DINI12數(shù)字水準(zhǔn)儀在七格污水處理廠沉降觀測(cè)中的應(yīng)用

凌 佳,段文義,陶 宇

(浙江省河海測(cè)繪院,浙江 杭州 310008)

1 DINI12數(shù)字水準(zhǔn)儀的功能特點(diǎn)

DINI12數(shù)字水準(zhǔn)儀是目前世界上高精度的數(shù)字水準(zhǔn)儀之一,其性能卓越、操作方便,使水準(zhǔn)測(cè)量進(jìn)入了數(shù)字時(shí)代,觀測(cè)數(shù)據(jù)可靠、結(jié)果精確,而且能極大地提高生產(chǎn)效率。目前已廣泛應(yīng)用于高精度的水準(zhǔn)網(wǎng)觀測(cè)、工程測(cè)量、沉降觀測(cè)。其測(cè)量系統(tǒng)主要是由編碼標(biāo)尺、光學(xué)望遠(yuǎn)鏡、補(bǔ)償器、CCD傳感器以及微處理控制器和相關(guān)的圖象處理軟件等組成。利用儀器內(nèi)的十字絲瞄準(zhǔn)電子圖像感應(yīng)器(CCD),當(dāng)按下測(cè)量鍵時(shí),儀器就會(huì)把已經(jīng)瞄準(zhǔn)并調(diào)好焦距的尺子上的條碼圖片記錄下來,與儀器內(nèi)存中的尺子條碼圖片進(jìn)行比較和計(jì)算,得到讀數(shù)并且保存到內(nèi)存中[1]。

其主要特點(diǎn)有:

(1)精度高、讀數(shù)客觀。配合銦鋼尺,測(cè)量中誤差為±0.3 mm/km。與傳統(tǒng)的光學(xué)水準(zhǔn)儀相比,DINI12不存在誤讀、誤記問題,減小了觀測(cè)誤差。

(2)適應(yīng)性強(qiáng)。只需讀取30 cm的條碼尺就可以計(jì)算出正確結(jié)果;只要有可見光就可以測(cè)量,特別適合在復(fù)雜條件下作業(yè)。

(3)易學(xué)易用。學(xué)習(xí)使用非常簡單,具有結(jié)構(gòu)清楚、界面友好的操作系統(tǒng);給定測(cè)量限差值,儀器可自動(dòng)判斷測(cè)量限差,并在超限時(shí)提示重測(cè);能自動(dòng)計(jì)算線路閉合差等。

(4)數(shù)據(jù)無縫傳輸。以DOS格式的PC數(shù)據(jù)卡為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì),并可以方便地將數(shù)據(jù)傳輸至各種軟件中。

該數(shù)字水準(zhǔn)儀操作簡便,精度高,可提高沉降觀測(cè)的精度和效率,為實(shí)現(xiàn)沉降觀測(cè)內(nèi)外業(yè)一體化提供有利條件。

2 工程概況

七格污水處理廠廠區(qū)外有2個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn),廠區(qū)內(nèi)有1個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)、3個(gè)工作基點(diǎn),以及需觀測(cè)建筑物44座,沉降觀測(cè)點(diǎn)272個(gè)(觀測(cè)點(diǎn)的布置隨建筑物竣工時(shí)完成)。根據(jù)項(xiàng)目組勘察、取證,得知廠區(qū)內(nèi)基準(zhǔn)點(diǎn)、工作基點(diǎn)選埋合理、可靠,已知資料保存完整,可以繼續(xù)使用。選取的沉降觀測(cè)點(diǎn)能代表沉降特征地點(diǎn)。

3 沉降觀測(cè)方法

沉降觀測(cè)應(yīng)符合JGJ/T 8—2007《建筑變形測(cè)量規(guī)范》有關(guān)要求。該工程采用基準(zhǔn)點(diǎn)與工作基點(diǎn)使用往返閉合法進(jìn)行二等水準(zhǔn)測(cè)量。沉降觀測(cè)點(diǎn)使用環(huán)形閉合法進(jìn)行三等水準(zhǔn)測(cè)量。觀測(cè)前將廠區(qū)建筑劃分成多個(gè)區(qū)域并分別進(jìn)行編號(hào)。觀測(cè)時(shí)做到三固定原則,即固定觀測(cè)人員、固定觀測(cè)路線、固定使用儀器(使用前對(duì)儀器進(jìn)行檢驗(yàn))。

觀測(cè)時(shí)同時(shí)做好以下幾點(diǎn):

(1)觀測(cè)時(shí)對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn)進(jìn)行高差檢測(cè);

(2)觀測(cè)在成像清晰穩(wěn)定的時(shí)間進(jìn)行,并避開惡劣天氣;

(3)盡量在不轉(zhuǎn)站的情況下測(cè)出各觀測(cè)點(diǎn)的高程;

(4)測(cè)站的位置避開有危險(xiǎn)的地方,避開振動(dòng)源,若無法避開振動(dòng)源時(shí)則停止觀測(cè);

(5)做好沉降觀測(cè)的工作記錄,繪制好沉降的觀測(cè)示意圖,注明觀測(cè)點(diǎn)的具體位置與編號(hào),并做好各次的沉降觀測(cè)記錄。

由于DINI12數(shù)字水準(zhǔn)儀自動(dòng)化程度較高,可自動(dòng)連續(xù)3次讀取銦瓦水準(zhǔn)標(biāo)尺中絲,取平均值并記錄在存儲(chǔ)卡中,當(dāng)3次讀數(shù)中2次讀數(shù)差大于0.5 mm時(shí)儀器將拒絕讀數(shù),前后視距也將自動(dòng)記錄。因此,在觀測(cè)過程中只需控制每站的前后視距差和最大視距即可。觀測(cè)順序采用奇數(shù)站“后-前-前-后”,偶數(shù)站 “前-后-后-前”。

4 數(shù)據(jù)處理

沉降觀測(cè)高程系統(tǒng)采用原有的高程系統(tǒng),該工程不進(jìn)行重力異常的歸算修正。內(nèi)業(yè)計(jì)算最后高程成果的取值二等水準(zhǔn)精確至0.01 mm,三等水準(zhǔn)精確至0.10 mm。

沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)處理步驟:

(1)基準(zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn)的檢驗(yàn)。采用最小二乘測(cè)量平差[2]的檢驗(yàn)方法。

(2)沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)平差計(jì)算。根據(jù)公式(1)計(jì)算每公里高差中偶然誤差。

(3)沉降觀測(cè)點(diǎn)高程數(shù)據(jù)歸算統(tǒng)計(jì)。分別為觀測(cè)點(diǎn)的單次高程變化值、累計(jì)變化值、沉降變化速率、差異沉降量、繪制沉降量變化曲線。

5 觀測(cè)結(jié)果分析

由于觀測(cè)過程中,一些偶然因素的影響,個(gè)別實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)可能存在粗差。建回歸方程時(shí)對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行一定誤差處理,剔除個(gè)別不能如實(shí)反映正常變形規(guī)律的數(shù)據(jù),以期能反映客觀的變形規(guī)律。

從各期高程數(shù)據(jù)歸算統(tǒng)計(jì)參數(shù)、沉降變化曲線,回歸方程(見圖1)計(jì)算所得系數(shù),可判斷:廠內(nèi)建筑物平均變幅均小于0.04 mm/d,而一般工程沉降速率限差范圍為小于0.01～0.04 mm/d[4],由此得出結(jié)果,廠內(nèi)建筑物沉降穩(wěn)定。

6 結(jié) 語

在整個(gè)沉降觀測(cè)過程中,從基準(zhǔn)點(diǎn)觀測(cè)到沉降點(diǎn)觀測(cè),按照各觀測(cè)等級(jí)精度要求合理設(shè)置儀器參數(shù),獲取采集數(shù)據(jù)可靠性較高,充分利用DINI12數(shù)字水準(zhǔn)儀的功能特點(diǎn),既節(jié)省了大量時(shí)間,又避免了傳統(tǒng)的水準(zhǔn)儀因閉合差超限返工的情況發(fā)生,還極大地提高了觀測(cè)精度。

圖1 沉降回歸數(shù)學(xué)分析圖

[1]W Feist,K Gvnier,T marold,et al.The new digital levels DiNi 10 and DiNi20[J].Varmessungswese und Raumordnung,1995,57(2):65-76.

[2]張正祿.工程測(cè)量學(xué)[M].武漢:武漢大學(xué)出版社,2005.

[3]王丹,陸學(xué)智,張肇基.JGJ 8—2007建筑變形測(cè)量規(guī)范 [S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2007.

[4]楊又新.回歸分析在軟基處理監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用 [J].城市勘測(cè),2010(4):157-159.