提高建筑物沉降观测精度的方法
44测绘信息与工程 JournalofGeomaticsJun.2007;32(3)
中图分类号:P258 文献标志码:B
文章编号:100723817(2007)0320044202
提高建筑物沉降观测精度的方法
王 振 潘国荣
(同济大学测量与国土信息工程系,上海市四平路1239号,200092)
摘 要 提出了提高建筑物沉降观测精度的方法,分析了能有效地避免观测值的粗差、i角及i角变化的误差、前后视距不等和立尺不直带来的误差影响,提高了建筑物沉降观测精度。关键词 精密水准测量;建筑物沉降观测;变形监测;沉降测点;精度 沉降变形监测是反映建筑物或某一工程的质量标准之
[1]
一,如“建筑物沉降稳定性检测”。因此,需要高精度的沉
h0=(a0-b0;iai,在
bi,iaibi。
降测量手段,尽可能准确地反映被测物体的实际情况。前人在工作基点和观测点标志的布设、施测过程、性等方面做了相关研究[2]。的布设、i角变化误差、,,,通过实例证明了改进方法的有效性。
图1 水准测站上i角影响
由i角引起的观测高差的误差为:
V=(hi-h0)=(ai-bi)-(a0-b0)=
(ai-a0)-(bi-b0)
1 常规观测方法存在的不足
由建筑物沉降观测的特点[3]可以看出,相对于精密水准测量来说,建筑物沉降观测方便了观测人员实地作业。但是部分特点也影响了观测精度。
1)在常规沉降观测中,不要求沉降测点必须位于水准
又可写为:
hi=h0+V,V=(ai-a0)-(bi-b0)
设水准仪具有i角,在不同的观测日期,按照固定的观测人员、路线、测点和仪器位置,分别测得前后二期的观测高差,第一期为:
hi1=h01+V1,V1=(ai1-a01)-(bi1-b01)
闭合环线上,而水准闭合环线上仅包含转点和各测站,只有作为转点的观测点位于水准闭合环线上,这样就使得闭合差的限差不能反映全体沉降观测点的观测误差,因而不能起到有效地总体控制作用,也难以避免沉降测点存在粗差。
由于大多数或全部沉降观测点不参加闭合,故观测结果所得的闭合差反映的仅有闭合环线上对高程传递起作用的各测点的观测误差的大小,而不能反映全体沉降观测点的观测误差的大小。同理,按±k(n)1/2(k为常数,不同等级取不同的值;n为闭合环线测站数)计算出的环线闭合差的限差,也不能对全体沉降观测点的观测误差作有效的总体控制。而实际观测结果中,可能会出现闭合差允许、但是还不在闭合环线上的沉降观测点的观测误差却很大、甚至还可能存在粗差的情况。况且,若支线点上测量读数出现错误,是无法在闭合差中出现的,也没有办法进行核查。
2)常规沉降观测规范指出“:不同周期观测时,宜采用
第二期为:
hi2=h02+V2,V2=(ai2-a02)-(bi2-b02)
两期的观测高差之差为:
Dh=hi2-hi1=(h02+V2)-(h01+V1)
=(h02-h01)+(V2-V1)=Dh0+DV
式中,Dh0表示没有i角误差影响的观测高差之差,DV表示由i角引起的观测高差的误差之差。如果在第二期观测时,i角保持不变,再加上第二期观测时每站的后视距S后、前视距
S前分别相同,则有
(ai2-a02)=(ai1-a01),(bi2-b02)=(bi1-b01)
故
DV=V2-V1=0,则Dh=h02-h01=Dh0
但如果在二期观测时,i角有变化,显然
(ai2-a02)≠(ai1-a01),(bi2-b02)≠(bi1-b01)
相同的观测网形和观测方法,并使用相同类型的测量仪器。对于特级和一级变形观测,还宜固定观测人员、选择最佳观测时段、在基本相同的环境和条件下观测。”即使依照特级变形观测的规定,也只是可以有效消除由i角和前后视距不等引起的对测站高差之差的影响,但是还不能消除i角变化的影响。
水准测站上i角影响如图1所示。如水准仪i角为零,则其在后尺上测得读数a0,在前尺上测得读数b0,观测高差:
则故
DV≠0Dh=Dh0+DV
其中,Dh包含了i角误差影响。由于受仪器搬运振动和温度变化等因素的影响,i角变化是必然的,且其变化的大小和正负号具有随机性,故DV具有偶然误差的性质,会降低测站观
测绘信息与工程 JournalofGeomaticsJun.2007;32(3)
测高差之差的精度。
3)在外业观测中,水准尺竖立的理想状态是垂直于水
45
体实施以及与常规方法的对比。采用常规方法A和改进方法B分别选择了距首期时间0、90、184、274、456、648、757日进行了沉降观测,沉降观测数据如表1所示,其中Ai为常规方法观测点,Bi为改进方法观测点。在观测中,布置了两条
表1 沉降观测数据/mm
点号
A1
A2A3A4A5B1B2B3B4准仪的视准轴。但在实际作业中,让水准尺完全竖直是不可能的;由于水准尺竖立不直,会影响水准测量的读数精度。如果水准尺倾斜,则会使读数增大。水准尺倾斜误差的影响如图2所示。
图2 水准尺倾斜误差的影响
δ,Δa=a′(1设尺子倾斜角度为δ,因为a=a′cos-a=a′
δ),可见Δa的大小既与尺子倾角δ的大小有关,也与-cos
尺子的读数a′有关。如果a′=2m,则当尺子倾斜约1°50′左右,就可以造成1mm的读数误差[4]。
[1**********]-4.9-5.1-5.1-4.4-5.9-4.8-5.0-4.8-4.2184-5.5-5.9-6.2-7.1-8.2-6.6-6.3-6.8-7.0274456648-7.1-7.3-8.5-6.8-7.6-9.0-6.5-8.4-10.7-7.4-8.5-9.8-8.5-10.6-11.7-7.3-8.0-8.5-7.3-8.3-9.0-7.5-9.1-9.6-7.99.5-9.8757-8.8-9.3-11.0-10.1-11.9-8.7-9.2-9.7-9.9 注:-,一测站可以观测多个沉降测点,、路线、仪器、标尺测量;另一条采用改进方法,所有沉降测点都在闭合环线上,各期观测前都检验一次i角,数据处理时加入i角改正,采用相同观测人员、路线、仪器、标尺、测站测量,立尺时采用尺撑辅助。
在对各期数据的计算中发现,采用两种方法观测的闭合差相差不大,但是改进的方法使各沉降观测点都参与了平差,因而使改进前后各沉降观测点上的沉降量相差较大,沉降观测点上的沉降曲线也不一样。以第5观测点为例,沉降曲线图如图3所示,其中图3(a)为常规方法沉降曲线,图
3(b)为改进方法沉降曲线。
2 改进措施
,,每一仪器站可以观测多个点,前后视距不要求相等,但尽可能每相邻两个测点构成一个观测站,本站的前尺点即为下一站的后尺点,尽可能使每一测点均在闭合环线上。
针对i角变化带来的误差影响,有二种消除的方法。
)。一是在每期沉降观测前,测一次i角(应不大于15″
在后尺、前尺的读数中,加入i角引起的读数误差改正,以消除有i角变化和前后视距不等带来的影响。后尺读数改正
为-S后i″/ρ,前尺读数改正数为-S前i″/ρ,其中,S后为后视距,S前为前视距,ρ=206265。
二是在每一观测段上,控制前、后视距累计差在误差允许范围内。
根据上述读数改正,可得对高差的影响为:
δ=(S前-S后)i″/ρ对两点之间一个测段的高差之和的误差影响为:
δ=∑
图3 沉降曲线图
∑
(S前-S后)i″(/ρ=i″/ρ
∑
S前-
∑
S后)
从图3的对比可以看出,采用常规方法的沉降曲线呈曲折性下降,2004年8月12日~2004年11月10日沉降量在部分点上远小于2004年11月10日~2005年5月11日的沉降量,虽说时间上后者时间长,但在周围环境没有发生大变化的情况下也不应该出现太大的差异。经分析得知:在
2004年8月12日和2004年11月10日观测值中,是均有粗
由此可以看出,i角保持不变、同一测站前后视距相等或是一个测段上前后视距累计相等,可以消除i角变化的影响。在实际作业中,要求前后视距时刻相等是困难的。所以必须将前后视距差及前后视距累计差控制在误差允许的范围内。
设i=15″,要求δ对高差的影响可以忽略不计的程度。如δ
=0.1mm,那么前、后视距差允许值为:
(S前-S后)≤δρ″/i″=1375.1mm≈1.4m
差的存在所至。另外还存在i角变化的误差和立尺不直带来的误差等。而采用改进后的方法,有效地避免了粗差、i角及i角变化的误差、立尺不直带来的误差的影响,从沉降曲线上可以看出:采用改进方法更加适合沉降观测,观测结果更加符合实际沉降的趋势。
而在一个测站可以观测多个沉降观测点的实际作业中,要求前、后视距差小于1.4m也是难以实现的。所以建议采用方法一进行沉降观测。
针对作业中水准尺树立不直的不足,改进的方法是在立尺时,需使水准尺上圆气泡尽可能居中;必要时需采用尺撑,避免仅用手扶尺的做法。
4 结束语
在常规沉降观测的基础上,按照精密水准测量技术要求的原则,介绍了提高建筑物沉降观测精度的改进方法。实例证明了其能有效地避免了观测粗差、i角及i角变化的误差、前后视距不等和立尺不直带来的误差的影响。保留了常规
3 应用实例
以上海市某大楼的沉降观测为例,介绍改进后方法的具
46测绘信息与工程 JournalofGeomaticsJun.2007;32(3)
中图分类号:P283.7 文献标志码:B
文章编号:100723817(2007)0320046203
地图制图软件中符号图形的研究
杨 勇1,2 李 霖1,2,3 王 红1,2
(1武汉大学资源与环境科学学院;2武汉大学地理信息系统教育部重点实验室;3武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室,武汉市珞喻路129号,430079)
摘 要 提出了符号图形的概念,介绍了符号图形的获取过程、数据组织、绘制机制、编辑操作及基于符号图形的冲突检测,实现了将符号化与绘制分离的制图模式。关键词 地理信息系统;地图制图;符号图形;编辑 在传统的地图制图软件和GIS软件中,制图对象配置符号以后,只是用绘制特征在其坐标位置上进行绘制,它是一种显示状态或绘制动作,的对应关系。,,需位置,。当每次对制图系统刷新视图窗口或移动地物时,都需要重复这类计算,降低了绘制速度,减低了制图效率。基于此,提出将符号化与绘制分开的基于符号图形的地图制图系统。符号图形定义为对地图中地理对
项目来源:国家测绘局基金资助项目([1**********]31)。
,,从根本,实现任何制图要求的问题。当,对于没有改变地理坐标和符号类型的地物对象,只需重新绘制这些简单图形。
1 符号图形分类及属性
基于图形简单、绘制方便以及能组合成任何复杂图形的思想,将符号图形分为圆、线和多边形三种基本类型,任何复杂图形都由这三种基本类型组成。
建筑物沉降观测有利的一面,克服了不足的一面,能够满足建筑物高精度沉降观测的需要。参考文献
[1]地基基础设计规范.DGJ0821121999[S].上海:上海市工程建设
大学学报,2006,29(2):1782180,184
[5]张正禄,李广云,潘国荣.工程测量学[M].武汉:武汉大学出版