GNSS大地高在精密沉降监测工程中的应用研究

GNSS大地高在精密沉降监测工程中的应用研究
摘要：在工程建设中为了监测建筑物的安全，保证施工进度的顺利完成，常需
要对建筑物进行沉降监测。

针对沉降监测工程中传统水准测量效率低、实施困难
等问题提出一种基于GNSS大地高的沉降监测方法，利用多个GNSS监测站组成监测网获取监测点的大点高，进而得到沉降变化。

为了验证该方法的有效性，在滨
州港某新建码头的沉降监测项目采用GNSS大地高监测沉降变化，取得了优于
2mm的沉降监测精度，监测成果能够很好的反映沉降变化趋势，表明该方法能够满足精密沉降监测工程的要求。

关键词：大地高；沉降；监测；精度
沉降监测是工程施工和维护阶段必不可少的一个环节，通过沉降监测能够及时关注建筑
物状态，避免造成不可挽回的损失。

水准测量是沉降测量的常用手段，能够比较准确的获取
监测点的高程变化信息。

在大型建筑工程中，监测点间隔远、监测点高差较大，水准测量实
施比较困难，且难以满足实时性监测的要求。

GNSS具有观测站之间无需通视、定位精度高、操作简单、全天候作业等优点，能够满足各种复杂条件下的沉降监测要求，具有较好的应用
前景。

1、项目概况
滨州港拟吹填区域西北方新建3万吨级码头，码头后方为拟吹填区域，工程区域建筑见
图1。

受潮汐、吹填施工等因素影响，新建码头变形情况比较复杂，因此有必要对新建码头
进行沉降变形监测。

由于两侧围堰为抛石堤，传统水准测量方法布设水准路线困难，大雾、
下雨、夜晚等因素影响测量实施，常规测量方法耗时耗力，并且难以持续有效的监测码头沉
降情况。

图1 工程现状图
Figure 1 Engineering status
为了实现对新建码头的实时动态监测，在新建码头布设4个GNSS监测点，并在距离新
建码头约5km的稳固地基处布设1个基准点，组成连续监测网。

监测网通过DTU通讯模块
将数据传输到PC机，PC机接收到数据后对基准点和监测点数据联合解算得到监测点的坐标，进而实现监测点的沉降监测。

观测分为两个阶段：①试验阶段，本阶段没有吹填施工，主要进行仪器设备的调试和
沉降观测精度评估；②监测阶段，本阶段有吹填施工，对大地高数据进行采集分析，评估新
建码头的沉降。

2、精度评估
为了评估GNSS监测网在沉降监测中的效果，吹填施工之前安装调试设备，进行一周的
仪器设备稳定性测试。

数据采集与传输稳定以后，在PC端设置数据采集间隔为2小时，即
每2小时根据静态观测数据计算一次监测点三维坐标。

随机抽取48小时的数据作为一组样品，共抽取十组进行精度统计，计算大地高的中误差，中误差计算公式如下：
图2 十组监测数据沉降监测精度对比
Figure 2 Accuracy comparison of ten sets of monitoring data settlement monitoring
根据十组数据的统计结果，变形监测点的高程最大中误差为2.0mm，满足工程测量规范
中关于四等变形监测的要求，因此利用GNSS大地高进行沉降观测是可行的。

3、监测实施
设备测试完成以后，进行了7个月的监测工作，监测数据连续、稳定，曲线变化规律明显。

壁桩框架GNSS监测数据统计见表2，6#、7#、8#泊位段JA1~JA4四个监测点的垂直位移
变化曲线。

从图中可以看出，受潮汐、吹填施工和仪器自身精度影响，GNSS监测系统得到的监测点沉降存在较小的波动，整体来看GNSS监测成果能够准确反映监测点在垂向上的不断
沉降的变化趋势，能够满足对建筑物的沉降监测要求。

图3 监测点沉降变化趋势
Figure 3 Monitoring point settlement trend
4、结束语
在码头沉降监测工程中采用GNSS大地高能够比较高效、准确的获取监测点沉降变化，
精度评估实验统计得到沉降监测的最大误差不超过2mm，能够满足工程测量规范中关于四等变形监测的要求。

在长达七个月的沉降监测中，GNSS大地高成果很好的反映了监测点沉降变化趋势。

相对于传统沉降监测中采用的水准测量方法，GNSS大地高在精密沉降监测工程中具有无需通视、不受天气影响、全天候作业等优点，在精密工程监测中具有较好的应用前景。

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