摘 要：利用CORS系統(tǒng)進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)可有效的降低工程費(fèi)用，縮短工期，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。本文以CORS系統(tǒng)在深圳某建筑水平位移監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用為研究對(duì)象，分析了CORS系統(tǒng)法在建筑水平位移監(jiān)測(cè)中施測(cè)方案，證明了CORS系統(tǒng)法滿足建筑物水平位移監(jiān)測(cè)的需求，全文是筆者長期工作實(shí)踐基礎(chǔ)上的理論升華，相信對(duì)從事相關(guān)工作的同行有著重要的參考價(jià)值和借鑒意義。
　　關(guān)鍵詞：CORS 水平位移監(jiān)測(cè) 精度
　　中圖分類號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791(2011)04(a)-0000-00
　　引言
　　隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國城市建設(shè)中大規(guī)模興建各類建筑物、構(gòu)筑物、特別是興建了大量一般高層建(構(gòu))筑物。由于各種因素的影響，這些建筑物在施工和運(yùn)營期間，會(huì)產(chǎn)生變形。變形如果超出了規(guī)定的限度，就會(huì)影響建筑物的施工和正常使用，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)危及建筑物的安全，帶來嚴(yán)重的后果。如1963年意大利Vajaut拱壩大滑坡，造成3000多人死亡，我國板橋和石漫灘兩座土壩1975年洪水漫壩失事等?？梢?，保證工程建筑物安全是一個(gè)十分重要且很現(xiàn)實(shí)的問題。為此，變形監(jiān)測(cè)的首要目的是要掌握變形體的實(shí)際形狀，為判斷其安全提供必要的信息。
　　目前，由于GPS衛(wèi)星定位技術(shù)具有速度快、精度高、經(jīng)費(fèi)省且不受通視條件限制等優(yōu)點(diǎn)，不僅在平面控制測(cè)量中取代了常規(guī)測(cè)量技術(shù)，國內(nèi)許多研究表明GPS中長基線的解算精度已經(jīng)達(dá)到1×10－8～l×10－9量級(jí)，完全能取代傳統(tǒng)的變形監(jiān)測(cè)方法。基于這些研究成果，本論文將探討應(yīng)用CORS系統(tǒng)對(duì)建筑物進(jìn)行水平變形監(jiān)測(cè)。
　　近年來在局域差分GPS基礎(chǔ)上發(fā)展起來的CORS系統(tǒng)，應(yīng)用了許多現(xiàn)代科技成果，VRS和主輔站技術(shù)就是其中主要技術(shù)之一。CORS系統(tǒng)是現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)的標(biāo)志，具有全天候、全自動(dòng)、實(shí)時(shí)導(dǎo)航定位功能?？蓾M足覆蓋區(qū)域內(nèi)各種地面、空中和水上交通工具的導(dǎo)航、調(diào)度、自動(dòng)識(shí)別和安全監(jiān)控等功能，還可以服務(wù)于高精度中短期天氣狀況的數(shù)值預(yù)報(bào)、變形監(jiān)測(cè)、科學(xué)研究等。尤其是在城市規(guī)劃、國土管理、城鄉(xiāng)建設(shè)和基礎(chǔ)測(cè)繪方面，在建筑物變形監(jiān)測(cè)中也越來越需要這種自動(dòng)化程度高、精度高的技術(shù)。利用CORS系統(tǒng)進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)可有效的降低工程費(fèi)用，縮短工期，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。但由于應(yīng)用CORS系統(tǒng)進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)有別于常規(guī)的監(jiān)測(cè)技術(shù)，它本身的數(shù)據(jù)以及變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)都需要進(jìn)行有效的處理，才能滿足變形監(jiān)測(cè)的需要。
　　1 工程概況
　　深圳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(jí)為二級(jí)，抗震設(shè)防烈度為4度，場(chǎng)地等級(jí)二級(jí)。該建筑物為框架－剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用人工挖孔灌注樁，樁基嵌入中風(fēng)化長石石英砂者(抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值7.65MPa)，地質(zhì)層理為填土——粘性土——粉質(zhì)粘土——強(qiáng)風(fēng)化長石石英砂巖——中風(fēng)化長石石英砂巖。大樓自竣工以后開始利用CORS系統(tǒng)進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)。
　　為了應(yīng)用CORS系統(tǒng)監(jiān)測(cè)大樓在一段時(shí)期內(nèi)水平變形情況，在大樓頂層的框架結(jié)構(gòu)梁柱上安裝固定GPS基座，進(jìn)行三天的GPS變形監(jiān)測(cè)。
　　2 CORS系統(tǒng)法
　　通過對(duì)高度截止角、時(shí)段長度、基準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)量選擇、起算點(diǎn)坐標(biāo)精度、軟件與星歷等參數(shù)配置比較實(shí)驗(yàn)，得到以下結(jié)論：
　?。?）數(shù)據(jù)解算采用20°高度截止角較好，高度截止角過低可能造成多路徑效益顯著，信噪比增強(qiáng)，過高則觀測(cè)可用衛(wèi)星數(shù)減少，數(shù)據(jù)相應(yīng)的減少，造成誤差增大。（2）城市一般高層建筑物較多，但順各方向較為開闊，建議采用15°高度截止角觀測(cè)，測(cè)站天空平均高度角一般不大于35°，能夠滿足建筑物變形監(jiān)測(cè)的精度要求。(3)為避免不必要的返工，靜態(tài)觀測(cè)定位時(shí)段長度采用12小時(shí)或更長的時(shí)間，觀測(cè)時(shí)間過短可能因數(shù)據(jù)量太少可能達(dá)不到預(yù)期精度，觀測(cè)時(shí)間過長精度得以提高但降低了工效。其選定與衛(wèi)星狀況、交通情況、測(cè)點(diǎn)地形等因素有關(guān)。(4)±lm、±10m點(diǎn)位精度解算的基線，與±O．1m相比點(diǎn)位精度解算基線的相對(duì)差值分別為：－0.02～8.85ppm、－0.21-94.82ppm，平均為-1.79ppm、-19.16ppm。（5）為了提高工效，使用CORS系統(tǒng)進(jìn)行基準(zhǔn)網(wǎng)變形觀測(cè)數(shù)據(jù)處理建議采用GAMIT軟件和精密星歷；尤其是基線較長或不能長時(shí)間觀測(cè)時(shí)，必須采用精密基線解算軟件和精密星歷進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。(6)基準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)量的增加對(duì)解算結(jié)果就越有利，但同時(shí)也增加了計(jì)算量；在滿足本設(shè)計(jì)要求的前提下，選取3個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行解算即可。建議不采用一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的方案，霞為檢核的條件較少，不具備可靠性。
　　按照以上實(shí)驗(yàn)結(jié)論，依次進(jìn)行觀測(cè)參數(shù)配置、基準(zhǔn)網(wǎng)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理。
　　2.1 觀測(cè)參數(shù)配置
　　本次監(jiān)測(cè)活動(dòng)，數(shù)據(jù)采樣間隔30s，采集高度截止角為15°，數(shù)據(jù)解算高度截止角為200，靜態(tài)觀測(cè)定位時(shí)段長度12小時(shí)，由于3個(gè)參考站與5個(gè)參考站解算結(jié)果相差不大，因此本實(shí)例只選取3個(gè)CORS參考站為監(jiān)測(cè)網(wǎng)，基準(zhǔn)網(wǎng)變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理采用GAMIT軟件和精密星歷。
　　2.2 具體方案
　　由于各參考站都是24小時(shí)采集數(shù)據(jù)，因此截取每天所需時(shí)間段的觀測(cè)數(shù)據(jù)行解算，分析每天解算結(jié)果的異同，連續(xù)幾天的變化趨勢(shì)。
　　2.3 基準(zhǔn)網(wǎng)設(shè)計(jì)
　　根據(jù)上述結(jié)論，在滿足變形監(jiān)測(cè)要求的前提下，此次實(shí)例分析只采用離變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)較近的三個(gè)參考站作為變形基準(zhǔn)網(wǎng)，三個(gè)參考站為JZOl、JZ02、JZ03，變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)在三個(gè)參考站組成的三角形內(nèi)。網(wǎng)圖見圖1。
　　
　　
　　2.4 數(shù)據(jù)采集
　　于2007年9月2日～4n日開展外業(yè)數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)采集的時(shí)間段為9：00-21：00，共觀測(cè)3天3個(gè)時(shí)段，整個(gè)外業(yè)觀測(cè)過程無異常，未重測(cè)或補(bǔ)測(cè)。
　　采用l臺(tái)Trimble5800雙頻GPS接收機(jī)，儀器標(biāo)稱精度為5mm+lppm。觀測(cè)時(shí)的參數(shù)設(shè)置如下：接收機(jī)作業(yè)模式為靜態(tài)觀測(cè)，觀測(cè)時(shí)段數(shù)為3個(gè)，測(cè)量等級(jí)為B級(jí)，時(shí)段長度12h，衛(wèi)星高度截止角為10°，有效衛(wèi)星數(shù)大于6顆，采樣間隔30秒。采集的GPS數(shù)據(jù)為dat格式，用TG01.62的Convert to RINEX功能轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)RINEX格式。
　　3 數(shù)據(jù)處理分析
　　首先使用TEQC軟件對(duì)每天觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，查看所有觀測(cè)衛(wèi)星的多路徑效應(yīng)和信噪比圖，剔除一些多路徑效應(yīng)、信噪比影響較大的衛(wèi)星，為GAMIT準(zhǔn)備相對(duì)較好的數(shù)據(jù)。
　　通過對(duì)每一個(gè)觀測(cè)數(shù)據(jù)的分析可知，各接收機(jī)接收GPS信號(hào)質(zhì)量比較好，符合本設(shè)計(jì)的要求。本例選用3個(gè)CORS參考站的數(shù)據(jù)，采樣率為30秒，截取12小時(shí)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合精密星歷并利用GAMIT軟件進(jìn)行高精度解算。解算結(jié)果見表2。
　　利用GLOBK軟件與三個(gè)參考站已知坐標(biāo)對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)LQ進(jìn)行約束平差，然后進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，得到監(jiān)測(cè)點(diǎn)平差坐標(biāo)。各點(diǎn)坐標(biāo)及其位移量如表3所示。
　　表中dx——模擬監(jiān)測(cè)點(diǎn)X方向位移量，dy——點(diǎn)位Y方向位移量，取LQ點(diǎn)幾天的算術(shù)平均值為真值，△dx、△dy點(diǎn)位X，Y方向位移量與真值的較差，即外符合精度，可以理解為真誤差。
　　
　　4 小結(jié)
　　通過上面的分析可知，監(jiān)測(cè)點(diǎn)LQ水平位移量X、Y方向上基本在3mm以內(nèi)，較規(guī)范要求值4.2mm略低。說明大樓運(yùn)行非常穩(wěn)定。同時(shí)對(duì)比了利用常規(guī)前方交會(huì)的方法，結(jié)果基本吻合。因此，我們可以得到，運(yùn)用CORS系統(tǒng)對(duì)一般高層建筑物進(jìn)行水平監(jiān)測(cè)所得到的結(jié)果滿足《工程測(cè)量規(guī)范》(GB 50026-93)變形監(jiān)測(cè)三等精度要求，完全可以替代常規(guī)邊角測(cè)量的方法。
　　
　　
　　參考文獻(xiàn)
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