23变形监测方法和自动化偏离水平基准线的微距离测量—准直法.PPT

第二章 变形监测分析与预报的基础理论 §2.1 基础知识 §2.2 变形监测方案设计 §2.3 变形监测方法和自动化 §2.4 变形监测数据处理 §2.5 变形监测资料整理及成果表达和解释 §2.6 实例分析 §2.3 变形监测方法和自动化 2.3.1 常规的大地测量方法 常规的大地测量方法指用常规的大地测量仪器测量方向、角度、边长和高差等量所采用方法的总称，包括布设成网形来确定一、二、三维坐标的网平差法、各种交会法、极坐标法、卫星定位法以及几何水准法、三角高程法等。 §2.3 变形监测方法和自动化 2.3.2 摄影测量方法 与其他方法相比，摄影测量方法有下述显著特点： 不需要接触被监测的变形体。 外业工作量小，观测时间短，可获取快速变形过程，可同时确定变形体上任意点的变形。 摄影影像的信息量大，利用率高，利用种类多，可以对变形前后的信息做各种后处理，通过底片可观测到变形体任一时刻的状态。 摄影的仪器费用较高，数据处理对软硬件的要求也比较高。 §2.3 变形监测方法和自动化 2.3.3 特殊的大地测量方法 短距离和距离变化测量方法 根据实际条件可采用机械法。 用伸缩测微仪监测岩体移动 §2.3 变形监测方法和自动化 偏离水平基准线的微距离测量—准直法 光学法 光电法 用一般的光学经纬仪或电子经纬仪的视准线构成基准线（观测中都要求采用带强制对中装置的观测墩），故又称视准线法。 光电法是通过光电转换原理测量偏距，分激光经纬仪准直和波带板激光准直 。 §2.3 变形监测方法和自动化 偏离水平基准线的微距离测量—准直法 机械法 机械法是在已知基准点上吊挂钢丝或尼龙丝构成基准线，用测尺游标、投影仪或传感器测量中间的目标点相对于基准线的偏距。引张线法是一种典型的机械法，它实质也是一种偏距测量。机械法准直原理也可用于直伸三角形测高 。 §2.3 变形监测方法和自动化 偏离垂直基准线的微距离测量—铅直法 以过基准点的铅垂线为垂直基准线，沿铅垂基准线的目标点相对于铅垂线的水平距离(亦称偏距)可通过垂线坐标仪、测尺或传感器得到。与准直法一样，铅垂线可以用光学法、光电法或机械法产生。最常用的机械法是正、倒垂线法。 正锤装置 倒锤装置 垂线坐标仪 §2.3 变形监测方法和自动化 液体静力水准测量法 该方法是基于贝努利方程，即对于连通管中处于静止状态的液体压力，满足P+ρgh=常数，按此原理制成的液体静力水准测量仪或系统可以测两点或多点之间的高差。若其中的一个观测头安置在基准点上，其他观测头安置在目标点上，进行多期观测，则可得各目标点的垂直位移。这种方法特别适合建筑物内部(如大坝)的沉降观测，尤其是用常规的光学水准法观测较困难且高差又不太大的情况。 §2.3 变形监测方法和自动化 挠度曲线和倾斜测量 挠度曲线为相对于水平线或铅垂线(称基准线)的弯曲线，曲线上某点到基准线的距离称为挠度。建筑物的挠度可由观测不同高度处的倾斜来换算求得。大坝的挠度可采用正垂线法测得。 两点之间的倾斜也可用测量高差或水平位移,通过两点间距离进行计算间接获得。 §2.3 变形监测方法和自动化 三维激光扫瞄测量 三维激光扫瞄仪如Cyrax HDS4500, 本质上也是一种距离测量仪器，可对被测对象在不同位置扫瞄，通过距离交会原理快速地获取物体在给定坐标系下的三维坐标。 三维激光扫瞄仪HDS4500 §2.3 变形监测方法和自动化 2.3.4 变形监测的自动化 变形监测的自动化要求基于下述原因： （1）变形速度太快； （2）监测点太多； （3）监测间隔太短； （4）监测环境太恶劣； （5）监测不能影响生产和运行管理。 §2. 4 变形观测数据处理 变形监测数据可分为两种：一种是监测网的周期观测数据，根据这些数据，计算网点的坐标，进行参考点 稳定性检验和周期间的叠合分析，从而得到目标点的位移；另一种是各监测点上的某一种特定的形成时间序列的监测数据，对它们进行回归分析、相关分析、时序分析和统计检验，确定变形过程及趋势。 变形分析包括静态、似静态点场分析。对变形点的变形可用综合变形模型、运动模型和动力学模型描述。 总的来说，变形监测是基础，变形分析是手段，变形预报是目的，变形观测数据处理的过程就是进行变形分析与预报的过程。