测量机器人在基坑监测中的研究

车 轶，车 轩

（南京南大岩土工程技术有限公司，江苏南京 210000）

在建筑工程项目施工过程中，通常需要开挖大型基坑。因此，为保证施工质量，务必要加强对基坑的重视，最好基坑的监测工作。实践得知，在基坑监测期间，合且高效的利用测量机器人，可以提高监测精准度和质量，也能从整体的角度上对基坑监测外业劳动强度进行降低。因而，为确保基坑监测工作能稳定开展，利用测量机器人很有必要。

1 测量机器人概述

自20 世纪80 年代以来，测量机器人就得到了良好发展，通过进一步的分析可知，测量机器人主要可以分为三种类型。

（1）将反射棱镜作为主要的合作目标，称为被动式三角测量。将这种类型有效的应用于基坑监测中，能够有效的提高监测的水平和效果。

（2）将结构光作为照准标志，由电子经纬仪等组成。在实际的基坑监测期间，通过对空间前方角度交会法的科学利用，精准明确被测点的坐标。对于这种模式来说，也可以称之为主动式三角测量[1]。

（3）不需要合作目标，可以结合物体的特征点以及纹理等，利用影像处理的手段，自动的识别以及匹配标准目标，并借助空间前方交会的原理，将物体的坐标以及形状精准的获取[2]。

2 测量机器人基坑监测系统的设计

2.1 测量机器人基坑监测系统的硬件组成

在具体的基坑监测过程中，对于测量机器人的应用，可以借助其中涵盖的自动目标识别功能，同时应用测量机器人所提供的二次开发平台，最终完成基坑监测系统。其中，对于硬件系统来说，主要是由基站、参考系以及目标点等共同组合而成。基站的作用是用来架设仪器，对通视条件的要求相对较高，必须要非常良好[3]。并且，目标点与仪器的距离控制上，应该全部处于观测范围内，尽可能的选择稳定的地方。参考系实际是由一系列的参考点组合形成。在监测工作开展期间，参考点需要对起算基准展开合理的监测。通常而言，布设为控制网，至少要在三个以上，透视条件应该满足相应的要求和规范。目标点要在围护结构上，密度可以结合具体的监测要求来制定，但是务必要确保与仪器能够处于一个监测点。

2.2 测量机器人基坑监测系统的软件组成

通常情况下，基坑监测系统主要是由控制模块数据、处理模块等共同组合而成。其中，对于数据采集模块来说，可以达到无人值守的目的，在规定的时间，甚至可以实现自动监测的目标，大大缓解工作人员的工作压力，也促进工作效率的提高[4]。并且，在仪器上建立机房监测网工作基点，自动的进行搜索和测量。对于控制模块而言，主要是初始学习测量点位，自动的进行监测。对于这一模块而言，实时性相对较强，自动化的程度非常高。数据处理模块在具体的应用过程中，可以实现对数据进行预处理的目的，及时且高效的传输数据，综合的分析，精准的判断。当所获得的数据全部合格以后，通过对计算机的合理运用，将观测数据直接存到远程的数据库中。

3 测量机器人在基坑监测中的具体应用分析

在本次的研究过程中，主要对科举博物馆案例项目展开监测。中国科举博物馆及周边配套一期项目Ⅱ区工程位于南京市平江府路与贡院街交汇处西北角。本工程分两期施工，一期位于项目南侧，一期分为Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区。其中本次监测工作一期Ⅱ区基坑总面积约4600m2，周长。本工程四层地下室，基底标高-19.800，基坑开挖深度为19.60m。安全等级为一级，重要性系数1.1。基坑监测等级按一级考虑。

对于这一项目，具体的施工环境十分复杂，在实际的开挖过程中，需要每三个小时才进一次基坑边坡的变形信息采集，如果利用常规的手段来进行监测测绘，工作强度相对较大，效率也相对较低。所以，为了能有效地提高工作质量，保证监测的精准性，本工程项目主要对TopconMS05A 自动全站仪配合反射装置以及监测软件进行了应用，并强化了对测量机器人的使用，有针对性的对基坑展开自动监测工作，具体的工作流程如下：

表1 测量机器人点位测量坐标检核统计

（1）基准点的布设。在具体的基坑监测工作开展过程中，可以在基坑周边开挖影响范围外稳定的位置，有针对性地对基准点观测墩进行布设。并且结合工程的实际建设情况，可以布设四个观测墩[5]。同时，依照施工情况，保证每一个基准点两个方向以上通视，安排专门的人员定期的进行检验，能够对基准点的稳定性进行严格测定，以便能为基坑监测工作的稳定进行提供保障。

（2）参考点与目标点的布设。在对参考点进行布设的过程中，可以对反射片的形式进行合理的利用，并结合工程的具体建设情况，尽可能选择周边楼体稳固的位置，科学的对反射片形式放置，以保证全站仪学习记忆以及精度检测工作在开展阶段，可以高效的对其进行利用。同时，针对目标点而言，在基坑断面以25m 间隔进行布设，基坑中段与应变较大的位置，可以适当的进行加密，将膨胀螺丝焊接小棱镜合理的在围护结构中植入。此外，针对小棱镜反射面，其朝向应该对准监测的基准点。在实际的施工作业进行以及开展阶段，需要加强对测点位的重视，能够利用合理的办法，加大对其的保护力度。

在自动监测工作开展期间，应该新建监测工程数据文件，并对TopconMS05A 进行合理的应用，有效的对目标点以及参考点进行观测。同时，对测量机器人进行科学的利用，用来学习记忆，而后设定全站仪，自动搜索以及存储。在工作过程中，每隔3h 通过RS232 接口来将观测数据下载下来，并通过Top Monitor 自动变形监测软件，有效对基坑动态变形数据进行处理，精准的进行分析，以保证水平位移以及垂直位移能够实现同步监测目标，可以同时将数据信息输出[6]。

以JH01-JH05 参考点反射片坐标作为检核，在利用测量机器人开展基坑监测工作期间，需要对监测的精度严格评定，具体统计情况如表1 所示。通过对表1 的进一步分析可以明确，监测点位平面坐标偏差均值全部都是0.31mm。而对于垂直高程来说，偏差的均值则为0.34mm。并且，在点位精准度层面，具有较强的均匀性，精准性非常高，能够满足技术设计的具体要求，也可以达到相关规范的实际标准。

4 测量机器人在基坑监测中的应用注意事项分析

为了能够有效促进基坑监测水平以及质量的提高，在对测量机器人实际应用过程中，应该加大注意，严格的依照规范进行。

（1）通常情况下，在布设围护桩顶水平位移监测点以及竖向位移的监测点期间，必须要处于同一点。在实际的布设过程中，需要每隔20～25m 来对测点进行布设。并且，结合具体的工程施工现场，依照工程实际现状，有针对性的对监测点进行布设，以保证通视的情况下，能够作为实时监测点来加以监测，进而让监测可以具有较强的连续性特点。

（2）在对临近道路以及地表沉降布设监测点时，应该加强对周边环境的重视，能够多加考量，合理的进行布设。同时，在自动观测目标点的学习期间，应该科学选择棱镜类型。当利用钢状标志来开展测量工作期间，由于标志的埋设不能完全竖直。所以，在对棱镜进行安置的过程中，不可避免会存在偏差。对此，在基坑监测阶段，必须要加强对这一层面的关注。

5 结束语

综合而言，与传统的经纬仪和全站仪不同，对于测量机器人来说，具备的优势非常多，除了一些基本的优点之外，还包含自动化功能，能够从整体的角度上提升测量精准度。并且，在基坑监测中，测量机器人也能节约测量的时间，规避了因为人为因素而导致误差出现的情况，大大促进了工作效率和质量的提高。同时，因为基坑监测对精准度的要求较高。所以，利用测量机器人对基坑进行位移、沉降监测，可以在第一时间提供的反馈信息，保证了监测时效性。