基于ArcGIS的建筑物沉降观测数据分析及三维模拟VIP免费

2010年10月第5期城�市�勘�测UrbanGeotechnicalInvestigation&SurveyingOct.2010No.5文章编号:1672-8262(2010)05-47-04中图分类号:P208文献标识码:B基于ArcGIS的建筑物沉降观测数据分析及三维模拟赵海卫1*,王芹1,刘照永1,尚学云2*�收稿日期:2010�04�10作者简介:赵海卫(1984�),女,硕士研究生,研究方向:应用地理信息系统。基金项目:国家973计划资助项目2009CB219605(1�中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州�221116;�2�河北省环境地质勘查院,河北石家庄�050021)摘�要:以丽馨园1#居民楼沉降监测所获得的基础数据为例,利用专业GIS软件ArcGIS中的空间分析和三维分析模块,进行观测数据的综合处理和分析,采用反距离加权插值法,生成DEM(数字高程模型),进一步生成丽馨园1#居民楼的沉降等值线图、沉降三维模拟图。结果表明,以ArcGIS生成沉降曲线图比传统方法更快捷、准确,沉降三维模拟图更直观、逼真,可及时、有效地将沉降信息和变形情况反映给项目决策者和施工人员,以提高作业效率和精度,从而为整个工程提供技术支持和决策依据,是一种快速、准确表达沉降观测成果的有效方法。关键词:ArcGIS;沉降监测;DEM;反距离加权插值;三维模拟1�前�言地基在荷载和其他因素的作用下要发生变形,产生均匀或不均匀沉降。变形过程会危害建筑物结构的安全,影响日后建筑物的正常使用。为了保证建(构)筑物的正常使用寿命和建(构)筑物的安全性,并为以后的勘察设计施工提供可靠的资料及相应的沉降参数,有必要对高层建筑物实施沉降观测。监测在施工、运营、管理期间的变形情况,分析变形原因,预报未来变形,预防工程事故,监督施工质量,保证安全生产,以避免因沉降原因造成建筑物主体结构的破坏或产生影响结构使用功能的裂缝,造成巨大的经济损失。本文通过对栾城丽馨园1#居民楼施工现场沉降监测数据的分析和处理,应用ArcGIS软件建立沉降变形专题图、沉降等值线图和三维模拟图,实现监测结果的可视化。2�沉降观测技术方案2�1�监测方案鉴于沉降观测内容是对建筑物整个施工过程中垂直位移进行的测量,其目的是通过测量为业主提供准确可靠的沉降数据,便于业主分析建筑物的变形程度和变形趋势。工程均采用DINI12电子水准仪及配套的因瓦水准尺进行。根据工程测量规范!GB50026-2007和建筑变形测量规程!JGJ8-2007的要求,沉降观测分为两个部分,地下部分:沉降观测点埋设稳定后每层观测1次,地上地下联测1次;地上部分:第一层观测1次,以后每增加2到3层观测1次。主体结构封顶后,第一年每三个月观测1次,第二年每半年观测1次,第三年以后每年观测1次。值得说明的是根据建筑变形测量规程!JGJ/T8-97的要求,在工程竣工后的观测中若最后3个周期的平均沉降速度小于0�04mm/d,可认为已进入稳定阶段,并停止观测。2�2�基准点和监测点的布设鉴于基准点的埋设要求,本工程根据实际情况在楼附近各布设3个基准点并构成水准网,便于检测。1#居民楼楼长为53�6m,楼宽为12�2m,楼高为18层。根据建筑变形测量规程!的要求,沉降监测测点的布置应以能全面反映建筑物地基变形特征并结合地质情况及建筑结构特点来确定。基于上述规则,监测点布设在建筑物的四角、大转角处每隔15m左右的墙体上,沉降观测点编号采用流水点号方法,流水号以东北角开始逆时针方向递增。总共布设8个监测点。本工程沉降监测点位布设如图1所示。图1�沉降监测点位布设图3�沉降结果综合分析各次观测记录整理检查无误后,进行平差计算,求城�市�勘�测2010年10月出各次每个观测点的高程值,利用Excel表格统计汇总,通过定制公式,计算每次沉降量和累计沉降量。1#楼荷载、沉降量随时间变化情况P-T-S曲线图如图2所示。通过对沉降监测数据的分析,该楼6号点的沉降量最大,为10�0mm;1号点的沉降量最小,为6�5mm;施工期日平均沉降速率为0�06mm/d,施工初期的沉降量较大,后期逐渐平稳。图2�P-T-S曲线图4�基于ArcGIS的沉降数据分析4�1�基于ArcGIS的沉降监测三维模拟本文主要运用ArcGIS桌面系统中ArcMap和3D分析扩展模块ArcScene。在ArcGIS中,ArcMap提供了一体化的完整地图绘制、显示、编辑和输出的集成环境。不仅可以按照要素属性编辑和表现图形,也可以直接绘制和生成要素数据;可...