使用拟稳平差实现对基坑监测数据的处理

1、键入文字拟稳平差在基坑自动监测系统中的实现张君华1，马波1，张鸣宇1（1.昆明市测绘研究院，云南省昆明市650091）Quasi-StableAdjustmentImplementationinTheAutomationMonitoringSystemofPitZhangJunhua,MaBo,ZhangMingyu摘要：针对日常测量工作中所面临的问题，我们在引入测量机器人之后，特别的对问题进行了整理，并在此基础上开发了一套自主的自动监测及数据处理系统。该系统集数据采集、预处理、处理和成果输出于一体。在本论文中只针对监测中遇到的平差问题进行了研究，重点研究了采用拟稳平差实现对基坑监测数据的处理

2、，步骤可分为先对基准网进行拟稳平差，然后在此基础上，采用经典平差对监测点进行平差。任务具体实施时，在对监测点进行监测前对基准点进行一次监测。这种算法有助于解决特殊环境中的平差问题，并能够对基准网的情况进行实时的掌握。关键词：基坑监测、变形监测、拟稳平差、自动测量一、前言基坑监测1,2是土建工程中一项关键的环节，该环节的质量直接决定着最终建筑的质量。监测是控制基坑支护施工，评估对周围环境造成影响的一项重要指标。在实施中，具体分为针对边坡顶部进行的水平位移监测和针对竖向位移的监测。基坑监测是一项传统的测量任务，在具体施工时，有着规范的作业流程和数据处理方法。在我们的日常工作中，引入了LeicaTC

3、A2003测量机器人。该测量机器人由于拥有较高的测量精度，大大的方便了测量工作。除了用于基坑监测外我们也将该设备用于变形监测的相关项目中。但由于自身带有马达，并顾及到外业施工场所的环境，也带来了一些新的问题。如仪器架设稳固，在马达转动的过程中，也会导致发生仪器发生某种程度的偏移；监测目标会被遮挡，影响了测量工作的进行实际上，为了能够充分的发挥测量机器人的功能，并最大范围的将其应用于日常测量任务中，我们整理了过去测量施工时所遇到的问题，并针对这些问题，开发了一套自己的全自动测量系统，用于实现数据的采集、数据的预处理、数据的后处理及最终报告的生成。二、自动监测及处理系统图1所示为我们自主实现的数据

4、监测、数据处理和成果输出的程序系统。其中在测量环节中整合了测回法、全圆方向观测法、测回数、盘左观测或是盘左盘右观测的设置。需要特别说明的是，由于LeicaTCA2003是0.5秒的设备,而传统测量有1秒、2秒和6秒等设备。在数据采集环节中，用户可以根据自己的测量等级,选择这几种项目,系统会自动根据对应的限差,以控制测量过程中数据限差的检查。其中还特别的增加了用户自定义功能,允许用户定义自己的限差项,包括光学测微器两次重合读数差、半测回归零差、一测回内2C较差和同一方向值各测回较差等。关于数据处理,其中包括了常规的间接平差3,4,也实现了拟稳平差5,6,7。在此基础上,最终可根据需要,输出各种分

5、析曲线,如日变形曲线、周期变形曲线等。也根据报告模板,定制了自动输出的功能。本系统极大的提高了日常测量的工作效率。收稿日期：2014年9月9日基金项目：住房和城乡建设部2014年科学技术项目计划；2014-K8-015。作者简介：张君华（1984）,男，汉，江西省永修县人，硕士学历，工程师，注册测绘师，主要从事精密测量及工程键入文数据处理相关工作。项常数差，可假设其为X丄x，5y,5z）T,于是得到响到监测的精度。如施工现场，基准点不能够埋设到很远的地方，也不能保证埋设到深土中，在大型机械经过或是施工时地面震动的影响。理论上，实际的基准网中存在有相对不稳定的未知量，同时也存在有相对稳定的未知量

6、。对基准网做自由网平差然后使稳定未知量拟合于它们的稳定值，这样可以在相对稳定即拟稳的条件下，达到不歪曲监测的目标。设监测点平差处理后的坐标为：X=X+5XMiMi八X=X+5XFiFi将（2）式带入（6）式中，5X=XX=XX+dXFjFjFjFjFj可以得到7）X=X0+dX,i=1,2,kMiMiMiM拟稳点平差后的坐标为:（1）式，X=X0+dX,i=1,2,kFiFiFiF（2）式和中，X,X及dX分别代表坐标的平差值、坐标近似值及其改正数；kM%监测点点数;kF为拟稳点点数。拟稳平差的核心是平差前后，中心坐标保持不变，数学表示为：丄工X=丄工XkFFjkFFj（3）使用（7）式对Kf

7、个拟稳点求和,结合（4）得到得到梁。5X=丄E（XX）kFjFjF将（8）式带入（5）式和（6）X=X+X）kFjFjF（8）式中，可以9）9）式便是连接经典平差和拟稳平差的桥对（9）式进行全微分，可以得到拟稳平差坐标的互协因数矩阵QX(丄(丄)Q_I-EkFVk丿kFVX丿XQ=X10)其中，1为3n阶的单位阵；Ef为3n阶的方阵,除拟稳点所对应的列由3X3的单位阵组成外，其他列元素均为零。在我们的数据处理流程中，拟稳平差用于针对基准网进行平差处理，在对基准网进行拟稳平差处理后，可在基准网修正数据的基础上，采用经典平差方法对监测网进行平差。点号累计变化值H(mm)变化速率V(mm/d)J01

8、19.30.092J0221.80.104J0318.90.090J0414.20.067J0513.50.064J0625.60.122J0719.30.092表1某回迁安置房基坑水平位移累计变化统计表表1中各点水平位移累计变化值介于13.5mm与25.6mm之间，变化幅度正常，没有超过规范规定的报警值，各点监测范围内的测段趋于稳定。四、针对某回迁房基坑水平位移的平差结果30.0A10.0$a25.0_20.0图2某回迁安置房某地块基坑部分监测点水平位移监测过程线图2中各点水平位移在大部分周期内呈现波动，系降雨量大导致各点出现连续整体位移突变。最大点J11单次水平位移达到29.9mm，其余各

9、点也出现了明显波动，在突变发生后施工方迅速调整施工方案，加固边坡，经过17个监测周期(一个监测周期为3天)的巨大波动，直至7月27日该测段趋于稳定，没有再出现突变。五、结论在本论文中，针对我们自主开发的自动测量及数据处理系统进行了粗略的介绍。结合日常测量中所遇到的问题，重点研究了将拟稳平差方法应用于基坑监测的算法流程，并集成到了系统中，也针对某回迁安置房某地块基坑进行了处理，处理的结果是满足实际情况的。特别的，该系统极大的提高了日常的测量效率。目前，针对竖向的位移仍采用水准测量的方式进行。如果三角高程测量的精度能够达到相应的水准测量精度将会进一步提高工作效率，这是下一环节研究的目标。参考文献：黄立人,姚忠杰,王若柏.深基坑施工中的变形监测J.测绘工程,1997(01)李明峰,蒋辉.基坑支护结构变形监测数据的联合处理J.测绘通报,2003(09)武汉测绘科技大学测量平差教研室测量平差基础M.北京:测绘出版社,1996:144-145黄声亨，尹晖，蒋征.变形监测数据处理M.武汉大学出版社,2003:90-91王振方，李博峰，沈云中.基于奇异值分解的拟稳平差法J.测绘通报，2008(05)万斐，陈艳艳.拟稳平差在测量数据处理中的应用J