水平位移监测

1、工程变形测量工程变形测量 测绘学院工测教研室测绘学院工测教研室 工程变形测量工程变形测量 测绘学院工测教研室测绘学院工测教研室 位移测量的概念 测定变形体的水平位置和形状随时间而产生的变化特征,解 释原因,并提供变形趋势及稳定预报而进行的测量工作。 通过重复的平面测量来实现 专用位移测量技术 水平位移测量概述 常规位移测量技术(下次课讲） 工程变形测量工程变形测量 测绘学院工测教研室测绘学院工测教研室 平面测量技术 位移测量中的平面测量技术分为：常规测量技术、空间 测量技术、摄影测量技术、专用测量方法、基准线测量 方法5类。 常规测量技术：指在由经纬仪测角/or尺或测距仪测距 构成适当网形确定

2、平面点坐标的方法。 如：距离/or角度交会法，导线法，边/or角网法等。 特点：精度高、可靠性好、灵活、适用面宽 测角精度：0.5 测距精度：0.01mm；10-7 以数字化测角、测距为基础发展起来的全站仪、超站 仪、测量机器人等，代表着常规测量技术自动化程度的 不断提高。从而，以全站仪为基础的变形测量系统得到 了广泛的应用。 水平位移测量 工程变形测量工程变形测量 测绘学院工测教研室测绘学院工测教研室 测量机器人 基站 计算机 处理软件 通 讯 电 缆 参考点 1 目标点 m 目标点 1 参考点 n 参 考 系 测量机器人变形测量系统 工程变形测量工程变形测量 测绘学院工测教研室测绘学院工测

3、教研室 平面测量技术 空间测量技术 GPS在变形测量中的应用越来越广泛 应用实践已经证明，GPS相对定位精度在50km以内可达 10-6，100500km可达10-8，1000km以上可达10-9。在 3001500m精密定位中，1小时以上观测的解其平面位置 误差小于1mm 导航卫星的组合应用(GPS、GLONASS、北斗、 GALILEO等) 可接受多种卫星信号并能进行综合处理的接收机。 特点：高精度、全天候、高效率、多功能、操作简便、应 用广泛 水平位移测量 工程变形测量工程变形测量 测绘学院工测教研室测绘学院工测教研室 空间测量技术 参考站网络RTK技术 水平位移测量 工程变形测量工程变

4、形测量 测绘学院工测教研室测绘学院工测教研室 平面测量技术 空间测量技术 一机多天线技术 水平位移测量 工程变形测量工程变形测量 测绘学院工测教研室测绘学院工测教研室 平面测量技术 空间测量技术 一机多天线技术 GPS receiver Antenna array Automatic switch 多天线逻辑图 水平位移测量 工程变形测量工程变形测量 测绘学院工测教研室测绘学院工测教研室 平面测量技术 摄影测量技术 摄影计算机 100000 1 120000 1 1000000 1 特点：无接触、高效、瞬时信息、信息量大等 水平位移测量 工程变形测量工程变形测量 测绘学院工测教研室测绘学院工测

5、教研室 平面测量技术 专用测量技术 包括：应变测量、倾斜测量、正、倒锤准直法、引张 线法 等 特点：测量过程简单、精度高、容易实现自动化、局 部信息等 准直测量技术：测定特定方向位移的方法，既有常规技 术、也有专用技术，如活动觇牌法、小角法、激光准直法、 引张线法、导线法、激光铅直仪法、正、倒锤垂直准直法 等 水平位移测量 工程变形测量工程变形测量 测绘学院工测教研室测绘学院工测教研室 平面测量技术 其他测量技术 工业测量技术 18m36m多波束天线 世界同类最大天线 利用GPS和全站仪建立 控制网，点位精度 0.5mm 三台经纬仪前方交会测 量，测点精度优于 0.3mm 面型精度优于 0.6

6、6mm 水平位移测量 工程变形测量工程变形测量 测绘学院工测教研室测绘学院工测教研室 平面测量技术 其他测量技术 激光跟踪仪 测距精度：(0.01mm+510-6D)； 坐标测量精度：(0.01mm+1010-6D)； 快速动态测量：1000p/s； 跟踪速度：3m/s； 测量范围: (0.140)m； 水平位移测量 工程变形测量工程变形测量 测绘学院工测教研室测绘学院工测教研室 平面测量技术其他测量技术 地面激光扫描系统 Laser Scanner 特点： 测量速度快； 测量自动化程度高； 自动生成三维模型； 扫描精度达毫米级。 水平位移测量 工程变形测量工程变形测量 测绘学院工测教研室测绘

7、学院工测教研室 平面测量技术 其他测量技术 室内GPS 采用室内激光发射器 角度交会的方法 测量速度：20Hz 测量空间从几米到几百米 10米范围：0.1mm 水平位移测量 工程变形测量工程变形测量 测绘学院工测教研室测绘学院工测教研室 平面测量技术 其他测量技术 D-InSAR 通过卫星能够获取 SAR影象 通过对SAR影象进行 干涉处理能够获取 照片 地面变形 工程变形测量工程变形测量 测绘学院工测教研室测绘学院工测教研室 水平位移监测的基准线法水平位移监测的基准线法 适用于直线型建筑物的水平位移监测适用于直线型建筑物的水平位移监测 视准线法视准线法 引张线法引张线法 垂线法垂线法 激光准

8、直法激光准直法 工程变形测量工程变形测量 测绘学院工测教研室测绘学院工测教研室 1.1.视准线法视准线法 视准线法视准线法: :利用经纬仪或视准仪的视准轴构成基准利用经纬仪或视准仪的视准轴构成基准 线，通过该基准线的铅垂面作为基准面，并以此线，通过该基准线的铅垂面作为基准面，并以此 铅垂面为标准，测定其他观测点相对于该铅垂面铅垂面为标准，测定其他观测点相对于该铅垂面 的的水平偏移水平偏移量。量。 0 l 1 l 1 110 ll AB 工程变形测量工程变形测量 测绘学院工测教研室测绘学院工测教研室 1.1.视准线法视准线法 （1 1）测小角法）测小角法 i l A B 1 2 Ai D Bi

9、D i D Aii Dl 1 1 2 1 iBi lD 2122 )()( 1 D Ai l mm D m ii 22 22 li il i i i lil i m lm l l mm 2ii Bi l D mm 工程变形测量工程变形测量 测绘学院工测教研室测绘学院工测教研室 i l A B Ai D Bi D i D 1.1.视准线法视准线法 11 sin 22 iAiBi DlD Dsin AiBi i D D l D sin(180) AiBi i D D l D 180 AiBi i AiBi D D l DD BiAi BiAi l DD DDm m i （1 1）测小角法）测小角法

10、 工程变形测量工程变形测量 测绘学院工测教研室测绘学院工测教研室 BiAi BiAi l DD DDm m i 1.1.视准线法视准线法 1ii Ai l D mm 中间设站法中间设站法 一端设站法一端设站法 2 i Ai l D mm （1 1）测小角法）测小角法 工程变形测量工程变形测量 测绘学院工测教研室测绘学院工测教研室 1.1.视准线法视准线法 i l A B （2 2）活动觇牌法）活动觇牌法 工程变形测量工程变形测量 测绘学院工测教研室测绘学院工测教研室 视准线两端分别架设仪器和固定觇牌，定向，固视准线两端分别架设仪器和固定觇牌，定向，固 定仪器；定仪器； 旋转活动觇牌微动螺旋，使

11、觇牌中心与视准线重旋转活动觇牌微动螺旋，使觇牌中心与视准线重 合，读数；合，读数； 反方向调整微动螺旋，再次照准读数，完成上半反方向调整微动螺旋，再次照准读数，完成上半 测回；测回； 经纬仪倒镜，重复操作，完成下半测回；经纬仪倒镜，重复操作，完成下半测回； 测回间重新整平仪器。测回间重新整平仪器。 1.1.视准线法视准线法 活动觇牌法观测步骤活动觇牌法观测步骤 工程变形测量工程变形测量 测绘学院工测教研室测绘学院工测教研室 整条视准线应离各种障碍物一定距离，以减弱旁整条视准线应离各种障碍物一定距离，以减弱旁 折光的影响；折光的影响； 各观测墩面力求基本位于同一高程面内，以减弱各观测墩面力求基本

12、位于同一高程面内，以减弱 仪器竖轴倾斜的影响；仪器竖轴倾斜的影响； 建筑变形测量规范建筑变形测量规范要求，小角法的偏角不应要求，小角法的偏角不应 大于大于3030； 利用活动觇牌法时，变形观测点的偏离值不应超利用活动觇牌法时，变形观测点的偏离值不应超 过活动觇牌的量程；过活动觇牌的量程； 活动觇牌的零位要精确测定。活动觇牌的零位要精确测定。 1.1.视准线法视准线法 视准线法的注意事项视准线法的注意事项 工程变形测量工程变形测量 测绘学院工测教研室测绘学院工测教研室 2.2.引张线法引张线法 引张线法：引张线法：在两个基准点间，以重锤和滑轮拉紧在两个基准点间，以重锤和滑轮拉紧 的金属丝作为基准

13、线，测量变形观测点到基准线的金属丝作为基准线，测量变形观测点到基准线 的距离，确定偏离值的方法。的距离，确定偏离值的方法。 A B A B 垂径垂径 工程变形测量工程变形测量 测绘学院工测教研室测绘学院工测教研室 2.2.引张线法引张线法 系统构造：系统构造： 端点装置端点装置测点装置测点装置 测线及保护管测线及保护管 11滑轮；滑轮； 22线锤连接装置；线锤连接装置； 33重锤；重锤； 44混凝土墩座；混凝土墩座； 55测线；测线； 66夹线装置；夹线装置； 77钢筋支架；钢筋支架； 88保护管保护管 工程变形测量工程变形测量 测绘学院工测教研室测绘学院工测教研室 2.2.引张线法引张线法

14、系统构造：系统构造： 端点装置端点装置测点装置测点装置 测线及保护管测线及保护管 水箱水面应有足够的调节余水箱水面应有足够的调节余 地，寒冷地区水箱中应采用地，寒冷地区水箱中应采用 防冻液。防冻液。 读数尺的长度应大于位移量读数尺的长度应大于位移量 的变幅，尺面应保持水平，的变幅，尺面应保持水平， 尺的分划线应平行于测线尺的分划线应平行于测线 工程变形测量工程变形测量 测绘学院工测教研室测绘学院工测教研室 2.2.引张线法引张线法 某建筑廊道内的引张线某建筑廊道内的引张线某型号引张线设备外观某型号引张线设备外观 测线及保护管测线及保护管系统构造：系统构造： 端点装置端点装置测点装置测点装置 一

15、般采用一般采用0.81.2mm的不锈钢丝，要求表面光滑，的不锈钢丝，要求表面光滑， 粗细均匀，抗拉强度大。粗细均匀，抗拉强度大。 为了防风及保护测线，测线套在为了防风及保护测线，测线套在PVCPVC保护管内。保护管内。 工程变形测量工程变形测量 测绘学院工测教研室测绘学院工测教研室 设备简单，测量方便，速度快，精度高，成本设备简单，测量方便，速度快，精度高，成本 低，特别适用于直线形建筑物水平位移监测。低，特别适用于直线形建筑物水平位移监测。 可采用自动观测设备，提高效率，降低劳动强可采用自动观测设备，提高效率，降低劳动强 度。度。 浮液长期不进行更换，浮液被污染或变质，增浮液长期不进行更换，

16、浮液被污染或变质，增 加了对浮船的阻力，增大了测线的复位误差。加了对浮船的阻力，增大了测线的复位误差。 2.2.引张线法引张线法 引张线法的特点引张线法的特点 解决办法：采用密度小、抗拉强度大的特殊线解决办法：采用密度小、抗拉强度大的特殊线 材，取消浮托装置。材，取消浮托装置。 工程变形测量工程变形测量 测绘学院工测教研室测绘学院工测教研室 垂线有两种形式：正垂线和倒垂线。 正垂线一般用于建筑物各高程面处的水平 位移监测、挠度观测和倾斜测量等。 倒垂线大多用于岩层错动监测、挠度监测 ，或用作水平位移的基准点。 3.3.垂线测量垂线测量 工程变形测量工程变形测量 测绘学院工测教研室测绘学院工测教

17、研室 3.3.垂线测量垂线测量 （1 1）正垂线）正垂线 多点观测法多点观测法多点夹线法多点夹线法 工程变形测量工程变形测量 测绘学院工测教研室测绘学院工测教研室 图图3-22 正垂线装置正垂线装置 3.3.垂线测量垂线测量 工程变形测量工程变形测量 测绘学院工测教研室测绘学院工测教研室 （2 2）倒垂线）倒垂线 3.3.垂线测量垂线测量 工程变形测量工程变形测量 测绘学院工测教研室测绘学院工测教研室 倒垂线浮托装置倒垂线浮托装置 工程变形测量工程变形测量 测绘学院工测教研室测绘学院工测教研室 激光准直测量按照其测量原理可分为直接测 量和衍射法准直测量两种，按照其测量环境 可分为大气激光准直和

18、真空激光准直。 在大气条件下，激光准直的精度一般为10- 510-6，影响其精度的主要原因是大气折光 的影响。在真空条件下，激光准直的精度可 达10-710-8 ，其精度较大气激光准直有明显 的提高，但其工程的造价和系统的维护费用 也相应的提高。 目前，在水利工程的变形监测中，主要采用 衍射法激光准直测量。 4.4.激光准直测量激光准直测量 工程变形测量工程变形测量 测绘学院工测教研室测绘学院工测教研室 波带板大气激光准直系统主要由激光器点 光源、波带板和接收靶三部分组成。 图图3-25 波带板大气激光准直系统波带板大气激光准直系统 4.4.激光准直测量激光准直测量 工程变形测量工程变形测量 测绘学院工测教研室测绘学院工测教研室 波带板的形式有圆形和方形两种，其作用是把 从激光器发出的一束单色相干光会聚成一个亮 点（圆形波带板）或十字亮线（方形波带板） ，它相当于一个光学透镜。 (a) (a) 圆形波带板圆形波带板 (b) (b) 方形波带板方形波带板 4.4.激光准直测量激光准直测量 工程变形测量工