基于CORS 的建筑工程竣工項(xiàng)目精益化管理研究

嚴(yán) 兵

（中交第一航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，天津 300220）

引言

建筑工程竣工測(cè)量不僅僅是對(duì)已完成的建筑進(jìn)行測(cè)量工作，同時(shí)也是檢驗(yàn)整體施工水平的重要標(biāo)準(zhǔn)。建筑工程竣工測(cè)量是對(duì)整個(gè)工程建設(shè)的真實(shí)反映和記錄，其測(cè)量結(jié)果不僅與該建筑自身有關(guān)同時(shí)也將影響著周圍建筑的整體規(guī)劃以及后續(xù)其余建筑的建設(shè)[1]。隨著我國經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展，現(xiàn)代化建設(shè)腳步也逐漸加快，高層、超高層以及異形建筑不斷增加，這些在很大程度上也使得常規(guī)的測(cè)量技術(shù)無法滿足要求[2]。同時(shí)與越來越多建筑被建造出來相不適應(yīng)的是現(xiàn)階段環(huán)境資源呈現(xiàn)大幅度減少，這些則要求在建筑成本降低的同時(shí)維持著較高的建筑質(zhì)量，因此對(duì)于竣工建筑工程的測(cè)量則在精準(zhǔn)度上又有了更高的要求[3]。

綜上所述，本研究將建筑工程項(xiàng)目精益化管理與連續(xù)運(yùn)行（衛(wèi)星定位服務(wù)）參考站（Continuously Operating Reference Stations，CORS）技術(shù)的監(jiān)測(cè)平臺(tái)相結(jié)合，旨在為建筑工程提供更好更準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)測(cè)量結(jié)果，為后續(xù)的整體規(guī)劃打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 研究方法

1.1 建筑工程項(xiàng)目精益化管理

本研究進(jìn)行CORS 評(píng)估的竣工建筑在建造過程中采用如下精益化管理[4]：

1）將項(xiàng)目建造現(xiàn)場(chǎng)從經(jīng)濟(jì)成本和質(zhì)量管理入手，采用5S 管理方法；

2）在準(zhǔn)時(shí)化施工的基礎(chǔ)上減少材料運(yùn)輸和各項(xiàng)工序之間的間隔，減少不必要的浪費(fèi)；

3）使得建筑過程形成一個(gè)閉環(huán)，減少施工現(xiàn)場(chǎng)可能出現(xiàn)的矛盾以及會(huì)降低施工效率的因素；

4）將建筑過程細(xì)化至各個(gè)部分，以此來對(duì)安全、質(zhì)量以及成本等進(jìn)行統(tǒng)一化管理；

5）將建筑信息模型技術(shù)（Building Information Modeling，BIM）、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算以及人工智能等新型技術(shù)結(jié)合到建筑工程規(guī)劃的全過程中，采用新技術(shù)提高資源配置與工作透明度，降低建筑成本。

1.2 CORS 測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)建及數(shù)據(jù)采集

構(gòu)建基于CORS 的建筑工程竣工位移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由位移監(jiān)測(cè)設(shè)備和位移監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)構(gòu)成[5]。其中數(shù)據(jù)采集點(diǎn)包括4G 模塊，全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（Global Navigation Satellite System，GNSS）模塊，電池模塊以及數(shù)據(jù)采集模塊；大數(shù)據(jù)平臺(tái)包括數(shù)據(jù)接收服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)發(fā)布服務(wù)器以及數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。在此基礎(chǔ)上要將CORS 網(wǎng)絡(luò)正常工作的條件納入考慮即系統(tǒng)能正常地連續(xù)收到5 顆或5 顆以上衛(wèi)星的信號(hào)并與之保持正常鎖定關(guān)系，系統(tǒng)的利用度和可靠性要達(dá)到95 %以上，且系統(tǒng)能提供多種格式的數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為適應(yīng)各類天氣情況，采用整體一體化的設(shè)計(jì)，整體設(shè)計(jì)便于安裝，便于監(jiān)測(cè)同時(shí)無需人員管理。利用GNSS 模塊，4G 模塊實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)高精度數(shù)據(jù)采集傳輸。

1.3 數(shù)據(jù)處理

基于CORS進(jìn)行建筑工程竣工測(cè)量需要進(jìn)行綜合考慮，將項(xiàng)目精度，項(xiàng)目精益化管理等多方面因素納入考慮范圍。本研究基于各監(jiān)測(cè)點(diǎn)獲取毫米級(jí)精度的三維坐標(biāo)并通過組網(wǎng)解算的方式將數(shù)據(jù)進(jìn)行整理匯總，采用靜態(tài)濾波解算處理算法，最終對(duì)竣工項(xiàng)目較大范圍進(jìn)行形變監(jiān)測(cè)。數(shù)據(jù)處理流程具體如下：數(shù)據(jù)輸入處理其中，通過解算處理模塊，經(jīng)實(shí)時(shí)跳周處理，接收機(jī)天線相位中心改正，濾波處理，形變參數(shù)估計(jì)后輸出檢測(cè)結(jié)果。

實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)跳周處理，跳周是因GPS 接收機(jī)載波相位測(cè)量不連續(xù)而導(dǎo)致的結(jié)果，因此修復(fù)周跳在一定程度上能提高檢測(cè)系統(tǒng)的精度和魯棒性。本實(shí)驗(yàn)

利用電離層變化率以及寬巷組合進(jìn)行周跳檢測(cè)：

其中，k 電離層電子總量為TE（Total Electron content）為：

其中，W 為寬巷模糊度，λW為寬巷波長，fv1,fv2為L1,L2的頻率，λ1，λ2為L1，L2的波長，φ為載波觀測(cè)值，O 為偽距觀測(cè)值。

相位中心改正，接收機(jī)因信號(hào)角度、方位角度以及中心偏差等因素往往在測(cè)量中會(huì)出現(xiàn)一定程度的偏差，且偏差隨著測(cè)量高度的升高逐漸加大。現(xiàn)代建筑往往層數(shù)較高，建筑物整體高度較大，因此這種影響無法忽略不計(jì)，需要對(duì)其進(jìn)行修正：

在經(jīng)過上述修正后，將最終得到的三維數(shù)據(jù)作為檢測(cè)結(jié)果并將其輸入系統(tǒng)進(jìn)行建筑工程竣工形態(tài)分析、評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)。

2 應(yīng)用及效果

采用建筑工程項(xiàng)目精益化管理對(duì)某基站在建工程在2019 年第四季度實(shí)施了準(zhǔn)時(shí)制生產(chǎn)方式（Just In Time，JIT）采購計(jì)劃，其入庫的板材庫存變化量與其它季度的變化值如圖1 所示，從圖中可以看出，采用JIT 采購計(jì)劃后，該項(xiàng)目的板材使用量和庫存量明顯較前三個(gè)季度的低。進(jìn)一步對(duì)采用JIT 采購計(jì)劃后的庫存金額進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)庫存金額減少了近一半。這些結(jié)果表明，這種精益建造技術(shù)的應(yīng)用顯著的降低了該項(xiàng)目的庫存和使用量，為該工程節(jié)約了采購成本。建筑工程施工過程中原材料的采購成本在整個(gè)項(xiàng)目的總成本中占到70%以上，對(duì)原材料進(jìn)行合理采購與控制對(duì)工程項(xiàng)目具有重要的意義。采購預(yù)算與實(shí)際應(yīng)用是建筑工程實(shí)施JIT 的核心[6]，通過JIT 可以為工程做好預(yù)算，避免材料浪費(fèi)，使管理者精準(zhǔn)了解工程的實(shí)時(shí)進(jìn)展。

圖1 JIT 采購計(jì)劃下板材使用量和庫存量比較

本文將在某市CORS網(wǎng)中的竣工工程某基站作為研究對(duì)象并進(jìn)行觀察，選取2019 年6 月至2019年12 月之間數(shù)據(jù)進(jìn)行了具體測(cè)量和分析。靜態(tài)濾波處理結(jié)果如圖2，結(jié)果顯示該竣工工程在一定時(shí)間段內(nèi)發(fā)生一定偏移，向東西、南北以及垂直方向均發(fā)生偏移，偏移均在5 nm 以內(nèi)。而在高程方向上比較穩(wěn)定，檢測(cè)結(jié)果顯示沒有出現(xiàn)顯著性的坐標(biāo)偏移現(xiàn)象。

圖2 三維監(jiān)測(cè)結(jié)果

結(jié)果顯示偏移程度并不明顯，且在建筑允許合理范圍內(nèi)，說明在使用項(xiàng)目精益化降低成本的基礎(chǔ)上，整體建筑的質(zhì)量未出現(xiàn)降低。同時(shí)CORS 監(jiān)測(cè)平臺(tái)能夠在毫米級(jí)別實(shí)現(xiàn)對(duì)于竣工工程的整體監(jiān)測(cè)，提示其能對(duì)竣工建筑實(shí)現(xiàn)精確的監(jiān)測(cè)，后續(xù)擴(kuò)大使用存在一定可行性。

3 結(jié)語

本文在CORS 技術(shù)的基礎(chǔ)上聯(lián)合項(xiàng)目精益化管理，對(duì)某基站在建工程實(shí)施JIT 采購計(jì)劃后，該項(xiàng)目的板材使用量和庫存量明顯較前三個(gè)季度的低，顯著的降低了該項(xiàng)目的庫存和使用量，為該工程節(jié)約了采購成本，針對(duì)竣工工程中衛(wèi)站研究了其在一定時(shí)間內(nèi)的偏移程度。在CORS 框架下聯(lián)合多種算法在毫米級(jí)單位實(shí)現(xiàn)了對(duì)建筑工程的竣工測(cè)量并得到的驗(yàn)證。隨著CORS 技術(shù)以及項(xiàng)目精益化管理的進(jìn)一步應(yīng)用，其將會(huì)在更多建筑工程竣工測(cè)量中得到應(yīng)用并收獲更廣泛的應(yīng)用前景。