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全站仪无仪高法如何在建筑物沉降观测使用

2018-07-11 沉降观测技术

全站仪无仪高法的基本原理

如图1所示,A,B为待求高差的两点,将全站仪架设在距A,B两点等距位置O,分别照准A,B两点处的棱镜,测得的高差分别是△h1和△h2,则O点与A、B两点的高差为:

高差公式

由于全站仪到A、B两点的距离比较近,因此此处不考虑大气垂直折光的影响。

则A、B两点的高差为:

ab高差

可见,两点间的高差只与全站仪到两点间的距离和竖直角有关,观测过程中无需测量仪器高和目标高,从而减少了仪器高和目标高测量误差的引入,有效的提高了高差观测的精度。

原理图

精度分析

根据误差传播定律,对(4)式进行精度的估计有:

精度估算公式

设全站仪的测角精度0.5s,测距精度为0.6+1ppm,同时为了便于分析问题,假设α1=α2,S1=S2,采用两测回观测,分别将不同的竖直角和边长带入(5)式,可计算出每公里观测高差中误差,见表1。

表1

从表1中可以分析出,一测站竖直角观测高差随着竖直角和视距的增大而增加,以二等水准测量,往返测高差不符值1mm为精度要求,则可以看出,要满足二等水准测量精度要求,不同的竖直角需要选择不同的视距,竖直角小于5°,则视距在10~50m范围内都可以满足精度要求,当竖直角为10°时,视距应大于10m,竖直角20°时,无论视距多长,均不能满足二等水准测量精度要求,因此在观测中要根据竖直角选择合理的视距。

工程应用

1、工程概况

新干线小区8号楼位于山东某市高铁新区,其变形测量级别为二级,观测精度要求为二等水准测量精度要求。该楼体建筑为倒台阶状结构,如图2,监测点上无法竖立水准尺,水准测量不能实施,因此采用全站仪无仪高法进行测量,使用仪器为徕卡TS60,测角精度为0.5s,测距精度为0.6mm+1ppm,两测回观测。

图2

2、监测结果

该建筑实际布设监测点15个,监测期数16期,沉降监测工作从2015年6月12日开始,至2017年10月15日,监测16期,累计沉降量最大15.9mm,最小7.1mm,设计报警值为35.00mm。至监测最后一期,监测点变形量及变形速率均未超过报警限值。

3、操作注意事项

(1)选择合理的测量路线,减少设站数,从而减少观测误差的积累;

(2)观测过程中前后视距应基本相等,视距差不超过2m;

(3)布设观测点应采用带有凹槽的强制对中装置,以减少对中误差对高差观测结果的影响;

(4)监测点之间采用偶数测站的方法,或前后采用同一照准目标,以减少前后两个照准目标的零点误差影响,且要求在一个偶数观测测回中不得重新调整对照准目标高度;

(5)观测时,照准目标的水准气泡应严格居中;

(6)观测过程中,竖直角应小于15°,且应根据竖直角合理选择视距,以减少竖直角对高程观测误差的影响。

 

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