术、JAVA技术、协同技术、WPF技术、数据库技术等，最大程度上优化了沉降观测数据采集、分析、处理方式，实现对高层建筑沉降观测数据的信息化管理[2]。通过信息化技术的应用，进一步推进了沉降观测信息化进程，提高了数据采集效率，实现了数据信息自动上传，解决了技术局限问题，沉降观测数据处理模式得以优化。在观测数据成果评估方面，可基于沉降观测信息化系统下开展数据分析工作，在改变传统人工模式的同时，能够更加直观化地了解建筑物沉降数据变化情况，总结沉降规律。

2.2 系统建设目标

沉降观测信息系统关键组成部分包括数据采集端、远程数据处理服务器端、客户端，系统是基于B/S以及C/S平台上实现的，主要是应用于沉降观测管的信息化平滑，支持沉降观测数据传输、自动上传、远程监测和溯源管理。

2.3 系统框架设计思路

沉降观测信息系统设计(见图1)，构建了数据分析—处理—远程监控一体化体系，切实解决了沉降观测数据处理问题，提高了数据信息处理效率，实现数据自动化传输、上传等目标，并在互联网载体和计算机技术应用支持下，发挥沉降观测信息系统的功能作用。分析沉降观测信息系统特点发现，系统性能优势显著，能够将沉降观测数据存储在水准仪中，优化了数据存储方式，并在平差软件应用支持下，提高数据处理水平，最大程度上保证了数据真实性，解决了人工处理难题。在现代计算机网络持续发展下，大量沉降观测数据软件得到推广和应用，进一步提高了沉降观测数据的真实性，为高层建筑工程施工安全性和质量控制提供了保障。

图1 沉降观测信息系统框架图

系统中设计了资料收集模块，大大提升了信息数据采集时效，为实地勘察和航线设计提供了数据支持。同时，系统能够将无人机航拍的图片进行处理和转换，并将转换成的数据导入到模型中，生成正射影像，为沉降量计算提供了科学依据；切实提高了沉降观测作业的开展效率，为沉降量计算和数据分析提供了依据。同时，为进一步提高沉降观测信息系统功能性，引入了电子水准仪和蓝牙，用于采集和传输沉降观测数据，并进行平差处理后，将沉降观测数据上传到沉降观测信息系统中，便于随时进行数据对比、分析和调用。此外，应用沉降观测信息系统，提高了沉降观测时效性，可快速进行数据反馈，切实规避了诸多不利因素的影响，为高程建筑质量提升提供了保障。

在具体应用沉降观测信息系统过程中，此系统支持不同型号的电子水准仪、蓝牙等设备的使用。同时，将蓝牙与手机匹配后，能够实时下载系统中的沉降观测数据。待完成数据采集工作后，系统可以自动进行平差计算，对沉降观测数据进行验证和校对，进而提升沉降观测的可用度。待沉降观测作业结束后，可借助手机网络将沉降观测数据上传至系统服务器中，并通过访问服务器下载沉降观测数据。

此外，沉降观测数据存储在PC卡中，数据传出量大，方便计算机处理。应用DiNi电子水准仪，弥补了传统仪器不足之处，解决了观测速度慢、点位多、误差大等问题；在实际应用中，实现了自动记录目标，检测精度更高，待沉降观测作业完成后，可将相关的数据信息上传至计算机系统中，并借助沉降观测专用的程序S-CJGC计算平差，并生成曲线图。计算水准平差时，以每千米高差中误差作为单位权重误差[3]。高层建筑，每增加一层，临时观测点移上一层，进行观测，直至到+0.00，按照规定，将永久观测点埋设在+500mm，确认观测记录无误后，进行平差计算，并求出高程值，进而确定沉降量。

2.4 系统的组成以及运行

沉降观测信息系统实现对网页、手机版软件的开发，方便管理者查询沉降观测数据，便于开展沉降观测相关管理工作。系统的组成：有线/无线公共网络、运行平台、具体应用程序。

2.4.1 基础技术条件

考虑到沉降观测信息系统的运行需求，加强网络建设，实现了有线网络或是无线网络应用，方便沉降观测数据传输和上传。同时，建设了硬件平台，搭建了操作系统，系统组成包括服务器、客户端等，支持手机等移动端设备操作。

2.4.2 配套设备

为提高系统运行性能，配备了独立运行的服务器，并加强管理和维护。为提高网络运行安全性，在内外网边界，搭建了防火墙，科学地设计了网络带宽。同时，配备了管理终端设备，安装了2M以上的独享带宽，将浏览器版本更新至最新。为方便电子水准仪使用，配备了与设备相配套的数据线，能够连接wifi。具体的流程：设置工程基础信息→上传工程信息→下载工程信息→采集观测数据→上传观测数据→数据管理和运用→数据处理[4]。

3 高层建筑沉降观测要点研究

3.1 观测基准点布设

为保证观测数据准确，在建筑物各个区域内要设定足够数量的基准点，进而方便数据核对，因此，在观测基准点布设方面，将数量控制在≥3个，各个基准点之间的距离控制在≤50m。为了方便校验工作的开展，科学设计测量设备的搭设方式，将后视基准点控制在≤2个[5]。为避免观测基准点受建筑主体的影响，在具体布设观测沉降点过程中，明确范围划分，并加强对观测点的保护，减少外部环境因素的影响和干扰，保证观测数据客观、准确。

3.2 观测点控制网布设

在基准测量控制网设计上，基于观测数据真实性、完整性、可用性方面考量，并标注好变化，于建筑物主体结构上布设9个监测点，并在建筑物路边地面上布设9个观测点。为提高观测精度，明确沉降观测周期显得尤为重要。一般会将观测周期设定为每间隔20d监测1次，在监测期间，采用徕卡DNA03进行观测场，将每一测站实现长度控制在≤30m，将前后的视距差控制在<1m，将任意一个观测站点前后视觉差控制在<5m。

针对民用建筑，每加高2～3层，观测1次；针对工业建筑，要对安装吊车架、烟囱、浇筑混凝土基础等分别进行沉降观测，在工程具体施工建设期间，沉降观测频次控制在≥4次。针对建筑施工增高情况，在增加荷载25%、50%、75%、100%各时间节点，分别检测1次。待建筑物投入使用阶段，第一年，每间隔1个季度观测1次；次年，检测2～3次；第3年，每年观测1次，直至沉降量控制在合理范围内。沉降量稳定状态的判定，可依据连续记录的沉降量与时间关系曲线进行判定，最大沉降速率取值结合地基土压缩性能确定。

观测时间以上午9∶00～11∶00为准，并依据勘察报告数据分析观测条件，按照预先设计好的基准观测量以及徕卡DNA03要求进行操作，最终的观测数据以连续两天观测数据的平均值为准。具体的执行标准见表1。若在高层建筑沉降观测期间，出现大规模沉降、严重的不均沉降以及裂缝等问题时，要及时启动安全应急预案。

表1 沉降监测技术标准

3.3 观测数据处理

高层建筑观测数据处理按照《工程测量规范》GB 50026—2022、建筑变形测量规范JGJ 8—2016等规范或是要求执行，进而保证沉降观测平差计算结果更准确，最终可观察到各个观测点高程变化情况，为沉降量时间曲线图的绘制提供了数据支持[6]。待每次观测作业结束后，仔细检查记录的观测数据，核对数据准确性，检查其精度是否满足标准。并按照要求调整闭合差，推算出沉降观察点的高程。计算方法如下。

本次沉降量=本次观测高程-上次观测高程；

累计沉降量=本次沉降量+上次累积沉降量

建筑构件清晰度计算：α=(SA-SB)/L，其中SA和SB表示构件倾斜方向上两点的沉降量，L表示A和B两点之间的距离，单位为mm。

3.4 加强对沉降观测的管理

在高层建筑沉降观测过程中，进行严格管理，为提高管理水平，基于大数据平台下，对观测数据进行统计、分析和处理，动态化地采集工程结构应力、内力、变形数据等，进而优化数据存储方式，保证数据真实性、完整性；并根据数据变化情况，评估和分析沉降观测数据与建筑物施工建设安全性之间的关系。同时，根据统计出的数据推算出相关的设计参数，进一步评估和分析工程结构安全性，预测施工阶段变形风险；确保施工方案具有实际应用的可行性，并持续优化和改进，最终得出最佳的设计方案。

4 结语

综上所述，高层建筑沉降观测作业的开展，对建筑工程质量控制有重要意义；信息技术类型多样，应用优势显著，在高层沉降观测中可提供技术支撑。将信息技术应用在高层建筑沉降观测中，优化了观测数据记录方式，方便数据分析和统计，可以科学推算出沉降量、累计沉降量等相关的信息数据，提高了高层建筑沉降观测作业效率，为建筑工程质量提升提供了保障。未来，加快高层建筑沉降观测信息化建设步伐，将成为相关行业持续探究的重要课题。