測量機器人在基坑監測中的研究

車 軼，車 軒

（南京南大巖土工程技術有限公司，江蘇南京 210000）

在建筑工程項目施工過程中，通常需要開挖大型基坑。因此，為保證施工質量，務必要加強對基坑的重視，最好基坑的監測工作。實踐得知，在基坑監測期間，合且高效的利用測量機器人，可以提高監測精準度和質量，也能從整體的角度上對基坑監測外業勞動強度進行降低。因而，為確保基坑監測工作能穩定開展，利用測量機器人很有必要。

1 測量機器人概述

自20 世紀80 年代以來，測量機器人就得到了良好發展，通過進一步的分析可知，測量機器人主要可以分為三種類型。

（1）將反射棱鏡作為主要的合作目標，稱為被動式三角測量。將這種類型有效的應用于基坑監測中，能夠有效的提高監測的水平和效果。

（2）將結構光作為照準標志，由電子經緯儀等組成。在實際的基坑監測期間，通過對空間前方角度交會法的科學利用，精準明確被測點的坐標。對于這種模式來說，也可以稱之為主動式三角測量[1]。

（3）不需要合作目標，可以結合物體的特征點以及紋理等，利用影像處理的手段，自動的識別以及匹配標準目標，并借助空間前方交會的原理，將物體的坐標以及形狀精準的獲取[2]。

2 測量機器人基坑監測系統的設計

2.1 測量機器人基坑監測系統的硬件組成

在具體的基坑監測過程中，對于測量機器人的應用，可以借助其中涵蓋的自動目標識別功能，同時應用測量機器人所提供的二次開發平臺，最終完成基坑監測系統。其中，對于硬件系統來說，主要是由基站、參考系以及目標點等共同組合而成。基站的作用是用來架設儀器，對通視條件的要求相對較高，必須要非常良好[3]。并且，目標點與儀器的距離控制上，應該全部處于觀測范圍內，盡可能的選擇穩定的地方。參考系實際是由一系列的參考點組合形成。在監測工作開展期間，參考點需要對起算基準展開合理的監測。通常而言，布設為控制網，至少要在三個以上，透視條件應該滿足相應的要求和規范。目標點要在圍護結構上，密度可以結合具體的監測要求來制定，但是務必要確保與儀器能夠處于一個監測點。

2.2 測量機器人基坑監測系統的軟件組成

通常情況下，基坑監測系統主要是由控制模塊數據、處理模塊等共同組合而成。其中，對于數據采集模塊來說，可以達到無人值守的目的，在規定的時間，甚至可以實現自動監測的目標，大大緩解工作人員的工作壓力，也促進工作效率的提高[4]。并且，在儀器上建立機房監測網工作基點，自動的進行搜索和測量。對于控制模塊而言，主要是初始學習測量點位，自動的進行監測。對于這一模塊而言，實時性相對較強，自動化的程度非常高。數據處理模塊在具體的應用過程中，可以實現對數據進行預處理的目的，及時且高效的傳輸數據，綜合的分析，精準的判斷。當所獲得的數據全部合格以后，通過對計算機的合理運用，將觀測數據直接存到遠程的數據庫中。

3 測量機器人在基坑監測中的具體應用分析

在本次的研究過程中，主要對科舉博物館案例項目展開監測。中國科舉博物館及周邊配套一期項目Ⅱ區工程位于南京市平江府路與貢院街交匯處西北角。本工程分兩期施工，一期位于項目南側，一期分為Ⅰ區、Ⅱ區和Ⅲ區。其中本次監測工作一期Ⅱ區基坑總面積約4600m2，周長。本工程四層地下室，基底標高-19.800，基坑開挖深度為19.60m。安全等級為一級，重要性系數1.1。基坑監測等級按一級考慮。

對于這一項目，具體的施工環境十分復雜，在實際的開挖過程中，需要每三個小時才進一次基坑邊坡的變形信息采集，如果利用常規的手段來進行監測測繪，工作強度相對較大，效率也相對較低。所以，為了能有效地提高工作質量，保證監測的精準性，本工程項目主要對TopconMS05A 自動全站儀配合反射裝置以及監測軟件進行了應用，并強化了對測量機器人的使用，有針對性的對基坑展開自動監測工作，具體的工作流程如下：

表1 測量機器人點位測量坐標檢核統計

（1）基準點的布設。在具體的基坑監測工作開展過程中，可以在基坑周邊開挖影響范圍外穩定的位置，有針對性地對基準點觀測墩進行布設。并且結合工程的實際建設情況，可以布設四個觀測墩[5]。同時，依照施工情況，保證每一個基準點兩個方向以上通視，安排專門的人員定期的進行檢驗，能夠對基準點的穩定性進行嚴格測定，以便能為基坑監測工作的穩定進行提供保障。

（2）參考點與目標點的布設。在對參考點進行布設的過程中，可以對反射片的形式進行合理的利用，并結合工程的具體建設情況，盡可能選擇周邊樓體穩固的位置，科學的對反射片形式放置，以保證全站儀學習記憶以及精度檢測工作在開展階段，可以高效的對其進行利用。同時，針對目標點而言，在基坑斷面以25m 間隔進行布設，基坑中段與應變較大的位置，可以適當的進行加密，將膨脹螺絲焊接小棱鏡合理的在圍護結構中植入。此外，針對小棱鏡反射面，其朝向應該對準監測的基準點。在實際的施工作業進行以及開展階段，需要加強對測點位的重視，能夠利用合理的辦法，加大對其的保護力度。

在自動監測工作開展期間，應該新建監測工程數據文件，并對TopconMS05A 進行合理的應用，有效的對目標點以及參考點進行觀測。同時，對測量機器人進行科學的利用，用來學習記憶，而后設定全站儀，自動搜索以及存儲。在工作過程中，每隔3h 通過RS232 接口來將觀測數據下載下來，并通過Top Monitor 自動變形監測軟件，有效對基坑動態變形數據進行處理，精準的進行分析，以保證水平位移以及垂直位移能夠實現同步監測目標，可以同時將數據信息輸出[6]。

以JH01-JH05 參考點反射片坐標作為檢核，在利用測量機器人開展基坑監測工作期間，需要對監測的精度嚴格評定，具體統計情況如表1 所示。通過對表1 的進一步分析可以明確，監測點位平面坐標偏差均值全部都是0.31mm。而對于垂直高程來說，偏差的均值則為0.34mm。并且，在點位精準度層面，具有較強的均勻性，精準性非常高，能夠滿足技術設計的具體要求，也可以達到相關規范的實際標準。

4 測量機器人在基坑監測中的應用注意事項分析

為了能夠有效促進基坑監測水平以及質量的提高，在對測量機器人實際應用過程中，應該加大注意，嚴格的依照規范進行。

（1）通常情況下，在布設圍護樁頂水平位移監測點以及豎向位移的監測點期間，必須要處于同一點。在實際的布設過程中，需要每隔20～25m 來對測點進行布設。并且，結合具體的工程施工現場，依照工程實際現狀，有針對性的對監測點進行布設，以保證通視的情況下，能夠作為實時監測點來加以監測，進而讓監測可以具有較強的連續性特點。

（2）在對臨近道路以及地表沉降布設監測點時，應該加強對周邊環境的重視，能夠多加考量，合理的進行布設。同時，在自動觀測目標點的學習期間，應該科學選擇棱鏡類型。當利用鋼狀標志來開展測量工作期間，由于標志的埋設不能完全豎直。所以，在對棱鏡進行安置的過程中，不可避免會存在偏差。對此，在基坑監測階段，必須要加強對這一層面的關注。

5 結束語

綜合而言，與傳統的經緯儀和全站儀不同，對于測量機器人來說，具備的優勢非常多，除了一些基本的優點之外，還包含自動化功能，能夠從整體的角度上提升測量精準度。并且，在基坑監測中，測量機器人也能節約測量的時間，規避了因為人為因素而導致誤差出現的情況，大大促進了工作效率和質量的提高。同時，因為基坑監測對精準度的要求較高。所以，利用測量機器人對基坑進行位移、沉降監測，可以在第一時間提供的反饋信息，保證了監測時效性。