使用擬穩(wěn)平差實(shí)現(xiàn)對(duì)基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的處理

1、鍵入文字?jǐn)M穩(wěn)平差在基坑自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)張君華1，馬波1，張鳴宇1（1.昆明市測(cè)繪研究院，云南省昆明市650091）Quasi-StableAdjustmentImplementationinTheAutomationMonitoringSystemofPitZhangJunhua,MaBo,ZhangMingyu摘要：針對(duì)日常測(cè)量工作中所面臨的問(wèn)題，我們?cè)谝霚y(cè)量機(jī)器人之后，特別的對(duì)問(wèn)題進(jìn)行了整理，并在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了一套自主的自動(dòng)監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)集數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理、處理和成果輸出于一體。在本論文中只針對(duì)監(jiān)測(cè)中遇到的平差問(wèn)題進(jìn)行了研究，重點(diǎn)研究了采用擬穩(wěn)平差實(shí)現(xiàn)對(duì)基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的處理

2、，步驟可分為先對(duì)基準(zhǔn)網(wǎng)進(jìn)行擬穩(wěn)平差，然后在此基礎(chǔ)上，采用經(jīng)典平差對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行平差。任務(wù)具體實(shí)施時(shí)，在對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)前對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行一次監(jiān)測(cè)。這種算法有助于解決特殊環(huán)境中的平差問(wèn)題，并能夠?qū)鶞?zhǔn)網(wǎng)的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的掌握。關(guān)鍵詞：基坑監(jiān)測(cè)、變形監(jiān)測(cè)、擬穩(wěn)平差、自動(dòng)測(cè)量一、前言基坑監(jiān)測(cè)1,2是土建工程中一項(xiàng)關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)的質(zhì)量直接決定著最終建筑的質(zhì)量。監(jiān)測(cè)是控制基坑支護(hù)施工，評(píng)估對(duì)周?chē)h(huán)境造成影響的一項(xiàng)重要指標(biāo)。在實(shí)施中，具體分為針對(duì)邊坡頂部進(jìn)行的水平位移監(jiān)測(cè)和針對(duì)豎向位移的監(jiān)測(cè)?；颖O(jiān)測(cè)是一項(xiàng)傳統(tǒng)的測(cè)量任務(wù)，在具體施工時(shí)，有著規(guī)范的作業(yè)流程和數(shù)據(jù)處理方法。在我們的日常工作中，引入了LeicaTC

3、A2003測(cè)量機(jī)器人。該測(cè)量機(jī)器人由于擁有較高的測(cè)量精度，大大的方便了測(cè)量工作。除了用于基坑監(jiān)測(cè)外我們也將該設(shè)備用于變形監(jiān)測(cè)的相關(guān)項(xiàng)目中。但由于自身帶有馬達(dá)，并顧及到外業(yè)施工場(chǎng)所的環(huán)境，也帶來(lái)了一些新的問(wèn)題。如儀器架設(shè)穩(wěn)固，在馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，也會(huì)導(dǎo)致發(fā)生儀器發(fā)生某種程度的偏移；監(jiān)測(cè)目標(biāo)會(huì)被遮擋，影響了測(cè)量工作的進(jìn)行實(shí)際上，為了能夠充分的發(fā)揮測(cè)量機(jī)器人的功能，并最大范圍的將其應(yīng)用于日常測(cè)量任務(wù)中，我們整理了過(guò)去測(cè)量施工時(shí)所遇到的問(wèn)題，并針對(duì)這些問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了一套自己的全自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)的預(yù)處理、數(shù)據(jù)的后處理及最終報(bào)告的生成。二、自動(dòng)監(jiān)測(cè)及處理系統(tǒng)圖1所示為我們自主實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)

4、監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)處理和成果輸出的程序系統(tǒng)。其中在測(cè)量環(huán)節(jié)中整合了測(cè)回法、全圓方向觀測(cè)法、測(cè)回?cái)?shù)、盤(pán)左觀測(cè)或是盤(pán)左盤(pán)右觀測(cè)的設(shè)置。需要特別說(shuō)明的是，由于LeicaTCA2003是0.5秒的設(shè)備,而傳統(tǒng)測(cè)量有1秒、2秒和6秒等設(shè)備。在數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)中，用戶可以根據(jù)自己的測(cè)量等級(jí),選擇這幾種項(xiàng)目,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)根據(jù)對(duì)應(yīng)的限差,以控制測(cè)量過(guò)程中數(shù)據(jù)限差的檢查。其中還特別的增加了用戶自定義功能,允許用戶定義自己的限差項(xiàng),包括光學(xué)測(cè)微器兩次重合讀數(shù)差、半測(cè)回歸零差、一測(cè)回內(nèi)2C較差和同一方向值各測(cè)回較差等。關(guān)于數(shù)據(jù)處理,其中包括了常規(guī)的間接平差3,4,也實(shí)現(xiàn)了擬穩(wěn)平差5,6,7。在此基礎(chǔ)上,最終可根據(jù)需要,輸出各種分

5、析曲線,如日變形曲線、周期變形曲線等。也根據(jù)報(bào)告模板,定制了自動(dòng)輸出的功能。本系統(tǒng)極大的提高了日常測(cè)量的工作效率。收稿日期：2014年9月9日基金項(xiàng)目：住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部2014年科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目計(jì)劃；2014-K8-015。作者簡(jiǎn)介：張君華（1984）,男，漢，江西省永修縣人，碩士學(xué)歷，工程師，注冊(cè)測(cè)繪師，主要從事精密測(cè)量及工程鍵入文數(shù)據(jù)處理相關(guān)工作。項(xiàng)常數(shù)差，可假設(shè)其為X丄x，5y,5z）T,于是得到響到監(jiān)測(cè)的精度。如施工現(xiàn)場(chǎng)，基準(zhǔn)點(diǎn)不能夠埋設(shè)到很遠(yuǎn)的地方，也不能保證埋設(shè)到深土中，在大型機(jī)械經(jīng)過(guò)或是施工時(shí)地面震動(dòng)的影響。理論上，實(shí)際的基準(zhǔn)網(wǎng)中存在有相對(duì)不穩(wěn)定的未知量，同時(shí)也存在有相對(duì)穩(wěn)定的未知量

6、。對(duì)基準(zhǔn)網(wǎng)做自由網(wǎng)平差然后使穩(wěn)定未知量擬合于它們的穩(wěn)定值，這樣可以在相對(duì)穩(wěn)定即擬穩(wěn)的條件下，達(dá)到不歪曲監(jiān)測(cè)的目標(biāo)。設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)平差處理后的坐標(biāo)為：X=X+5XMiMi八X=X+5XFiFi將（2）式帶入（6）式中，5X=XX=XX+dXFjFjFjFjFj可以得到7）X=X0+dX,i=1,2,kMiMiMiM擬穩(wěn)點(diǎn)平差后的坐標(biāo)為:（1）式，X=X0+dX,i=1,2,kFiFiFiF（2）式和中，X,X及dX分別代表坐標(biāo)的平差值、坐標(biāo)近似值及其改正數(shù)；kM%監(jiān)測(cè)點(diǎn)點(diǎn)數(shù);kF為擬穩(wěn)點(diǎn)點(diǎn)數(shù)。擬穩(wěn)平差的核心是平差前后，中心坐標(biāo)保持不變，數(shù)學(xué)表示為：丄工X=丄工XkFFjkFFj（3）使用（7）式對(duì)Kf

7、個(gè)擬穩(wěn)點(diǎn)求和,結(jié)合（4）得到得到梁。5X=丄E（XX）kFjFjF將（8）式帶入（5）式和（6）X=X+X）kFjFjF（8）式中，可以9）9）式便是連接經(jīng)典平差和擬穩(wěn)平差的橋?qū)Γ?）式進(jìn)行全微分，可以得到擬穩(wěn)平差坐標(biāo)的互協(xié)因數(shù)矩陣QX(丄(丄)Q_I-EkFVk丿kFVX丿XQ=X10)其中，1為3n階的單位陣；Ef為3n階的方陣,除擬穩(wěn)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的列由3X3的單位陣組成外，其他列元素均為零。在我們的數(shù)據(jù)處理流程中，擬穩(wěn)平差用于針對(duì)基準(zhǔn)網(wǎng)進(jìn)行平差處理，在對(duì)基準(zhǔn)網(wǎng)進(jìn)行擬穩(wěn)平差處理后，可在基準(zhǔn)網(wǎng)修正數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，采用經(jīng)典平差方法對(duì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)進(jìn)行平差。點(diǎn)號(hào)累計(jì)變化值H(mm)變化速率V(mm/d)J01

8、19.30.092J0221.80.104J0318.90.090J0414.20.067J0513.50.064J0625.60.122J0719.30.092表1某回遷安置房基坑水平位移累計(jì)變化統(tǒng)計(jì)表表1中各點(diǎn)水平位移累計(jì)變化值介于13.5mm與25.6mm之間，變化幅度正常，沒(méi)有超過(guò)規(guī)范規(guī)定的報(bào)警值，各點(diǎn)監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)的測(cè)段趨于穩(wěn)定。四、針對(duì)某回遷房基坑水平位移的平差結(jié)果30.0A10.0$a25.0_20.0圖2某回遷安置房某地塊基坑部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)水平位移監(jiān)測(cè)過(guò)程線圖2中各點(diǎn)水平位移在大部分周期內(nèi)呈現(xiàn)波動(dòng)，系降雨量大導(dǎo)致各點(diǎn)出現(xiàn)連續(xù)整體位移突變。最大點(diǎn)J11單次水平位移達(dá)到29.9mm，其余各

9、點(diǎn)也出現(xiàn)了明顯波動(dòng)，在突變發(fā)生后施工方迅速調(diào)整施工方案，加固邊坡，經(jīng)過(guò)17個(gè)監(jiān)測(cè)周期(一個(gè)監(jiān)測(cè)周期為3天)的巨大波動(dòng)，直至7月27日該測(cè)段趨于穩(wěn)定，沒(méi)有再出現(xiàn)突變。五、結(jié)論在本論文中，針對(duì)我們自主開(kāi)發(fā)的自動(dòng)測(cè)量及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行了粗略的介紹。結(jié)合日常測(cè)量中所遇到的問(wèn)題，重點(diǎn)研究了將擬穩(wěn)平差方法應(yīng)用于基坑監(jiān)測(cè)的算法流程，并集成到了系統(tǒng)中，也針對(duì)某回遷安置房某地塊基坑進(jìn)行了處理，處理的結(jié)果是滿足實(shí)際情況的。特別的，該系統(tǒng)極大的提高了日常的測(cè)量效率。目前，針對(duì)豎向的位移仍采用水準(zhǔn)測(cè)量的方式進(jìn)行。如果三角高程測(cè)量的精度能夠達(dá)到相應(yīng)的水準(zhǔn)測(cè)量精度將會(huì)進(jìn)一步提高工作效率，這是下一環(huán)節(jié)研究的目標(biāo)。參考文獻(xiàn)：黃立人,姚忠杰,王若柏.深基坑施工中的變形監(jiān)測(cè)J.測(cè)繪工程,1997(01)李明峰,蔣輝.基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的聯(lián)合處理J.測(cè)繪通報(bào),2003(09)武漢測(cè)繪科技大學(xué)測(cè)量平差教研室測(cè)量平差基礎(chǔ)M.北京:測(cè)繪出版社,1996:144-145黃聲亨，尹暉，蔣征.變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理M.武漢大學(xué)出版社,2003:90-91王振方，李博峰，沈云中.基于奇異值分解的擬穩(wěn)平差法J.測(cè)繪通報(bào)，2008(05)萬(wàn)斐，陳艷艷.擬穩(wěn)平差在測(cè)量數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用J