關(guān)于變形監(jiān)測控制網(wǎng)的建立與精度分析

針對在變形監(jiān)測工作中具有重要作用和意義的控制網(wǎng)，在介紹變形監(jiān)測技術(shù)意義與特點和一般要求的基礎(chǔ)上，提出監(jiān)測控制網(wǎng)建立要求和方法，并對精度進行深入分析，以此為實際的監(jiān)測工作提供可靠理論依據(jù)，保證檢測結(jié)果準確性與可靠性。

1  變形監(jiān)測技術(shù)與一般要求

1.1  技術(shù)概述

對于變形監(jiān)測技術(shù)，其主要包含以下幾種：其一，常規(guī)大地測量；其二，特殊變形測量；其三；攝影測量；其四，GPS技術(shù)。其中，常規(guī)大地測量主要是指借助常規(guī)測量設(shè)備對點變形值進行測定，具有以下優(yōu)勢特點：第一，可提供變形體所處變形狀態(tài)；第二，能滿足所有監(jiān)測精度要求，且適應(yīng)環(huán)境的能力很強；第三，能提供絕對變形方面的信息。然而，該方法的外業(yè)工作量相對較大，且布點直接受地形地勢影響，自動化監(jiān)測難度很大。對于特殊測量方法，主要包括以下幾種：傾斜測量、應(yīng)變測量與準直測量，不僅過程簡單，能對變形體內(nèi)部發(fā)生的變形進行監(jiān)測，而且還能為自動化監(jiān)測創(chuàng)造良好條件，但也存在僅可以提供相對或局部變形信息等缺點。

1.2  一般要求

對于變形監(jiān)測項目，涉及到如下內(nèi)容：壩面變形觀測、大壩結(jié)構(gòu)內(nèi)部變形觀測、壩面裂縫和接縫觀測、面板整體變形觀測、岸坡位移情況觀測。在變形監(jiān)測中使用的水準高程與平面坐標都必須和項目實施過程中所用坐標系統(tǒng)完全一致，并且在條件允許的情況下還要和國家網(wǎng)相聯(lián)系。

（1）在變形觀測時，應(yīng)符合以下規(guī)定要求：對表面的豎向與水平位移進行觀測，兩者應(yīng)共同使用同一個觀測點；對于深層觀測，需要盡可能實現(xiàn)結(jié)合布置；不同的觀測任務(wù)要配合執(zhí)行。

（2）在保持穩(wěn)定的范圍內(nèi)進行基點布置；觀測點必須和壩體等牢固結(jié)合，采用穩(wěn)定的保護措施，同時要按照國家現(xiàn)行法律進行保護。

（3）對于變形觀測過程中的正負號，應(yīng)滿足以下規(guī)定要求：第一，當水平位移方向為下游時，取正，方向為左岸時，取正，相反則取負；第二，當豎向位移方向為下游時，取正，方向為上游時，取負；第三，對于裂縫及接縫：當張開時，取正，當閉合時，取負；沉陷的正負號要求與（2）相同；當滑移方向為坡下時，取正，當方向為左岸時，取正，相反則取負。

2  監(jiān)測網(wǎng)構(gòu)建

2.1  構(gòu)建平面控制網(wǎng)

2.1.1  掌握控制測量目標并廣泛收集資料

掌握測區(qū)所在地理位置，并確定其形狀大小、未來發(fā)展方向、測量成果用于實際時精度需要達到的要求、任務(wù)時間要求、實際生產(chǎn)對控制點提出的具體要求。專業(yè)測繪人員要對相關(guān)資料進行收集。比如在設(shè)計過程中需要使用地形圖等控制成果，需要到達測區(qū)現(xiàn)場進行踏勘，以了解相關(guān)標志實際保存狀況，以此為方案的制定與實施創(chuàng)造良好條件。

2.1.2  布網(wǎng)方案的確定

以控制成果實際使用要求為依據(jù)，結(jié)合現(xiàn)有資料、儀器設(shè)備、專業(yè)人員配置情況，制定合理可行的方案。比如，是選擇加密方式還是選擇布設(shè)獨立網(wǎng)的方式；選用三角測量方式還是三邊測量方式；采用一次全面布設(shè)方式還是分區(qū)分期進行布設(shè)的方式；采用3°帶投影還是1.5°帶投影。對于圖上設(shè)計，需要在合適的地形圖上實施，先對已知點和已知網(wǎng)進行展繪，再以布網(wǎng)方案為依據(jù)，在圖上進行通視條件判斷，要求由不同點構(gòu)成的圖形是否可以滿足精度要求，具體的布設(shè)位置也要符合使用要求。在圖上完成選點以后，應(yīng)到達實地進行確認，確定是否合理可行。為提高控制網(wǎng)精度，防止返工，要根據(jù)估算控制網(wǎng)，對元素精度進行準確推算。

2.1.3  技術(shù)設(shè)計的編制

進行技術(shù)設(shè)計文件編制的主要目的為確定測量工作的具體實施計劃，在規(guī)劃、技術(shù)、組織等方面給出詳細說明，此時需要充分注意以下要點：第一，對設(shè)計主要目的、任務(wù)、項目所在地理位置、地區(qū)地形地貌及具有的特征等進行概括；第二，具體設(shè)計方案和其詳細說明的控制網(wǎng)密度、等級與圖形；確定適宜的起算數(shù)據(jù)；在圖上進行的控制網(wǎng)設(shè)計與精度要求；第三，確定作業(yè)基本原則、具體方法與基本要求，明確標志標志及保管方面的要求，做好測角與測邊，加強現(xiàn)場記錄工作；第四，編制包含工程量、施工進度、物資等在內(nèi)的圖表。

2.1.4  造標埋石

明確控制點具體位置后，應(yīng)立即開始造標埋石，將所設(shè)標石作為每個點對應(yīng)的標志，將覘標視作觀測過程中的照準目標，所有類型的觀測成果及坐標，均應(yīng)歸算至標石的中心。

2.2  高程控制網(wǎng)

對于高程控制網(wǎng)，需要滿足以下一般要求：首先，針對首級控制網(wǎng)，應(yīng)設(shè)置閉合環(huán)線，將加密網(wǎng)按閉合環(huán)、附合路線及結(jié)合網(wǎng)進行布設(shè)，在有特殊要求時，按水準支線進行布設(shè)；其次，高程控制網(wǎng)的具體布設(shè)范圍需要和平面控制網(wǎng)良好適應(yīng)；再次，高程系統(tǒng)必須實現(xiàn)統(tǒng)一性目標，而地方的高程系需要盡量歸至國家高程基準；最后，對于布設(shè)的等級，需要以城市規(guī)模、未來規(guī)劃及水準路線長度為依據(jù)進行確定。

2.3  構(gòu)建高程控制網(wǎng)

第一步要充分考慮設(shè)計單位提出的差異沉降量具體要求，確定相對沉降量進行觀測過程中的中誤差，再確定適宜的觀測等級。若差異沉降量對應(yīng)的容許值，則其中誤差應(yīng)確定為10%，點間差異為高差的差，高差即為高程差，所有觀測點的中誤差均為5%。在確定了適宜的觀測等級以后，開始選點與布網(wǎng)，制定詳細的方案，準備好觀測用具。

第二步為高程基準點需要確定在保持穩(wěn)定的范圍內(nèi)，尤其是起算點，務(wù)必設(shè)于基巖基礎(chǔ)，以此保證其穩(wěn)定性與可靠性，以此消除基準點可能造成的影響，降低精度，及時發(fā)現(xiàn)并準確測定觀測點發(fā)生的垂直位移。

2.4  觀測過程

外業(yè)觀測的邊角聯(lián)測需要使用全站儀完成，所有觀測儀器都要進行強制對中，同時嚴格按照相關(guān)具體規(guī)范要求來進行。以某混凝土壩水電站平面控制網(wǎng)為例，采用徠卡TM30全站儀進行邊角聯(lián)測，其觀測限差如下表：

表1  水平方向觀測限差

兩次照準目標讀數(shù)差 上下半測回

歸零差 一測回2C

互差 同一方向值各測回互差 三角形最大

閉合差 按菲列羅公式計算的測角中誤差

4″ 5″ 9″ 5″ 2.5″ 0.7″

表2  測距限差

測距儀精度

（mm/km） 每邊測回數(shù) 一測回中各讀數(shù)較差

（mm） 單程各測回讀數(shù)較差（mm） 氣象數(shù)據(jù)的最小讀數(shù) 各項改正后對向觀測邊長較差

（mm）

往測 返測 溫度（°） 氣壓

（hPa）

≤（1+D×10-6）mm 4 4 1 2 0.1 0.1

注：A標稱精度固定誤差；B標稱精度比例誤差系數(shù)，mm/km；D斜邊長，km；測回差應(yīng)將測距經(jīng)氣象改正后進行；邊長較差應(yīng)將斜距化算到同一水平面上進行比較。

其中測距時，還要對干濕溫度及氣壓進行準確測定。各測回斜距需實施有效改正。

高程控制網(wǎng)的水準測量時，需嚴格按照相關(guān)規(guī)范要求執(zhí)行。以某混凝土壩水電站高精度高程控制網(wǎng)為例，水準測量采用數(shù)字水準儀徠卡DNA03及配套的條碼銦鋼尺并對一、二等水準觀測的限差如下表：

表3  水準觀測限差表

等級 視線長度 前后視距差 前后視距差累積 視線高度（下絲）

一等 ≤30m ≤1.0m ≤3.0m ≥0.65m

二等 ≤50m ≤1.5m ≤6.0m ≥0.55m

對于數(shù)字水準儀，同一標尺兩次讀數(shù)差不設(shè)限差，兩次讀數(shù)所測高差的差執(zhí)行基輔分劃所測高差之差的限差。

規(guī)范的觀測過程是最基本也是最根本最重要的質(zhì)量控制手段，也是保證觀測精度的前提。觀測過程中必須嚴格控制。

3  穩(wěn)定性分析

為了進行監(jiān)測網(wǎng)穩(wěn)定性分析，首先將平面網(wǎng)及高程水準網(wǎng)分別以它們的首期平差后的初值進行擬穩(wěn)平差。

先將所有網(wǎng)點都作為擬穩(wěn)點，根據(jù)平差計算結(jié)果計算本期觀測與首次觀測初始值的坐標差，進而計算各點的水平位移值，然后對位移值進行顯著性檢驗。

單點t檢驗時顯著水平取，如果多余觀測均較多，它們的自由度取它們的極限值。

由于選不同擬穩(wěn)點進行擬穩(wěn)平差的結(jié)果是不同的，因此在進行擬穩(wěn)點穩(wěn)定性檢驗時遵循的原則：每次只將檢驗值絕對值超過限值最大的一個點從擬穩(wěn)點中剔除，然后重新進行擬穩(wěn)平差，再將檢驗值最大的一個點從擬穩(wěn)點中剔除，以此類推。

4  結(jié)語

（1）施測時，應(yīng)嚴格執(zhí)行相關(guān)技術(shù)規(guī)范，電子設(shè)備也應(yīng)如此，無論是記錄還是計算，都要在現(xiàn)場進行復(fù)核，保證結(jié)果準確無誤，并使網(wǎng)形布置科學合理，切實可行。

（2）對于驗前與驗后的中誤差，均應(yīng)嚴格按照三角網(wǎng)進行設(shè)置。在平差過程中，需要使用至少2個軟件實施，保證平差比較結(jié)果準確性。

（3）首次測量建議使用測距儀與經(jīng)緯儀并加密觀測，第二次測量建議使用全站儀。由平差結(jié)果可以看出，經(jīng)緯儀具有較高的測角精度，甚至高于全站儀，但在測距方面略遜于全站儀。在野外測量中，應(yīng)確保氣象條件保持穩(wěn)定，如果在首次測量過程中氣象條件產(chǎn)生很大的變化，則會使最終的測量結(jié)果超限。

（4）經(jīng)復(fù)測可知，控制網(wǎng)的網(wǎng)形十分堅固，且點位保持穩(wěn)定，能為后續(xù)次級網(wǎng)構(gòu)建及變形監(jiān)測工作奠定良好的基礎(chǔ)。

本文來源：《企業(yè)科技與發(fā)展》：http://12-baidu.cn/w/qk/21223.html