徠卡三維全站掃描儀：我司優勘測部完成風機塔筒定期沉降監測

近日，結構勘測部成功完成了風電發電廠的風電塔筒定期監測項目，贏得了客戶的高度認可。一、聚焦高聳建筑物的傾斜量
   我國風能資源豐富，國家正不斷加大對清潔能源的開發支持力度，一批批大型風電項目落戶廣東、內蒙古等地。隨著建設力度的不斷擴大與時間的推移，風機塔筒的安全性就需要建立行之有效的方案，就風機塔筒基礎承臺的沉降而言，在建設之初就需要預埋沉降觀測點，對于后期塔筒類型的高聳建筑物，特別需要關注其傾斜量的變化。

二、沉降監測方案  

2.1首先是建立沉降觀測系統，包括布設基準點，工作基點，沉降監測點，每個風機承臺基礎對徑方向預埋四個觀測點，每臺風機均應埋設兩個及以上的工作基點，兩到三臺風機均應埋設一個基準點。風機承臺沉降點觀測與水準工作基點校核均按照國家二等水準測量方法進行，工作基點首次觀測由基準點至工作基點按往返共兩次觀測。風機運行階段，每年應觀測一次直至風機承臺沉降穩定。當風機承臺經歷大型臺風或颶風后出現下沉、上浮，不均勻沉降比較嚴重，或裂縫發展迅速，需進行連續觀測。各個階段的復測必須按擬定的觀測周期進行觀測，達到準確掌握風機沉降情況或規律之目的。當承臺沉降速率低于0.02mm/d，即可認為該承臺基礎達到穩定狀態。

2.2塔筒傾斜測量方案采用圓心坐標偏心法進行觀測，通過采集同一水平面的閉合環，利用最小二乘法計算擬合出塔筒上下圓心坐標，從而判定偏心量及方向，最后計算得到傾斜率，對于高聳建筑物，50至80米的傾斜率應低于千分之三。

• 沉降監測的誤差來源及解決方法

3.1水準測量誤差主要來源于儀器誤差，操作誤差和外界條件三個方面。鈞測就廣東某地的風電塔筒實際監測中，采用徠卡LS15型電子水準儀對風機基礎承臺進行了觀測；塔筒傾斜測量采用MS60全自動掃描型全站儀對塔筒傾斜進行了觀測。由于風機多處于山區，水準路線監測工作量大，電子水準儀比起傳統光學水準儀在于效率更高，誤差更小。對于高精度水準儀，儀器誤差幾乎可以忽略，此處主要針對操作和外界條件帶來的影響進行分析并提出解決方法。首先是風機工作基點間的聯測必須為偶數站，觀測順序必須為后前前后，目的是為了消除尺墊下沉帶來的影響，山區行進的路線山高路陡，尺墊由于受到銦鋼尺下壓導致輕微下滑，使視線降低，從而引起高差誤差，因此采用以上方法可以減弱其影響，同時尺墊應盡量踩牢。其次在對風機監測點監測過程中，兩點之間距離僅5-6米，此時不能為了設置“偶數站”而特意增加站數，一個站即可完成兩個監測點工作，最后閉合至工作基點。同時在連續各測站上安置水準儀的三腳架時，其中兩腳與水準路線的方向平行，而第三腳輪換置于路線方向的左側與右側；除路線轉彎處外，每一測站上儀器與前后視標尺的三個位置，基本接近一條直線；不應為了增加標尺讀數，而把尺墊安置在壕坑中；由往測轉向返測時，兩支標尺應互換位置，并應重新整置儀器；在進行水準觀測時確定震動源造成的震動消失后，才能啟動測量鍵。最后外界條件帶來的影響包括地球曲率及大氣折光、溫度等，這種因素實際對測量結果影響不大，當前后視線長度相等時，可以得到一定的消除，但風機監測點的觀測實際為精密水準測量，應當要求視線高出地面50厘米，這樣可避免視線靠近地面發生不規則折射而引起的誤差，同時在嚴格遵守二等水準規范的前提下，根據儀器特性，觀測前半小時，應將儀器置于露天陰影下，使儀器與外界氣溫趨于一致，設站時，應用測傘遮蔽陽光，這樣可以減弱溫度帶來的影響。

3.2掃描型全站儀在塔筒傾斜測量的優勢及誤差處理方法傳統的高聳塔筒傾斜測量采用角度法，坐標法進行觀測，對于地勢較陡的地方，觀測面小，往往塔筒頂部由于距離太短的緣故，導致儀器很難照準頂部進行觀測，也就導致了這兩種方法使用的局限性。而徠卡三維全站掃描儀本質也是利用坐標法的原理，對風機塔筒整體進行掃描，其掃描采集的點云效率可達每十分鐘數十萬個點，同時觀測傾角從0°到90°，真正解決了地勢限制帶來的影響。其實際操作方法是根據沉降點與基準點坐標，采用后方交會方法，建立與塔筒一致的坐標系統，儀器分別設置兩個站點，兩設站點需互相通視。內業處理軟件使用徠卡專業軟件3DReshaper對掃描點云數據進行處理最后得到塔筒傾斜率。經過實地操作對比，影響該掃描型全站儀測量結果的主要為設站過程中定向與儀器高度丈量帶來的誤差，為了解決該問題，我提出一種內業解決方法：即利用外業兩站掃描過程中的共同點，通過內業圖像找出共同的部分，可以是一個點，也可以是一條線，然后對共同部分的高程值計算高差，以其中一個站點高程為準，另外一站高程值批量增加或者減去該高差值，這樣操作幾乎可以完全避開定向和儀器高度帶來的影響，減輕了外業工作量，提高了效率。

四、結語

沉降監測是一項較為長期的過程，每一次數據的變化是由各種因素造成，即包括沉降主體的下沉或上浮導致，也包括觀測過程中誤差的產生和積累導致，所以消除主觀因素的影響，才能真實的反映沉降主體的變化。隨著數字水準儀的廣泛使用，監測過程更加的簡單易操作，測量數據同時也更加準確，節約人力和時間。監測需要嚴格遵守規范和技術要求外，經驗不可少，細心和耐心更重要。