《水平位移監(jiān)測(cè)》PPT課件

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1、位移監(jiān)測(cè)DisplacementSurvey水平位移觀測(cè)方法基準(zhǔn)線法精密導(dǎo)線法前方交會(huì)法正、倒垂線法極坐標(biāo)法GPS法攝影測(cè)量法基準(zhǔn)線法1)．光學(xué)法（視準(zhǔn)線法）：基準(zhǔn)線（面）的提供通過經(jīng)緯儀照準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)，用于測(cè)量直線型建（構(gòu)）筑物（水庫大壩使用較多）的水平位移，對(duì)于非直線型建（構(gòu)）筑物，可采用分段視準(zhǔn)線的方法施測(cè)。按照所使用的工具和作業(yè)方法的不同，又分為“測(cè)小角法”和“活動(dòng)覘牌法”。特點(diǎn)是：工程造價(jià)低，精度低，不易實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)觀測(cè)，受外界條件的影響比較大，而且變形值不能超出系統(tǒng)的最大偏距值。2)．引張線法：該法采用一條不銹鋼鋼絲(直徑0.6～1.2mm)，在兩端點(diǎn)處施加張力，使其在水平面

2、的投影為直線，從而測(cè)出被測(cè)點(diǎn)相對(duì)于該直線的偏距。同視準(zhǔn)線法相比，該法的基準(zhǔn)線是一條物理的直線。引張線法的特點(diǎn)是：成本低，精度高，主要取決于讀數(shù)精度，人工讀數(shù)精度為±0.2mm～±0.3mm，自動(dòng)讀數(shù)精度優(yōu)于±0.1mm，受外界影響小，應(yīng)用普遍。最新的引張線測(cè)量系統(tǒng)采用線陣CCD傳感器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)讀數(shù)，其量程為幾厘米，精度優(yōu)于±0.1mm?；鶞?zhǔn)線法3)．激光準(zhǔn)直法：該法利用激光的單色性好和方向性強(qiáng)的特點(diǎn)，建立起一條物理的視準(zhǔn)線作為測(cè)量基準(zhǔn)，根據(jù)測(cè)量原理的不同可分為直接準(zhǔn)直和衍射法準(zhǔn)直，后者精度高于前者?；鶞?zhǔn)線法精密導(dǎo)線法對(duì)于非直線型的建筑物，如重力拱壩、曲線型橋梁以及一些高層建筑物的位移

3、觀測(cè)，可以布設(shè)精密導(dǎo)線，測(cè)量導(dǎo)線點(diǎn)在不同觀測(cè)周期坐標(biāo)值的變化。此法應(yīng)用較為廣泛，但量邊工作量大，角度觀測(cè)受旁折光影響較大。該法的精度取決于量邊精度，如果用銦鋼線尺量邊，或ME5000測(cè)距儀測(cè)邊，精度完全可以達(dá)到亞毫米級(jí)。前方交會(huì)法用于觀測(cè)效率較低且觀測(cè)時(shí)不易直接到達(dá)的部位，可以用測(cè)邊、測(cè)角或邊角前方交會(huì)法測(cè)定其水平位移。前方交會(huì)法由于受測(cè)角誤差、測(cè)邊誤差、交會(huì)角及圖形結(jié)構(gòu)、基線長度、外界條件的變化等因素影響，精度較低，一般為±(1～3)mm。另外，其觀測(cè)工作量較大，計(jì)算過程較復(fù)雜，故不單獨(dú)使用，常作為備用手段或配合其他方法使用。正、倒垂線法正、倒垂線既可以實(shí)現(xiàn)水平位移監(jiān)測(cè)，又可實(shí)現(xiàn)

4、土壩的撓度觀測(cè)。正垂線是一端固定于壩頂附近，另一端懸掛重錘，以便觀測(cè)壩體各點(diǎn)間及壩體相對(duì)于壩基的位移觀測(cè)，以及壩體的撓度觀測(cè)。倒垂線是一端埋設(shè)在大壩基礎(chǔ)深層基巖處，另一端浮起，來測(cè)定大壩的絕對(duì)位移。現(xiàn)代垂線觀測(cè)儀采用線陣CCD傳感器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)讀數(shù),兩方向上坐標(biāo)精度優(yōu)于±0.1mm。極坐標(biāo)法（1）高精度距離改正。中南理工大學(xué)張學(xué)莊教授提出距離交會(huì)法，其全稱為“SMDAMS亞毫米級(jí)精度大壩變形自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”，他認(rèn)為，由于大氣折射與自動(dòng)照準(zhǔn)誤差的影響，測(cè)量機(jī)器人實(shí)際測(cè)角精度達(dá)不到標(biāo)稱精度，不能實(shí)現(xiàn)大壩監(jiān)測(cè)所要求的亞毫米級(jí)精度，因此解決辦法是：不用角度信息，只用距離信息；距離信息施加各種改正

5、，使其達(dá)到亞毫米級(jí)。主要步驟有：①用測(cè)邊和三邊交會(huì)法確定變形點(diǎn)的3維坐標(biāo)；②用頻率校準(zhǔn)儀、高穩(wěn)定度高精度溫度計(jì)、氣壓計(jì)與濕度計(jì)等對(duì)所測(cè)邊長施加頻率改正和氣象改正；③用自動(dòng)周日觀測(cè)技術(shù)測(cè)定大氣代表性誤差規(guī)律，削弱大氣代表性誤差的影響。通過這些改造，系統(tǒng)最終的測(cè)距精度可達(dá)到±(0.2mm+0.3×10-6×D～0.2mm+0.4×10-6×D)，可以實(shí)現(xiàn)1km左右距離上亞毫米級(jí)的監(jiān)測(cè)精度。極坐標(biāo)法（2）差分改正。其基本思想是：由于測(cè)量自動(dòng)化使得測(cè)量時(shí)間縮短，大氣等環(huán)境條件相對(duì)穩(wěn)定，利用基準(zhǔn)網(wǎng)的穩(wěn)定性信息，在無需測(cè)量氣象元素下實(shí)現(xiàn)大氣折射、大氣折光的實(shí)時(shí)差分改正。據(jù)測(cè)試在近距離（200米

6、以內(nèi)）上可達(dá)到亞mm級(jí)的精度。該系統(tǒng)的特點(diǎn)是：差分方案達(dá)到亞毫米級(jí)；減少了氣象儀器；全天24小時(shí)無人值守；可獲取3維坐標(biāo)信息；反射棱鏡價(jià)格低廉，有利于增加變形點(diǎn)數(shù)。GPS法在每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)上布設(shè)GPS天線和接收機(jī)，在數(shù)百米到1～2km的短基線上GPS測(cè)量可以獲得亞毫米級(jí)的定位精度。在清江隔河巖大壩的變形觀測(cè)中，1～2h觀測(cè)的水平精度優(yōu)于±1mm，垂直精度優(yōu)于±1.5mm，6h觀測(cè)的水平精度優(yōu)于±0.5mm，垂直精度優(yōu)于±1mm，而GPS瞬時(shí)觀測(cè)的水平位移精度為±3mm～±5mm，垂直位移精度為±8mm。特點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)觀測(cè)，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，精度高。缺點(diǎn)是：觀測(cè)點(diǎn)位固定，每增加一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)就

7、必須添加一臺(tái)GPS接收機(jī)，需要穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，成本較高，單機(jī)多天線技術(shù)是一個(gè)發(fā)展方向。攝影測(cè)量法與其他方法相比,攝影測(cè)量方法有以下顯著的特點(diǎn):1)不需要接觸被監(jiān)測(cè)的變形體;2)外業(yè)工作量小,觀測(cè)時(shí)間短,可獲取快速變形過程,可同時(shí)確定變形體上任意點(diǎn)的變形;3)攝影影象的信息量大,利用率高,利用種類多,可以對(duì)變形前后的信息做各種后處理,通過底片可觀測(cè)到變形體任一時(shí)刻的狀態(tài);4)對(duì)攝影的分辨率要求較高,數(shù)據(jù)處理對(duì)軟硬件的要求也比較高.攝影測(cè)量法攝影測(cè)量方法的精度主要取決