一种静力水准数据处理及评定方法与流程

本发明属于工程测绘技术领域，具体涉及一种静力水准数据处理及评定方法。

背景技术：

目前，自动化水准监测手段很多，静力水准是一种比较常用的监测方法。在建设期间，为了安全，需要对建设中重要的结构物进行水准监测，静力水准由于能够实时的传输数据，无需人员值守等优势，因此可采用静力水准等自动化监测设备进行测量。同时，竣工通车后，由于铁路上天窗时间较短，为了减少人工经常上下铁路，也需要静力水准等自动化监测设备。很多静力水准数据没有精度与等级的概念，仅仅表现为数值精度很高，而没有对数据有效性及测量等级进行评价。

技术实现要素：

本发明的发明目的是：为了解决现有技术中存在的以上问题，本发明提出了一种静力水准数据处理及评定方法。

本发明的技术方案是：一种静力水准数据处理及评定方法，包括以下步骤：

s1、布设基准点、工作基点并进行联测，建立高程基准网；

s2、布设监测点，使得工作基点与监测点形成附合路线；

s3、采用静力水准测量方法对步骤s2形成的附和水准路线进行测量，得到相邻静力水准点的高差；

s4、计算附和水准路线闭合差，根据附和水准路线闭合差对静力水准点的高程及精度进行评定。

进一步地，所述步骤s1中，在隧道段与桥梁段，选择在监测区域外的稳定区域两端分别埋设至少2个基准点；在路基段，选择在稳定区域均匀布设至少3个基准点。

进一步地，所述步骤s1中，根据监测区域的长高度，在稳定区域按照设定的间隔距离分别布设工作基点。

进一步地，所述步骤s1中，对基准点和工作基点进行两次联测，依次作为后续计算的起算数据，并通过比较每次测量的工作基点之间的高差数据判断工作基点是否异常。

进一步地，所述步骤s2中，在相邻工作基点之间按照设定的间隔距离分别布设监测点。

进一步地，所述步骤s4中，计算附和水准路线闭合差的计算公式具体表示为

其中，w为工作基点1与工作基点2的附和水准路线闭合差，h工作基点1,h工作基点2分别为工作基点1与工作基点2的高程，hj为相邻监测点的高差，n为监测点个数。

进一步地，所述步骤s4中，均匀分配附和水准路线闭合差到附和水准路线中的各段路线，计算静力水准点的高程，具体表示为

其中，h监测点i为监测点i的高程。

进一步地，所述步骤s4中，根据附和水准路线闭合差对静力水准点的高程及精度进行评定，将附和水准路线闭合差与设定的标准阈值进行比较，判断附和水准路线闭合差是否超限；若附和水准路线闭合差超限，则采用水准测量对工作基点进行测量；若附和水准路线闭合差未超限，则表示静力水准点的高程及精度符合标准。

进一步地，所述步骤s4中，采用水准测量对工作基点进行测量，根据水准测量数据重新计算附和水准路线闭合差，判断该附和水准路线闭合差是否超限；若该附和水准路线闭合差超限，则更新工作基点的高程，并返回步骤s4；若该附和水准路线闭合差未超限，则对静力水准测量模型进行修订，并返回步骤s3。

本发明的有益效果是：本发明通过合理的基准点以及工作基点布设，形成必要的附合路线，从而使得静力水准与传统水准的评定标准统一，实现静力水准的精度与测量等级的评定，达到能够推广静力水准自动化的目的。

附图说明

图1是本发明的静力水准数据处理及评定方法的流程示意图；

图2是本发明实施例中隧道段与桥梁段的布设示意图；

图3是本发明实施例中路基段的布设示意图；

图4是本发明实施例中监测点的布设示意图；

图5是本发明实施例中无附合路线时间累计沉降量形变图；

图6是本发明实施例中有附合路线时间累计沉降量形变图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1所示，是本发明的静力水准数据处理及评定方法的流程示意图；一种静力水准数据处理及评定方法，其特征在于，包括以下步骤：

s1、布设基准点、工作基点并进行联测，建立高程基准网；

s2、布设监测点，使得工作基点与监测点形成附合路线；

s3、采用静力水准测量方法对步骤s2形成的附和水准路线进行测量，得到相邻静力水准点的高差；

s4、计算附和水准路线闭合差，根据附和水准路线闭合差对静力水准点的高程及精度进行评定。

在本发明的一个可选实施例中，上述步骤s1首先合理布设基准点、工作基点，再对基准点和工作基点进行联测，建立独立的高程基准网；

下面分别对基准点、工作基点的布设方式进行详细说明，如图2、图3所示。

布设基准点的方式具体为：

在隧道段与桥梁段，选择在监测区域外的稳定区域两端分别埋设至少2个基准点，这样能够方便进行基准点的稳定性互检。

在路基段，选择在稳定区域均匀布设至少3个基准点，而不能布设在填方段。

布设工作基点的方式具体为：

根据监测区域的长高度，在稳定区域按照设定的间隔距离分别布设工作基点，一般设定间隔距离为200米，当然也可以根据实际情况的要求进行设定。隧道段的工作基点选择布设在隧道壁，同时，静力水准也必须在工作基点附近装设静力水准测量设备，并将作为静力水准起算点，由于工作基点处的静力水准点与工作基点处于相同位置，其变形具有一致性，从而实现传统水准与静力水准的评定标准统一。

本发明采用传统水准方法测量相邻基准点与工作基点的高差、或者相邻工作基点的高差，根据《高速铁路测量规范》等规范对于变形监测的要求，根据测量的高差可建立独立高程控制网，依此建立独立的高程基准网。

本发明对基准点和工作基点进行测量时应至少进行两次联测，通过比较每次测量的基准点和工作基点的高差数据判断工作基点是否异常，从而避免因基准数据出错而影响后续测量及判断。基准点的技术要求如表1所示。

表1、基准点的技术要求表

其中，n为监测测段数。上述基准点的技术要求可以根据《高速铁路测量规范》等规范进行具体设定，这里不作赘述。

本发明在对基准点和工作基点进行联测时，还同时联测一个及以上的其他高程控制点，从而将基准点和工作基点的联测数据与国家高程点标准数据进行关联；其中高程控制点可以由国家高程点联测计算获得。

在本发明的一个可选实施例中，上述步骤s2在合理布设基准点、工作基点的基础上，布设检测点，使得工作基点与监测点形成附和水准路线；下面对检测点的布设方式进行详细说明，如图4所示。

布设监测点的方式具体为：

在相邻工作基点之间按照设定的间隔距离分别布设检测点，可以根据检测要求，设定间隔距离为5米、10米、20米布设一个监测点或者断面。

本发明通过合理布设基准点、工作基点和检测点，使得工作基点与监测点形成必要的附和水准路线，构建传统水准与静力水准混合网的新网型。

在本发明的一个可选实施例中，上述步骤s3采用静力水准测量方法对步骤s2形成的附和水准路线进行测量，得到相邻静力水准点的高差，从而建立静力水准测量与传统水准测量一致的评定标准。

本发明将静力水准测量设备作为高差测量的手段，从而建立起与传统水准测量一致的技术体系及精度评定标准；其它任意的测量技术若能够作为高差测量获取的手段，都可以采用本发明进行网型设计及精度评定。

在本发明的一个可选实施例中，上述步骤s4根据工作基点和监测点高程数据计算附和水准路线闭合差，并根据附和水准路线闭合差对静力水准点的高程及精度进行评定。

上述计算附和水准路线闭合差的计算公式具体表示为

其中，w为工作基点1与工作基点2的附和水准路线闭合差，h工作基点1,h工作基点2分别为工作基点1与工作基点2的高程，hj为相邻监测点的高差，n为监测点个数。

本发明计算得到附和水准路线闭合差后，根据《高速铁路测量规范》规定，监测网按照测站定权计算，因为测点之间距离近似，因此所有监测点之间的测站为1，即均匀分配附和水准路线闭合差到附和水准路线中的各段路线，计算静力水准点的高程，具体表示为

其中，h监测点i为监测点i的高程。

若存在多个工作基点时，也可以分段进行处理或者联合平差处理，其原理详见教材《误差理论与平差基础》。

本发明根据附和水准路线闭合差对静力水准点的高程及精度进行评价，将附和水准路线闭合差与设定的标准阈值进行比较，这里设定的标准阈值为表1中附合路线闭合差标准，判断附和水准路线闭合差是否超限，若附和水准路线闭合差超限，则采用传统水准测量对工作基点进行测量；若附和水准路线闭合差未超限，则表示静力水准点的高程及精度符合标准，完成静力水准数据评定。例如，采用表1所示监测三等等级进行静力水准测量，利用静力水准测量高差数据计算工作基点之间的附合路线闭合差不超过时，则表示满足监测三等等级对应的附合线路闭合差标准，静力水准数据可以用于进行后续计算；若附合线路闭合差超限，则采用常规水准测量对工作基点进行测量，进一步判断工作基点是否变形。

本发明采用传统水准测量方法对工作基点进行测量，根据水准测量数据重新计算附和水准路线闭合差，与前述静力水准点的高程及精度评价类似，将重新计算附和水准路线闭合差与设定的标准阈值进行比较，判断该附和水准路线闭合差是否超限；若该附和水准路线闭合差超限，则表示工作基点已经变形，并对工作基点的高程进行更新，返回步骤s4，根据更新后的工作基点高程重新计算附和水准路线闭合差；若该附和水准路线闭合差未超限，则表示工作基点没有变形，并对静力水准测量模型进行修订，使得修订后的静力水准测量结果与传统水准测量结果一致，并返回步骤s3，根据修订后的静力水准测量模型对附和水准路线进行测量，从而重新计算附和水准路线闭合差。

下面结合具体实例对本发明静力水准数据处理及评定方法作进一步详细说明。

某段自动化监测采用无附合路线时，因数据太多每半月采集一次数据，时间累计沉降量形变图如图5所示。

建立附合路线后，时间累计沉降量形变图如图6所示。

由图1可知，部分监测点最大形变量达到4mm，根据《铁路工程沉降变形观测与评估技术规程》的要求，基本可以判断监测点有一定的变形趋势。由图2可知，所有的监测点最大形变量都在2mm以内，基本可以认为无明显形变。因此，合理的网形布置正确的计算方式才能够得到正确的结论。进行传统水准测量进行检核，发现变形监测点无明显形变，与具有附合路线的结论一致。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。