高层建筑物沉降监测数据处理系统的开发与研究

摘 要：建筑物沉降监测对建筑物安全施工、运营维护具有重要作用，如何构建相关计算机软件来处理沉降监测数据和编写报告，极具现实意义和实用价值。通过对建筑物沉降监测数据处理问题的研究，设计开发了基于VB的建筑物沉降监测数据处理系统，详细介绍了该系统的设计理论和模块功能，为建筑物安全施工运营维护提供方便。

关键词：沉降监测；数据处理；Visual Basic

自改革开放以来，我国经济高速发展，城市化进程的不断加快，高层及超高层建筑物越来越多。高层及超高层建筑物的兴建，改变了地面原有状态，地基荷载的增加，引起地基及周围地层的变形。为保障建筑物的使用安全和正常使用寿命，并为建设过程中的勘察设计与施工提供可靠的资料来源和技术参数，建筑物沉降监测的必要性和重要性愈加明显[1-3]。

建筑物沉降监测数据采集工具从过去的光学水准仪到现在的电子水准仪，在数据质量和作业效率上有了很大提升，但就建筑物沉降监测数据处理来说，内业数据处理效率低，建筑变形的预报分析等研究不够深入，不能满足现代工程安全监测的需要[4-6]。因此有必要针对制约监测技术发展的现状，开发一种能够结合现代计算机技术的建筑物变形监测数据自动化预报分析处理软件，实现监测数据处理与分析一体化，对筑工程安全施工运营维护具有重要意义。

沉降监测数据处理软件的设计

软件总体结构设计

本文设计的建筑物变形监测数据处理软件主要包括：①监测数据读取和数据维护模块，其中数据维护包括粗差剔除、观测值插补和数据归一化处理；②数据处理模块，据实际监测数据分析需要，主要包括监测数据预处理模块、数学建模模块、变形分析与预报模块；③成果输出模块等。

软件功能设计

（1）软件登录。登录界面的设计考虑到了数据的保密性和安全性，需要输入预先设定的密码才能进如本系统，才能进一步对数据进行各种分析及各种报表的打印等功能。

（2）数据读取。系统所要处理的对象是数据库中的观测数据，数据库是数据处理系统的心脏，是整个系统的基础，所以要设计合理的数据库结构。根据本系统要处理的数据特点，将所有的测量原始数据保存在 Access 数据库文件中，每个工程分别为一个独立的*.dmb 文件，每个*.dmb 包括五个表：①原始数据表；②测站分布信息表；③基准点信息表；④沉降观测点信息表⑤累计沉降量表。

（3）数据预处理。数据预处理模块包括数据相关性检核、粗差剔除和数据归一化处理三部分，通过对监测数据进行相关性检验、粗差剔除和数据归一化处理，为下一步数据建模与预报分析做准备。

（4）数学建模。数学建模模块包括一元模型、多元模型和面状模型三部分，建模方法主要包括回归分析模型、时间序列模型和灰色系统分析理论等。

（5）拟合预报分析。拟合预报分析是根据选择的最佳数学模型，通过输入相应的限制参数，实现利用现有数据对建筑物未来发展趋势变化的预报分析。

（6）成果管理。成果管理包含预报成果输出和预报数据图形化显示两部分。

应用实例

通过对某高层住宅楼的沉降观测数据进行处理，验证了本系统计算的快捷和图表成果的可靠。沉降监测时间为4年。其中，建设初期（0.5年）是基坑的位移监测数据处理；中期是建设期间（1.5年）沉降观测的数据处理；后期是竣工后（2年）进行沉降观测的数据处理。各期数据图、表和监测报告自动生成，方便快捷。打开系统后，然后利用开发的软件系统进行数据处理，输出结果如图1、图2所示。

图1 沉降观测成果表

图2 沉降曲线图

根据图上的分析，认为监测期间建筑物的累计沉降量、差异沉降量符合相关规范及本地区经验等相关要求，目前该建筑基础无异常，是安全的。但沉降速率大于《建筑变形测量规范》的规定，所以现在该楼仍未进入稳定阶段，需依据监测方案继续进行监测，待之后的检测结果出来统筹分析再做最后结论。

本文通过对建筑物沉降监测数据处理理论的研究，设计和开发了建筑物沉降监测数据处理系统，该软件的核心功能是以建筑物沉降监测数据为基础，在对监测数据进行预处理后，选用最佳数学模型进行建模分析，最后通过文字和图形数据反映建筑物形体变化现状和变化趋势。实践证明，软件整体上能够可靠、精准地对建筑物沉降监测数据进行预报分析，且系统自动绘制各种生动美观的图表，编写标准的监测报告，极大地减少了工作强度，提高了工作效率，具有很强的应用及推广价值。

参考文献

[1] 中华人民共和国建设部.JGJ 8―2007 建筑变形测量规范[S].北京： 中国建筑工业出版社，2007.

[2] 黄声享，尹晖，蒋征.变形监测数据处理[M].武汉： 武汉大学出版社，2010.

[3] 张正禄，黄全义，文鸿雁，等.工程的变形监测分析与预报[M].北京： 测绘出版社，2007.

[4] 李伟，王俊F，彭子龙.变形监测数据管理与分析系统设计与实现[J].测绘工程，2014，23（ 7） ： 76 -80.

[5]黄育华，倪宏宇.建筑沉降观测数据处理[J].地理空间信息，2008，6（2）：117-119.

[6]金其坤，彭福坤.高层建筑沉降监测与分析[J].西北建筑工程学院学报：自然科学版，1995 （3）：67-72.

（作者单位：南阳市三维测绘有限公司）