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1、沈阳建筑大学毕业论文毕 业 论 文 题 目 电子水准仪在建筑变形监测中的应用研究 学院专业班级 土木工程学院测绘08-01班学 生 姓 名 性别 指 导 教 师 职称 2012年6月15日摘要建筑变形监测是按照一定的周期对变形体进行重复观测以确定其形状在空间位置随时间的变化量，并利用观测结果总结出变形规律从而监测变形体的运动。如果变形超过了限差，就会影响建筑物的正常使用，严重的会使建筑物倾斜甚至倒塌。因此，在建筑物施工过程和运营期间，都需要对它们进行变形观测，确保工程建筑物的稳定性，为安全运行诊断提供必要的信息，以便及时发现问题并采取措施。本论文主要介绍了数字水准仪的结构、测量原理；数字水准仪
2、的种类和特点，目前发展的现状，今后发展的趋势。以及数字水准仪在各种工程中的应用，尤其是在沉降监测中的应用；利用数字水准仪如何快速准确地获得监测对象的沉降信息,以便对监测对象进行及时的数据分析和准确的预报；依据电子水准仪的基本原理及其在建筑沉降监测中的应用进行研究和分析,从而得出对普及电子水准仪的应用和发展有益的结论。关键词： 电子水准仪；变形监测；沉降观测AbstractBuilding deformation monitoring is repeated observing the deformation objects with a certain period to determine
3、the shape of the spatial position with the change of time, and using the observed results to sum up the law of deformation and to monitor the movement of the deformation objects. If the deformation exceeds the limit, it will affect the normal use of the building, and will seriously make the building
4、 tilting or even collapse. Therefore, in the period of building construction and operation ,observing the building deformation to ensure buildings stability is very necessary .And then it can provide the necessary information for safe operation. It can also find problem and take measures to solve th
5、e problem timely. This paper introduces the structure , types , characteristics and measurement principle of the digital level instrument. This paper also probe into the development situation at present and the development trend in the future of the digital level instrument. Importantly, this paper
6、make a research of large number of engineering applications, especially in the settlement monitoring ,of the digital level instruments. Using the digital level instruments ,it can quickly and accurately obtain the monitoring information of monitoring object, so that the prediction of monitoring obje
7、ct can be obtained timely accurately. To research and analysis on the basis principle of electronic level and its application in building settlement monitoring, the useful conclusions in popularization and development of electronic leveling instrument application is obtained.Key words: Electronic le
8、vel; Deformation monitoring; Settlement observatioII目录第一章电子水准仪的基本原理11.1引言11.2电子水准仪的结构及测量原理11.3 电子水准仪的种类和特点21.3.1 电子水准仪的种类21.3.2 电子水准仪的特点81.4 电子水准仪的发展现状及发展趋势9第二章 建筑变形观测132.1建筑变形观测132.1.1 建筑变形观测概述132.1.2 建筑变形观测的分类132.1.3 建筑变形观测的特点142.1.4 建筑变形观测的基本方法152.2 变形观测的重要意义15第三章 电子水准仪的观测方法173.1 DiNi 12电子水准仪的简介1
9、73.2 电子水准仪的观测方法18第四章 电子水准仪的检验与校正204.1 电子水准仪的误差204.2 电子水准仪的检验与校正224.2.1电子水准仪常规检验与校正224.2.2电子水准仪i角的检验与校正23第五章 电子水准仪在变形观测中的应用实例265.1 工程概况265.2 沉降观测高程控制网方案设计265.2.1 观测仪器及依据265.2.2水准基点的布设275.2.3工作基点的布设275.2.4 沉降观测点的布设285.2.5观测方法285.2.6 观测成果295.3数据处理与分析305.3.1 观测点的观测成果305.3.2 累积沉降值335.3.3 沉降等值线图345.3.4 沉降
10、-荷载-时间曲线图345.3.5各观测点随时间累积沉降速度曲线图38第六章 总结与展望406.1经济技术分析406.2 结论406.3 展望40参考文献42致谢43附录一 中文译文附录二 外文翻译原文IV沈阳建筑大学毕业论文电子水准仪在建筑变形监测中的应用研究第一章 电子水准仪的基本原理1.1引言随着城市建设的迅猛发展, 高大建筑物越来越普遍, 建筑物的安全也越来越受到社会各界的关注, 为保证建筑物的顺利施工和施工后的安全运营,就必须对建筑物进行系统的变形监测，其中一项重要工作就是沉降观测。因此对建筑物进行精确的沉降观测就显得尤为重要，因为它关系到整个工程的施工安全和使用安全。随着测绘仪器制造
11、技术的飞速发展,沉降观测手段也从传统的光学水准仪发展到现在的电子水准仪。电子水准仪以其时尚的外观设计、操作方便、高精度等诸多优点,得到了广大测绘工作者的青睐，在各种工程的变形监测中得到了非常广泛的应用。为了监测验证电子水准仪的精度，本文以天宝DiNi-12电子水准仪为例，通过实际的工程沉降监测数据来验证电子水准仪的精度完全符合沉降监测的精度。1.2电子水准仪的结构及测量原理电子数字水准仪是在精密自动安平水准仪的基础上发展起来的。电子水准仪是通过感光器分析标尺影像对一维数字影像处理的应用(一维数字影像处理原理：影像-数字化-译码数据处理-结果)，利用二极管检测阵列来代替测量人员的眼睛，相当于在水
12、准仪里架设了具有稳定视线的一部CCD照相机。水准条码标尺上的不用条码在通过望远镜成像到平面上的CCD光电传感器上，CCD光电传感器再将黑白相间的条码图像转换成模拟视频信号，经过仪器内部的数字图像处理，即可获得望远镜中丝条形码标尺上的读数。此数据一方面在屏幕上显示，另一方面存储在仪器内部的存储器中，供计算、查核和保留之用。其工作原理如图1-1所示。1.3 电子水准仪的种类和特点1.3.1 电子水准仪的种类目前流行的几种电子水准原理主要是相关法、几何法、相位法、RAB原理及叶氏原理。从这几种原理的共同性的角度看，都使用了光学水准仪的光路原理，也都使用了条形码标尺,条码明暗相间，通过改变明暗条码的宽
13、度实现编码，且条码不存在重复的码段。但它们的编码规则也有非常明显的个性区别,从这些区别是可以看出它们的解码原理的区别的。另外，除上述编码环节存在共同性外，解码环节也还是有共同性的。可以断定，所有的电子水准原理的解码过程都存在粗测、精测和精粗衔接这些步骤过程。且这些过程和普通的光学模拟水准仪仍然有相似之处。如图1-2所示：（1）相关法Leica仪器使用相关法，其解码原理就是对图像信号与约定的编码进行相关解算，寻找最大相关点的位置从而完成图象识别进而获得所截获的条码片段的原码(粗测值)和物象比(距离)，精测原理则由电子中丝和码元的相位关系实现。其解码突破口在于二维相关搜索运算。由于是直接进行相关搜
14、索运算，所以标尺的编码直接以伪随机码进行黑白二进制编码。如图1-3所示，码元0和1分别与条码的黑自相对应。YN条形编码标尺CCD光电传感器数字图像锁定译码图像处理计算结果数据液晶显示数据查核、保留图1-1 电子水准仪工作原理图1-2 常见的电子水准仪原理图1-3相关法的直接黑白编码原理相关法的优点是思想方法简单，而缺点是由于粗测值和距离(物象比)两个未知量同时进行二维相关运算搜索，而每个条纹中所包含的码元数目具有很大的随意性，最少是1个码元，而最多可以是16个码元，而且码元宽度很窄(如2.025mm)远距离是无法直接分辨码元少的窄条纹的(“淹没”现象)，由于相关法是比较实在的由所有像素参与的对
15、可能结果的“穷举式表决”，那些“淹没”的条纹和条纹边沿细节以及被遮挡损坏的少量条纹并不足以影响到整个“投票结果”，实现了可靠的解码。但由此带来的运算量非常巨大，于是导致了测量速度慢和对微处理器的速度要求高以及能耗大等缺陷。为解决测量速度慢的问题，早期的徕卡仪器在望远镜的调焦旋钮上安装传感器以实现视距(物象比)的粗略测量以缩小相关算法的搜索范围，也有仪器则采用面阵光电传感器通过测量标尺条码的横向长度来实现视距(物象比)的粗略测量以缩小相关算法的搜索范围。相关法的精测原理仍然利用电子中丝和所截获的码片段码元的相位(位置)关系实现。对于这一点，目前还没发现有文献对其进行了分析和披露。目前文献所介绍的“粗相关”“精相关”概念实质都是介绍的粗测原理即条码片段或其码序的确立过程，对其真正的精测原理即电子中丝和条码片段之间的位置关系的确立过程没有涉及。（2）几何法几何法的解码原理区别于相关法的地方是通过载码的引
