变形观测方法ppt课件

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1、第二章 变形监测方法主要内容：主要内容：2.1程度位移监测方法程度位移监测方法2.2垂直位移监测方法垂直位移监测方法2.3内部变形监测方法内部变形监测方法2.4变形监测方法的选择变形监测方法的选择掌握各种方法的特点。掌握各种方法的特点。 1常规大地丈量方法 2基准线法 3公用丈量法 4GPS丈量法 5摄影丈量法2.1程度位移监测方法程度位移监测方法2.1.1 常规大地丈量方法地面监测方法主要是指用常规丈量仪器(经纬仪、测距仪、水准仪、全站仪)丈量角度、边长和高程的变化来测定变形量，它们是目前变形监测的主要手段。极坐标法、交会法监测变形体的二维X、Y方向程度位移；精细导线法。为减少方位角的传算误

2、差，提高测角效率，可采用隔点设站的方法，减少导线点数。1 1、精细导线丈量、精细导线丈量 精细导线法是监测曲线形建筑物如拱坝等程度位移的重要方法。由于导线的两个端点之间不通视，无法进展方位角连测，故普通需设计倒垂线控制和校核端点的位移。2.1.1 常规大地丈量方法精细导线的转机角丈量是经过高精度经纬仪观测。边长大多采用特制铟钢尺进展丈量，也可利用高精度的光电测距仪进展测距。观测前，应按规范的有关规定检查仪器，在洞室和廊道中观测时，应封锁通风口以坚持空气平稳，观测的照明设备应采用冷光照明，以减少折光误差。观测时，需分别观测导线点标志的左右侧角各一个测回，并独立进展两次观测，取两次读数中值为该方向

3、观测值。边角导线的边长普通不宜大于320m，边数不宜多于20条，同时要求相邻两导线边的长度不宜相差过大。2.1.1 常规大地丈量方法精细导线丈量2.1.1 常规大地丈量方法交会法是利用2个或3个知坐标的任务基点，测定位移标点的坐标变化。该方法具有观测方便、丈量费用低、不需求特殊仪器等优点，特别适用于人难以到达的变形体的监测任务，如：滑坡体、悬崖、坝坡、塔顶、烟囱等。该方法的主要缺陷是丈量的精度和可靠性较低，高精度的变形监测普通不采用此方法。该方法分为前方交会和后方交会。其中都包括测角交会、测边交会和边角交会三种方法。 2、交会法测定建筑物的程度位移、交会法测定建筑物的程度位移2.1.1 常规大

4、地丈量方法计算公式： 精度估算公式： 1测角前方交会法2.1.1 常规大地丈量方法测角交会误差椭圆： 1. 采用这种方法时，交会角宜在60至120之间，以保证交会精度。 2. 普通来说，当图形较好交会角接近90、交会边长100m左右时，用DJ1型仪器观测6个测回，那么位移值测定中误差将不超越1mm。 3.目前前方交会法中，除了上述的角度交会外，尚有运用光电测边交会的，其交会角的要求同角度交会，但影响边长精度的要素较多，其稳定性较差。测角前方交会法本卷须知：2.1.1 常规大地丈量方法2测边前方交会法 ，设方位角为知，那么： 在运用该法时应留意以下几点：角通常应坚持在60至120之间；测距要仔细

5、，以减小测边中误差ma和mb；交会边长度a和b应力求相等，且普通不宜大于600m2.1.1 常规大地丈量方法测边交会特点： 1.测边交会精度的变化较小，即受图形构造的影响较小，而测角交会精度受图形影响较大，所以测边交会在实践任务中运用价值更好些； 2.测边精度相对于测角交会来讲更高些； 3.此外，对某些特殊变形观测点，仅靠测角交会或者测边交会不能满足其精度要求时，可采用边角交会法同时丈量角度和间隔，这样可以有效提高对这些特殊观测点的丈量精度。总之，对于测角交会、侧边交会、边角交会三者之间的关系为： 2.1.1 常规大地丈量方法3 3后方交会后方交会后方交会后方交会计算公式：计算公式： 精度估算

6、公式：精度估算公式： 留意：后方交会留意：后方交会时时不要使不要使P P点位于危点位于危险圆险圆上上2.1.1 常规大地丈量方法4自在设站法监测建筑物的程度位移自在设站法监测建筑物的程度位移2.1.1 常规大地丈量方法自在自在设站法站法=后方交会后方交会+极坐极坐标法法自在自在设站法常用于任站法常用于任务基点不便于埋基点不便于埋设的地方，如基坑的地方，如基坑监测。任务基点到位移监测点的边长不能相差太大，应大致相等，且与监测点大致同高，以免视野倾角过大，影响丈量的精度。仪器视野应分开建筑物一定间隔；交会边的视野应离地面或妨碍物在1.2m以上。各期变形观测应采用一样的丈量方法、固定丈量仪器、固定观

7、测人员； 应对目的觇牌图案进展精心设计； 采用角度前方交会法时，应留意交会角要大于30，小于150； 为提高丈量精度，有条件最好采用边角交会法。交会法丈量本卷须知：2.1.1 常规大地丈量方法如下图， A、B为基准点，其坐标知，p为变形点，那么：点位中误差的估算公式为： 3 3、全站仪三维变形监测、全站仪三维变形监测2.1.1 常规大地丈量方法全站仪三维定点的精度分析全站仪三维定点的精度分析 设, 因采用无仪高作业法故根据误差传播定律，得： 对于全站仪，采用盘左盘右坐标取平均，且m。=2“，ms=3+2ppmD代入上式计算， 2.1.1 常规大地丈量方法2.1.1 常规大地丈量方法视准线法激光

8、准直法引张线法倒垂线法测小角法 活动觇牌法基准线法基准线法2.1.2 基准线法一视准线法一视准线法1. 1. 测小角法测小角法2.1.2 基准线法 测小角法测微器法是利用精细经纬仪准确地测出基准线与置镜点到观测点视野之间所夹的微小角度，并按下式计算偏离值 ： 活动觇牌法同测小角法一样，只是不测角，而是直接量出偏离值。活动觇牌读数尺上最小分划为1mm，用游标可以读到0.1mm。2. 2. 活动觇牌法活动觇牌法2.1.2 基准线法3. 3. 视准线法观测的精度要求视准线法观测的精度要求由:中误差式： 相对于测小角来说，丈量具有足够精度的边长比较容易，故假定：于是得出： 写成相对误差： 2.1.2

9、基准线法偏离偏离值值的精度影响要素的精度影响要素测测角角测边测边照准误差 旁折光 分段基线法观测当采用测回法时，一测回所测小角的误差为： 普通以为： 可以忽略 当 时，边长的相对误差也仅要求1/1000，通常以1/2000的精度丈量边长就可以完全满足其精度要求，所以在测小角中，边长只需丈量一次，在以后的各周期观测中，此值可以以为不变。 假设要求 ，且设偏离值 ，那么有，2.1.2 基准线法当基准线超越500m很长时，采用分段基线法观测。一方面为了减少旁折光的影响，对观测时间的选择和气候条件要求更加严厉；另一方面为了在基准线很长时能获得较高的观测精度，可以采用分段进展观测。分段基线观测法分段基线

10、观测法2.1.2 基准线法解：将知数值代入上述公式，可求得： 【例1】设某观测点到端点置镜点间隔为100m，假设要求测定偏离值的精度为试问用测小角度法观测时，丈量小角度的精度应为多少？。2.1.2 基准线法【例2】续例1，假设设倍数为40倍的DJ1型精细经纬仪观测时，小角度至少应观测几个测回？ 所以要使小角度到达的丈量精度，那么小角度观测的测回数n应满足下式：由上式求得，即小角度应至少观测6个测回。，那么当采用望远镜放大解：先计算得小角度观测一测回的中误差为：2.1.2 基准线法二二 引张线法引张线法2.1.2 基准线法 在坝体廊道内，利用一根拉紧的不锈钢丝所建立的基准面来测定观测点的偏离值的

11、引张线法，可以不受旁折光的影响。 引张线观测点 引张线的端点 2.1.2 基准线法引引张线法的特点法的特点两个端点两个端点应根本等高，中根本等高，中间各各变形点与端点根本等高，形点与端点根本等高，在上面与引在上面与引张线垂直的方向上程度安垂直的方向上程度安顿刻划尺；以刻划尺；以读出引出引张线在刻划尺在刻划尺上的上的读数。数。通常通常观测是从接近端点的一个是从接近端点的一个观测点开点开场读数数读一次，一次一次，一次观测到到测线的另一端的另一端观测点点为一一测回，每期回，每期观测三三测回，各回，各测回互差的限回互差的限值为2mm2mm，三，三测回平均回平均值的中的中误差差约为 0.03mm 0.0

12、3mm。该方法需求不少的安装，方法需求不少的安装，费用用较高，但精度亦高。高，但精度亦高。2.1.2 基准线法三三 激光准直法激光准直法激光准直法根据其测定偏离值的方法不同，可分为“激光经纬仪准直法与“波带板激光准直法 。在大气条件下，激光准直的精度普通为10-5-10-6。在真空条件下，激光准直的精度可达10-7-10-8 。激光经纬仪2.1.2 基准线法光电探测器 激光经纬仪准直法波带板激光准直系统波带板激光准直系统主要由激光器点光源、波带板和接纳靶三部分组成。2.1.2 基准线法波带板波带板(a) (a) 圆形波带板圆形波带板(b) (b) 方形波带板方形波带板波带板的方式有圆形和方形两

13、种，其作用是把从激光器发出的一束单色相关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。 激光准直丈量2.1.2 基准线法常规地面监测方法具有以下优点1. 可以提供变形体的变外形状，监控面积大，可以有效地确定变形范围和绝对位移量；2. 观丈量组成网的方式可以进展丈量结果的处置和精度评定；3. 灵敏性大，能适用于不同构造方式的变形体、不同的外界条件和不同的精度要求。而缺陷是外业任务量大，作业时间长，难于实现延续监测及丈量过程的自动化。Leica全站仪 丈量机器人Measurement Robot,或称测地机器人，Georobt是一种能替代人进展自动搜索、跟踪、辨识和准确照准

14、目的并获取角度、间隔、三维坐标志忆影像等信息的智能型电子全站仪。它是在全站仪的根底上集成步进马达、CCD影像传感器构成的视频成像系统，并配置智能化的控制及运用软件开展而成的。 图为TCA2003，测角精度0.5秒，测距精度为1+1ppm。2.1.3 2.1.3 丈量机器人丈量机器人全站仪观测2.1.3 2.1.3 丈量机器人丈量机器人丈量机器人进展自动化变形监测普通可采用两种方式 (1)固定式全自动继续监测全站仪观测2.1.3 2.1.3 丈量机器人丈量机器人(2)挪动式半自动变形监测自动极坐标差分处置的根本原理是：每一个丈量周期均按极坐标的方法丈量任务基点和变形测点的斜距、程度角和垂直角，将

15、监测站点至具有气候条件代表性参照的任务基点丈量值与其初始值相比，求得差值。由于变形观测采用同样的仪器和作业方法，并且任务基点均埋设在基岩上，可以以为任务基点是稳定的，故将这一差值看作是受大气压力、温度及仪器等各种要素影响的结果。 自动极坐标差分数据处置自动极坐标差分数据处置全站仪观测2.1.3 2.1.3 丈量机器人丈量机器人间隔的差分矫正间隔的差分矫正高差的差分矫正高差的差分矫正角度的差分矫正角度的差分矫正 由于监测站和任务基点建立在基岩上，可以以为它们之间的间隔是稳定不变的。两者间的差别可以以为是因气候条件变化引起的，按下式可求出气候矫正比例系数：经气候差分矫正后的真实斜距为： 为了保证间

16、隔气候矫正比例系数的可靠性和准确性，实践丈量任务中，应取2个以上基准点测定的间隔气候矫正比例系数的中数，用于变形点间隔丈量的差分气候矫正。间隔的差分矫正间隔的差分矫正全站仪观测基准间隔实测间隔丈量机器人具有以下优点1 可以同时全方位地观测工程建筑物的三维位移，抑制了以往平面位移监测和垂直位移监测分别进展的缺陷。2 可以自动进展气候矫正，抑制气候代表性误差。由于丈量都是在预定的测站和地段进展，可以较为可靠地求得大气矫正的数学模型，从而有效地提高丈量精度。3建立高精度的参考站，采用差分丈量方式，可以消除和减弱各种误差外部的和仪器内部的对丈量结果的影响，大幅度地提高丈量的精度。4可以实现延续24小时

17、自动监测，实时数据处置、分析、输出，提供图形，多点、多工程、全自动和可视化，到达亚毫米以内的精度。5可求得被测点的三维坐标，因此根据设计方案的要求，可作全方位的预告，包括位移、沉降、挠度、倾斜等变形监测内容。6是一套相对投资省包括设备投资和运转中的投资、自动化程度高、可靠性强、汇报率大的现代化的监测方法。缺陷是：没有多余的观丈量，丈量的精度随着间隔的增长而显著地降低，且不易发现粗差；各测点不同步；大变形比较难以丈量；实时性较差；在恶劣的天气，如大雾、暴风雨中不能进展任务等。丈量机器人具有以下缺陷2.1.4 地面摄影丈量方法 用地面摄影丈量方法测定工程建筑物、构筑物、滑坡体等的变形，就是在变形体

18、周围选择稳定的点，在这些点上安顿摄像机，并对变形体进展摄影，然后经过内业量测和数据处置得到监测点的二维或三维坐标，比较不同时辰监测点的坐标得到它们的位移。 摄影丈量方法的优点外业时间短，劳动强度小。视作业的目的不同, 作业方法有较大的灵敏性；像片信息丰富, 显示才干客观,能提供完全和瞬时的三维空间信息；在具有同步安装的条件下可对动态目的进展丈量；可以不需求接触被测物体；对控制点的布设及精度要求较高,但与传统的大地丈量相比, 可大大减少外业任务量；像片可长期保管, 有利于检查, 分析及对比。2.1.4 地面摄影丈量方法观测精度低，有时不能满足要求；各监测点不同步；精度与变形体的外形、大小有关；受

19、自然地理条件限制。摄影丈量方法的缺陷 2.1.4 地面摄影丈量方法2.1.5 全球定位系统(GPS)丈量技术GPS静态观测精度与观测时间成正比，如观测12h，其程度精度优于1mm，垂直精度优于1.5mm，观测6h，其程度精度优于0.5mm，垂直精度优于1mm。目前，GPS RTK的监测精度提高到厘米程度程度精度1cm，垂直精度2cm。随着GPS接纳机硬件性能的提高和软件处置技术的提高，GPS相对定位的精度从以前的107提高到109量级。进入20世纪90年代以来，由于GPS定位技术具有测站间无须通视、观测不受气候条件限制，可同时测定点的三维坐标，自动化程度高等特点，GPS技术逐渐成为变形监测中的

20、一种重要手段。全球GPS地球动力学效力机构观测的板块运动速率图2.1.5 全球定位系统(GPS)丈量技术大坝外观变形GPS自动化监测系统2.1.5 全球定位系统(GPS)丈量技术GPS用于变形监测的作业方法经典静态丈量方法动态RTK丈量方法。 2.1.5 全球定位系统(GPS)丈量技术GPS变形监测的特点 1监测站之间无需通视。2全天候监测，GPS定位不受气候条件的限制，可以在大雾、暴风雨中进展监测。3可同时提供监测点的三维位移信息。4GPS测定位移操作简单、自动化程度高。5GPS定位速度快、精度高。2.1.5 全球定位系统(GPS)丈量技术思索题1.丈量机器人用于变形监测的方式有哪些？有什么

21、优缺陷？2.gps用于变形监测的方式有哪些？有什么优缺陷？3.gps高程精度不高，为什么可以用于变形监测？4.目前变形监测的主要方法是什么？有什么优缺陷？ 1水准丈量法 2三角高程丈量方法 3液体静力水准丈量 4GPS测高法2.2垂直位移监测方法垂直位移监测方法 水准观测的主要技术要求等级水准仪型号水准尺视野长度m前后视距差m前后视距累积差m视野离地面最低高度m根本分划、辅助分划读数较差mm根本分划辅助分划所测高差 较差mm一级DS05因瓦150.31.00.50.30.4二级DS05因瓦300.51.50.50.30.4三级DS05因瓦502.03.00.30.50.7DS1因瓦502.03

22、.00.30.50.7四级DS1因瓦755.08.00.21.01.5水准丈量方法是高精度沉降监测的主要方法。2.2.12.2.1水准丈量法水准丈量法水准丈量法水准丈量法2.2 2.2 垂直位移监测方法垂直位移监测方法2.2.2三角高程丈量法三角高程丈量法2.2 2.2 垂直位移监测方法垂直位移监测方法2.2.3 液体静力水准丈量 几何水准丈量是根据程度视野来测定两点间高差的，而程度视野是靠水准器调平来实现的。假设直接根据静止的液体外表(程度面)来测定两点(或多点)之间的高差，那么称为液体静力水准丈量。2.2 2.2 垂直位移监测方法垂直位移监测方法液体静力水准读数方法电感式液体静力水准仪表示

23、图 (1) 目视接触法。 (2) 电子传感器法。经过电子传感器不仅可以提高静力水准的读数精度，而且可实现丈量的自动化。2.2 2.2 垂直位移监测方法垂直位移监测方法 优点：1连通管方法原理简单,丈量变形在人工读数情况下精度可到达1mm，而用超声波液位计丈量精度那么远远超越人工读数的精度；2该方法简便易行且有很高的可靠性。缺陷：1液体填充系统需在主梁内布设液压连通管，安装较为复杂；2由于连通管内液体粘性阻力，对测点动态位移的灵敏性较差。液体静力水准优缺陷2.2 2.2 垂直位移监测方法垂直位移监测方法 GPS大地高用于垂直位移监测。由GPS定位获得的是大地高，而且用户需求的是正常高或正高，它们

24、之间有以下关系：v大地高与正高之间的关系可以表示为：v大地高与正常高之间的关系可以表示为： 2.2.4 全球定位系统(GPS)丈量技术内部变形监测内容主要有：内部位移监测应力/应变监测地下水位监测渗流量监测挠度监测2.3 2.3 内部变形监测方法内部变形监测方法分层沉降监测的主要方法为沉降仪和深式测点组观测。1 1、分层沉降监测方法、分层沉降监测方法分层程度位移监测的常用方法有侧斜仪、引张式位移计和正、倒垂线丈量。2 2、分层程度位移监测方法、分层程度位移监测方法1传感器2电缆3导管接头4钻孔5导管6灌浆7导轮8管初始位置线9传感器测斜仪任务原理表示图测斜仪任务原理表示图3 3应力应力/ /应

25、变监测方法应变监测方法运用其任务原理可以分成两类：经过丈量两点间间隔的变化来计算应变；机械法：用铟钢丝、石英棒等作为长度规范，长度的变化用机械电子传感器丈量。精度普通为几十微米。激光干涉法可以测到几百米，甚至几千米，丈量精度在 以上，真空中可达4 。直接用传感器丈量应变。本质上是一个导体金属条或很窄的箔条，埋在变形体中，由于变形体的应变使得导体伸长或缩短，从而改动了导体的电阻。导体电阻的变化用电桥丈量，经过丈量电桥的变化就可以计算应变。百分表百分表1短针齿轮；2齿轮弹簧；3长针；4测扦；5测秆弹簧；6、7、8齿轮3 3应力应力/ /应变监测方法应变监测方法振弦式多点位移计振弦式多点位移计3 3

26、应力应力/ /应变监测方法应变监测方法钢筋应力计土压力盒3 3应力应力/ /应变监测方法应变监测方法4 4、渗流监测方法、渗流监测方法渗流量观测包括渗漏水的流量及其水质观测。水质观测中包括渗漏水的温度、透明度观测和化学成分分析。垂线法5 5、挠度监测、挠度监测正垂线丈量挠度正垂线丈量挠度倒垂线丈量挠度倒垂线丈量挠度大坝挠度丈量大坝挠度丈量准准直直丈丈量量5 5、挠度监测、挠度监测正垂线安装正垂线安装准准直直丈丈量量倒垂线安装倒垂线安装正倒垂正倒垂观测观测5 5、挠度监测、挠度监测6.特殊丈量手段特点 特殊丈量手段包括准直丈量、倾斜丈量和应变丈量三种。和常规的的地面丈量方法相比，它们具有如下的特

27、点：1丈量过程简单；2容易实现延续监测和自动化监测；3提供的是部分的变形信息。在大气条件下，激光准直的精度为105106，提高精度的主要妨碍是大气折光的影响。在真空条件下，准直精度可达107108。程度激光准直广泛用于大坝等线性工程建筑物的变形观测。在没有气流影响的地方，也可以用钢丝或尼龙丝准直，由于它们不受折光的影响，精度也能到达106。垂直激光准直激光铅直仪可用于测定高层建筑物的摆动。机械法准直有正锤和倒锤两种，他们用于观测建筑物的挠度和倾斜。目前，锤线观测多采用自动读数设备，遥测锤线坐标仪分辨率为0.01mm。另外，还有“自动视觉系统AVS(Automated Vision System

28、)，它们采用固态照像机，自动拍摄锤线的影像，从而确定锤线位置的变化，分辨率为3m。美国加州的几个坝的监测均采用这种观测系统。6.特殊丈量手段特点特殊丈量方法的缺陷 位移传感器是一种接触型传感器，必需与测点相接触，对于难以接近的点无法丈量；对横向位移丈量有困难； 加速度传感器，对于低频静态位移鉴别效果差，为获得位移必需对它进展两次积分，精度不高；激光干涉法丈量精度较高，但在动态观测时由于无法捕捉光点也无法丈量等； 丈量的是多是部分变形量、单项位移； 安装、布设较为复杂。6.特殊丈量手段特点2.4 2.4 动态变形形监测系系统1 丈量机器人2 实时动态GPSRTK法3 数字摄影丈量方法4 液体静力

29、水准丈量5 3D激光扫描技术2.2.1 丈量机器人TCA动态变形监测系统任务方式： 1逐点扫描； 2后方交会。自动全站仪通讯及供电控制计算机基准点1基准点2基准点n变形点1变形点m监测站控制机房基岩上变形体极坐标法逐点扫描极坐标法逐点扫描2.4 2.4 动态变形形监测系系统动态监测方式系统组成 某大坝的变形丈量机器人系统，该系统由3套高精度自动测距系统、数据通讯设备、反射棱镜组、系统软件、中央控制室主计算机、频率校准仪、高精度通风温度计、数字气压计、数字湿度计等组成。后方交会法后方交会法2.4 2.4 动态变形形监测系系统全站仪丈量系统运用举例自动变形监测系统 ADMSADMS Automat

30、icDeformationMonitoringSystem自动变形监测软件是在学习、消化、吸收瑞士Leica公司研制的自动极坐标丈量系统APSWinAutomaticPolarSystemforWindows的根底上，经过实践的工程运用，并结合国内用户的实践需求，研制出的本地化的智能型自动变形监测中文软件。 4.3 自动变形监测系统ADMS ADMS自动丈量界面 全站仪丈量系统运用举例自动变形监测系统 ADMS章 4.4 全站仪丈量系统运用举例 1、大坝及边坡监测 全站仪丈量系统运用举例自动变形监测系统 ADMS章 全站仪丈量系统的开发与运用3 自动变形监测系统ADMS 3、地铁形变监测2、大

31、桥变形监测 4.4 全站仪丈量系统运用举例 全站仪丈量系统运用举例自动变形监测系统 ADMS章 全站仪丈量系统的开发与运用3 自动变形监测系统ADMS 提高测距精度采取的措施1非比例误差 经过利用光电测距仪检定中心严厉的室内仪器检定，监测现场强迫对中、在反光镜上设照准镜或固定反光镜等措施来降低非比例误差且的影响。2比例误差的影响 (1)经过采用自行研制的光电测距仪频率校准仪，使测尺频率误差减小。 (2)采用0.02的超线性石英高精度温度计。 (3) 60Pa的数字气压计，4的数字湿度计，经过计算机采集数据，计算气候元素测定引起的测距误差。 (4)采用精细大气折射率计算公式，计算大气折射率的误差

32、. 采用2台TCAl800全站仪，在某电站大坝进展延续15 d的自动监测，如图，采样周期为15min，实践测边13000条，共20万个数据。结果阐明：按第1 d丈量结果计算中误差取平均值，精度为0.26mm，使亚毫米级精度自动测距系统丈量机器人成为现实。同时，系统实现了变形监测“无人值班 。2.4 2.4 动态变形形监测系系统GPS监测系统普通是由GPS基准站、GPS监测站、通讯网络和GPS监测中心等4部分组成，而监测中心主要由任务站、效力器和局域网组成，系统各个部分的功能1各监测点安顿GPS接纳机2.2.2实时动态GPSRTK法动态监测方式：2一机多天线GPS变形监测系统多多用用转转换开关换

33、开关基基准准站站接接纳纳机机监监测测站站接接纳纳机机数数据据处处置置中中心心数据库数据库报报 告告变变形形分分析析模模型型2.2.2实时动态GPSRTK法GPS一机多天线控制器一机多天线控制器隔河岩大坝外观变形隔河岩大坝外观变形GPS自动化监测系统自动化监测系统TCA丈量机器与丈量机器与GPS RTK比较比较比较工程TCA丈量机器人方式GPSRTK方式实时性丈量机器人对各监测点上的反光镜逐点进展自动化观测，各观测点观丈量在时间上有一定几分钟的延时，无法做到真正意义上的实时监测。GPSRTK可不延续地进展全桥真正意义上的实时监测，尤其是在暴风雨和大雾等恶劣条件下，更具有自动化实时监测的特点。数据

34、通讯监控中心的计算机只与丈量机器人进展双向通讯，易于实现人机对话、供电、通讯维护和通讯布线设计。监控中心的计算机不仅要与基准站上的GPS接纳机，而且还要与各监测点上的GPS接纳机进展双向通讯，监测点越多，通讯量越大，供电、通讯维护和通讯布设较为复杂。可靠性在正常的气候条件下，可靠性较高，而且由于仪器安装在房内，整套系统的运用寿命将较长；在恶劣的气候条件下，如大雾、特大雨，整套系统将无法正常任务。如无外界无线电信号和雷电干扰，整套系统在正常和恶劣的气候条件下均能正常任务，但由于GPS接纳机长期暴露在外界环境下，会促使电子仪器的老化，因此整套系统的运用寿命将会遭到影响。土建方面需求建造两座小型的丈

35、量机器人站房。无需土建施工费用方面费用较低，监测点数量越多，越能表达其在费用方面的优势。费用较高，监测点数量越多，费用方面的支出越大。2.2.3 液体静力水准丈量 优点：1连通管方法原理简单,丈量变形在人工读数情况下精度可到达1mm，而用超声波液位计丈量精度那么远远超越人工读数的精度；2该方法简便易行且有很高的可靠性。缺陷：1液体填充系统需在主梁内布设液压连通管，安装较为复杂；2由于连通管内液体粘性阻力，对测点动态位移的灵敏性较差。2.4 2.4 动态变形形监测系系统2.2.43D激光扫描技术传统的丈量仪器的缺陷：1 不能满足高密度三维坐标采集和“逆向工程实践物体到几何建模的直接转换 的需求。

36、2 需求采用接触式的丈量方式，因此丈量速度不能够很快。激光扫描仪21世纪初，美国Cyra公司推出三维丈量的激光扫描仪Cyrax，有点类似于无协作目的全站仪的丈量方式，但速度更快。Cyrax的坐标丈量精度为6mm，只和普通全站仪的精度相当，其他厂家也相继推出了类似的产品。2.4 2.4 动态变形形监测系系统ILRIS3D全数字三维激光扫描仪全数字三维激光扫描仪激光激光类型：一型：一级激光，平安无害激光，平安无害ClassILaseratallmode(IEC60825-1,Am2,USFDA21CFR1040)扫描精度：描精度：3mm仪器分量：器分量：12kg扫描范描范围：1500m80%反射率

37、目的反射率目的800m20%反射率目的反射率目的350m4%反射率目的反射率目的参考价参考价钱：25万美万美圆消消费产地：日本地：日本2.4 2.4 动态变形形监测系系统ILRIS-3D操作过程一人带上设备和脚架，到一人带上设备和脚架，到现场后将仪器架设好，无需对现场后将仪器架设好，无需对中整平，经过取景窗选定需扫中整平，经过取景窗选定需扫描范围可多重选取多窗口，描范围可多重选取多窗口，设定扫描间距，即开场逐行从设定扫描间距，即开场逐行从下往上扫描目的下往上扫描目的ILRIS-3D操作过程 回到办公室后将记录数据的回到办公室后将记录数据的CFCF卡从仪器中取出，卡从仪器中取出，插入计算机中读取

38、，将从不同角度扫描的数据找出插入计算机中读取，将从不同角度扫描的数据找出重合的特征点，将三维点云数据拼接在一同，并可重合的特征点，将三维点云数据拼接在一同，并可叠加上数码照片，方便判读，再找出三个特征点，叠加上数码照片，方便判读，再找出三个特征点，赋予其三维坐标值，即确定整个扫描数据的三维坐赋予其三维坐标值，即确定整个扫描数据的三维坐标系统标系统ILRIS-3D替代传统作业方式的优势替代传统作业方式的优势1、单人即可作业，且只需架设好仪器后设定扫描范围等参数，作业人员就可休憩待仪器自行搜集数据2、精度高，扫描范围远，不需接触即可作业3、三维数据和彩色数码图片相对应，量大且明细，笼统、全面、直观

39、4、扫描速度快，对搜集动态数据尤为有效2.4 2.4 动态变形形监测系系统ILRIS-3D运用文物古迹抢救性备份资文物古迹抢救性备份资料料共扫描共扫描25次次-内部和外部内部和外部扫描时间扫描时间-1天天ILRIS-3D运用三维数字城市数据搜集三维数字城市数据搜集ILRIS-3D运用大型工程开工丈量大型工程开工丈量ILRIS-3D运用大型构筑物变形监测大型构筑物变形监测 不同时期扫描的点云数据拼接重叠后，很方便地计算出每一个细部点的变形情况，以助判别能否平安运转，并确诊缺点部位，辅助维护方案制定，可用于公路桥、铁路桥、水坝、厂矿等各种构筑物变形监测。对大坝等受水位影响适时动态扫描分析特别有效I

40、LRIS-3D运用灾祸现场分析灾祸现场分析 经过不断扫描分析，判别现经过不断扫描分析，判别现场哪些部位还会出现坍塌，哪些场哪些部位还会出现坍塌，哪些区域能够还有存活希望较大的人区域能够还有存活希望较大的人员待救护员待救护, ,分析滑坡体内部力学分析滑坡体内部力学构造，能否仍存在滑动的能够性。构造，能否仍存在滑动的能够性。对一些已被破坏的物体进展扫描，对一些已被破坏的物体进展扫描，获取三维数据后在计算机中拼接，获取三维数据后在计算机中拼接，分析破坏缘由，并对破坏过程进分析破坏缘由，并对破坏过程进展模拟重现展模拟重现ILRIS-3D运用工程量核算工程量核算ILRIS-3D运用二维或三维图件扫描画制

41、二维或三维图件扫描画制选择仪器时普通要留意1.选择观测仪器必需从监测实践情况出发，选用的仪器应能满足监测精度的要求。2.在选用仪器时，既要留意环境条件，又要防止盲目追求精度。3.仪器应该有足够的量程，普通要满足监测的要求。4.普通说来，电测仪器的顺应性不如机械仪器仪表，而机械仪器仪表的顺应性又不如光学仪器。5.动态与静态方法结合。2.5 2.5 变形监测方法的选择变形监测方法的选择常常用用监监测测仪仪器器比比较较 方法仪器精度适用性评价常规大地丈量方法全站仪、水准仪、经纬仪、测距仪可满足不同的精度要求。灵敏性大，能适用于不同构造方式的建筑物。缺陷是受地形通视和气候条件影响，难以实现自动化监测。

42、特殊丈量手段机械位移计百分表的精度0.01mm，千分表的精度0.001mm精度较高，丈量过程简单，容易实现延续监测和自动化观测，可以提供部分的观测信息。但不如常规丈量仪器灵敏。位移传感器可以到达0.01毫米测角仪精度与间隔有关，最高可达1mm可以丈量建筑物的挠度、高层建筑物的倾斜、根底的沉降。准直丈量普通精度10-510-6可以丈量建筑物的横向位移。精度较高，且易实现自动化，但不如常规丈量仪器灵敏。摄影丈量方法摄影经纬仪精度可达毫米级观测精度低，有时不能满足要求，各监测点不同步，精度与建筑物的外形、大小有关，受自然地理条件限制。数码像机TCA丈量机器人1mm1ppm可以观测建筑物的沉降、位移、倾斜量等，易于实现自动化。但测点不同步，且受气候条件影响，不能全天候监测。GPSRTK方式平面精度101ppm,垂直精度可达201ppm全天侯监测、操作简单、自动化程度高、定位速度快；缺陷是平面精度高、高程精度低。本章终了谢谢