CORS系統法水平位移監測精度實證研究

摘 要:利用CORS系統進行變形監測可有效的降低工程費用，縮短工期，提高數據質量。本文以CORS系統在肇慶某建筑水平位移監測中的應用為研究對象，分析了CORS系統法與前方交會法在建筑水平位移監測中施測方案，證明了CORS系統法滿足建筑物水平位移監測的需求，全文是筆者長期工作實踐基礎上的理論升華，相信對從事相關工作的同行有著重要的參考價值和借鑒意義。

關鍵詞:CORS水平位移監測前方交會精度

中圖分類號:TP2文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)08(c)-0050-02

1 引言

ORS技術在城市規劃、國土管理、城鄉建設和基礎測繪方面已經得到了廣泛應用，建筑物變形監測中也越來越需要這種自動化程度高、精度高的技術。利用CORS系統進行變形監測可有效的降低工程費用，縮短工期，提高數據質量。但由于應用CORS系統進行變形監測有別于常規的監測技術，它本身的數據以及變形監測數據都需要進行有效的處理，才能滿足變形監測的需要。下面結合具體的工程案例探討該技術在建筑物變形監測中的應用思路。

南寧市某大樓是一棟綜合商住摟，占地面積為1000平方米，高11層，高度37米，建筑物重要性等級為二級，抗震設防烈度為4度，場地等級二級。該建筑物為框架－剪力墻結構，基礎采用人工挖孔灌注樁，樁基嵌入中風化長石石英砂者(抗壓強度標準值7.65MPa)，地質層理為填土——粘性土——粉質粘土——強風化長石石英砂巖——中風化長石石英砂巖。為了考察應用CORS系統監測該大樓水平變形情況，在大樓頂層的框架結構梁柱上安裝固定GPS基座，進行GPS變形監測，通過與常規的前方交會法進行比較，證明了CORS系統法可以滿足建筑物水平位移監測的需求。

2 CORS系統法監測水平位移

根據實驗分析結果，在滿足變形監測要求的前提下，采用離變形監測點較近的三個參考站作為變形基準網，三個參考站為JZOl、JZ02、JZ03，變形監測點在三個參考站組成的三角形內。網圖見圖1。

由于各參考站都是24小時采集數據，因此截取每天所需時間段的觀測數據行解算，分析每天解算結果的異同，連續幾天的變化趨勢。

2007年9月2日～4n日開展外業數據采集，采用l臺Trimble5800雙頻GPS接收機，儀器標稱精度為5mm+lppm，共觀測3天，每天觀測的時間段為9:00-21:00，觀測時的參數設置如下:接收機作業模式為靜態觀測，測量等級為B級，衛星高度截止角為10°，有效衛星數大于6顆，采樣間隔30秒。整個外業觀測過程無異常，未重測或補測，采集的GPS數據為dat格式，用TG01.62的Convert to RINEX功能轉換為標準RINEX格式。

進行數據處理時，首先使用TEQC軟件對每天觀測數據進行預處理，查看所有觀測衛星的多路徑效應和信噪比圖，剔除一些多路徑效應、信噪比影響較大的衛星，為GAMIT準備相對較好的數據。通過對每一個觀測數據的分析可知，各接收機接收GPS信號質量比較好，符合本設計的要求。本例選用3個CORS參考站的數據，采樣率為30秒，截取12小時的觀測數據，結合精密星歷并利用GAMIT軟件進行高精度解算。解算結果見表1。

利用GLOBK軟件與三個參考站已知坐標對監測點LQ進行約束平差，然后進行坐標轉換，得到監測點平差坐標。各點坐標及其位移量如表2所示。表中dx為模擬監測點X方向位移量，dy為點位Y方向位移量，取LQ點幾天的算術平均值為真值，△dx、△dy點位X，Y方向位移量與真值的較差，即外符合精度(將參考值作為真值來計算觀測值的中誤差)，可以理解為真誤差，即，dx，dy為位移量，△dx、△dy為真誤差。

3 前方交會法監測水平位移

跟據《工程測量規范》中對變形監測的要求，并且為增強圖形強度和檢核條件，本監測網布設四個基準點，采用邊角網的方式布設，均布設在地基穩固的低層平房上或堅固的巖石上。如圖2中， D1、D2、D3、D4為基準點，各基準點視野開闊、便于觀測、不受干擾、易于長期保存，并且各點間通視條件良好。LQ點為變形監測點，制作成強制對中裝置，布設在建筑物樓頂框架結構梁柱上，與各個基準點可以形成較好的觀測圖形結構。基準網測量采用1″級全站儀，測距精度為±(1mm+l×10－6D)，采用二等三角測量進行施測，水平角按全圓法觀測，每站測6個測回，垂直角測4個測回；測距每條邊讀數4次，其互差不大于2mm。基準點要定期進行重復測量，計算每次的坐標值，用統計檢驗的方法來判斷基準點的穩定性。

監測控制網平差方法選擇經典自由網平差模式。變形監測網按二等三角網觀測，取觀測方向中誤差。(經驗值)，再依以及計算出每個觀測方向及每條觀測邊的權。

在水平位移監測網設計完成后，對觀測數據使用清華山維NASEW測繪平差軟件進行精度估計，控制網中最大誤差情況:最大點位誤差=2.25mm，最大點間誤差=l.5lmm，最大邊長比例誤差=1/138889。由以上分析可得，最大點位誤差為2．25mm，滿足規范3.0mm的要求；最大邊長比例誤差1/138889，滿足規范1/120000的要求。

觀測點水平位移測量用前方交會法，分別在D1、D2、D3、D4上設站觀測監測點LQ如圖2)，采用的儀器為1″級全站儀，測距精度為±(1mm+l×10－6D)，觀測方法和等級為三等三角測量，具體施測工序:水平角每站測4個測回、測距2個測回。為削弱照準誤差，觀測點覘牌按以下五個要求制作:①反差大；②沒有相位差；③圖案對稱；④圖案兩邊留有適當的參考面積；⑤便于安置。首選白底黑圖案雙線條為宜的覘牌。本次變形測量采用的前方交會法，可以將測站點的位移看作儀器的偏心，利用改正后的數值來計算位移量。本實例觀測未出現基點的位移。

以第一天觀測的數據為基準，計算之后兩天水平位移的變化值，用清華山維NASEW對觀測數據進行平差后X、Y的位移變化和中誤差見表3。

4 兩種方法的比較分析

對比兩種方法的數據處理結果，對兩個方向中誤差取絕對值進行平均，前方交會法X方向和Y方向平均中誤差分別為1.06、1.16，CORS系統法則分別為1.6、1.46，兩種方法結果基本吻合。

5 結論

通過上面的分析可知，監測點LQ水平位移量X、Y方向上基本在3mm以內，較規范要求值4.2mm略低。說明大樓運行非常穩定。同時對比了利用常規前方交會的方法，結果基本吻合。因此，我們可以得到，運用CORS系統對一般高層建筑物進行水平監測所得到的結果滿足《工程測量規范》(GB 50026-93)變形監測三等精度要求，完全可以替代常規邊角測量的方法。

參考文獻

[1]魏瑞娟，李學軍，任維成，聶榮建.單基站CORS的建設與應用研究[J].測繪通報，2010，(06)，53-56.

[2]唐力明，李成鋼，張建國，石曉春，魏平新.GPS/CORS精密區域地表位移動態監測技術研究[J].測繪通報，2010，(05).21-22.