現(xiàn)代變形監(jiān)測技術(shù)2-2PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1第一章第一章 變形監(jiān)測概述變形監(jiān)測概述第二章第二章 垂直位移與水平位移觀測垂直位移與水平位移觀測第三章第三章 變形監(jiān)測新技術(shù)與工程實例變形監(jiān)測新技術(shù)與工程實例第四章第四章 變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)本課程主要內(nèi)容本課程主要內(nèi)容現(xiàn)代變形監(jiān)測技術(shù)現(xiàn)代變形監(jiān)測技術(shù)第1頁/共140頁第第2 2章章 垂直位移與水平位移觀測垂直位移與水平位移觀測現(xiàn)代變形監(jiān)測技術(shù)現(xiàn)代變形監(jiān)測技術(shù) 2. 1 垂直位移監(jiān)測網(wǎng)布設(shè)及觀測標(biāo)志垂直位移監(jiān)測網(wǎng)布設(shè)及觀測標(biāo)志 2. 2 垂直位移觀測垂直位移觀測 2. 3 地面傾斜測量地面傾斜測量 2.4 2.4 水平位移觀測網(wǎng)及觀測標(biāo)志水平位移觀測網(wǎng)及觀測標(biāo)志 2

2、. 5 水平位移測量技術(shù)概述水平位移測量技術(shù)概述 2. 6 視準(zhǔn)線法測量水平位移視準(zhǔn)線法測量水平位移 2. 7 激光準(zhǔn)直測量激光準(zhǔn)直測量 2. 8 引張線法測量水平位移引張線法測量水平位移 2. 9 建筑物主體傾斜和撓度測量建筑物主體傾斜和撓度測量 2. 10 裂縫測量裂縫測量第2頁/共140頁 工程（構(gòu)）建筑物的變形觀測方法很久工程（構(gòu)）建筑物的變形觀測方法很久以來一直將其分為兩大類，即以來一直將其分為兩大類，即垂直位移觀測垂直位移觀測和水平位移觀測和水平位移觀測。但隨著對變形觀測理論和但隨著對變形觀測理論和方法的研究不斷深入，越來越發(fā)現(xiàn)這種分類方法的研究不斷深入，越來越發(fā)現(xiàn)這種分類方法很難

3、涵蓋所有的變形測量工作。方法很難涵蓋所有的變形測量工作。 現(xiàn)行現(xiàn)行建筑變形測量規(guī)程建筑變形測量規(guī)程根據(jù)工程建根據(jù)工程建筑物的主要變形性質(zhì)、并顧及工程設(shè)計和施筑物的主要變形性質(zhì)、并顧及工程設(shè)計和施工的習(xí)慣用語，將變形觀測方法分成工的習(xí)慣用語，將變形觀測方法分成沉降觀沉降觀測和位移觀測測和位移觀測 兩大類。兩大類。 2.4 2.4 水平位移觀測網(wǎng)及觀測標(biāo)志水平位移觀測網(wǎng)及觀測標(biāo)志 第3頁/共140頁 沉降觀測在前面已作了介紹，主要包括沉降觀測在前面已作了介紹，主要包括建筑物（基礎(chǔ)）沉降觀測、基坑回彈測量、建筑物（基礎(chǔ)）沉降觀測、基坑回彈測量、地基土分層沉降和建筑場地的沉降觀測地基土分層沉降和建筑場

4、地的沉降觀測 等等。 位移觀測包括位移觀測包括水平位移觀測、建筑物主水平位移觀測、建筑物主體傾斜觀測、撓度和裂縫觀測、日照變形、體傾斜觀測、撓度和裂縫觀測、日照變形、風(fēng)振變形以及場地滑坡觀測風(fēng)振變形以及場地滑坡觀測 等。等。 本節(jié)重點介紹本節(jié)重點介紹水平位移觀測水平位移觀測的相關(guān)內(nèi)容的相關(guān)內(nèi)容。 2.4 2.4 水平位移觀測網(wǎng)及觀測標(biāo)志水平位移觀測網(wǎng)及觀測標(biāo)志 第4頁/共140頁 與其它測量工作一樣，變形測量工作亦應(yīng)遵循與其它測量工作一樣，變形測量工作亦應(yīng)遵循“從整體到局部，先控制后碎部從整體到局部，先控制后碎部”的測量原則，水平位移觀測也不例外。的測量原則，水平位移觀測也不例外。 根據(jù)工作現(xiàn)

5、場的實際情況和觀測條件，選定控制測量方法，設(shè)計控制網(wǎng)布網(wǎng)方案，并按規(guī)范規(guī)定的精度等級精確測定變形觀測的基準(zhǔn)點和工作基點的坐標(biāo)。根據(jù)工作現(xiàn)場的實際情況和觀測條件，選定控制測量方法，設(shè)計控制網(wǎng)布網(wǎng)方案，并按規(guī)范規(guī)定的精度等級精確測定變形觀測的基準(zhǔn)點和工作基點的坐標(biāo)。 再根據(jù)待測建（構(gòu)）筑物的特征和測量儀器設(shè)備條件，確定具體水平位移觀測方法和觀測程序，定期觀測（或自動監(jiān)測）待測物體在規(guī)定平面上隨時間變化的位移量和位移速度等。再根據(jù)待測建（構(gòu)）筑物的特征和測量儀器設(shè)備條件，確定具體水平位移觀測方法和觀測程序，定期觀測（或自動監(jiān)測）待測物體在規(guī)定平面上隨時間變化的位移量和位移速度等。 2.4 2.4 水

6、平位移觀測網(wǎng)及觀測標(biāo)志水平位移觀測網(wǎng)及觀測標(biāo)志 第5頁/共140頁1.1.按工作性質(zhì)分類按工作性質(zhì)分類 變形監(jiān)測工作中的測量標(biāo)志按其工作性質(zhì)分類，可分為變形監(jiān)測工作中的測量標(biāo)志按其工作性質(zhì)分類，可分為平面標(biāo)志和高程標(biāo)志平面標(biāo)志和高程標(biāo)志。2.2.按用途分類按用途分類 按不同的用途變形觀測使用的測量標(biāo)志可分為三類，即：按不同的用途變形觀測使用的測量標(biāo)志可分為三類，即：變形點、工作基點和基準(zhǔn)點。變形點、工作基點和基準(zhǔn)點。（1 1）變形點變形點又稱變形觀測點又稱變形觀測點（2 2）工作基點工作基點即測量控制點（包括聯(lián)測或定向點）即測量控制點（包括聯(lián)測或定向點）（3 3）基準(zhǔn)點基準(zhǔn)點變形監(jiān)測控制網(wǎng)的基

7、礎(chǔ)變形監(jiān)測控制網(wǎng)的基礎(chǔ) 建（構(gòu)）筑物變形監(jiān)測網(wǎng)的點位及其使用的測量標(biāo)志，如何確定、應(yīng)具備什么樣的構(gòu)造特點、如何布設(shè)等，是變形監(jiān)測工作中的一個重要的環(huán)節(jié)。建（構(gòu)）筑物變形監(jiān)測網(wǎng)的點位及其使用的測量標(biāo)志，如何確定、應(yīng)具備什么樣的構(gòu)造特點、如何布設(shè)等，是變形監(jiān)測工作中的一個重要的環(huán)節(jié)。 2.4 2.4 水平位移觀測網(wǎng)及觀測標(biāo)志水平位移觀測網(wǎng)及觀測標(biāo)志 第6頁/共140頁一、水平位移測量控制網(wǎng)一、水平位移測量控制網(wǎng) 1 1基準(zhǔn)網(wǎng)基準(zhǔn)網(wǎng) 由基準(zhǔn)點形成的測量控制網(wǎng)稱為基準(zhǔn)網(wǎng)。需定期復(fù)測，目的是檢核基準(zhǔn)點本身的穩(wěn)定性。由基準(zhǔn)點形成的測量控制網(wǎng)稱為基準(zhǔn)網(wǎng)。需定期復(fù)測，目的是檢核基準(zhǔn)點本身的穩(wěn)定性。 2 2變形

8、網(wǎng)變形網(wǎng) 由所有變形點組成的測量網(wǎng)稱為變形網(wǎng)。由所有變形點組成的測量網(wǎng)稱為變形網(wǎng)。 變形網(wǎng)可分為：相對網(wǎng)和絕對網(wǎng)兩種。變形網(wǎng)可分為：相對網(wǎng)和絕對網(wǎng)兩種。 3 3擴展網(wǎng)擴展網(wǎng) 由所有基準(zhǔn)點、變形點、工作基點和聯(lián)測點共同組成的測量網(wǎng)稱為擴展網(wǎng)。由所有基準(zhǔn)點、變形點、工作基點和聯(lián)測點共同組成的測量網(wǎng)稱為擴展網(wǎng)。水平位移觀測網(wǎng)可采用測角網(wǎng)、測邊網(wǎng)水平位移觀測網(wǎng)可采用測角網(wǎng)、測邊網(wǎng)、邊角網(wǎng)和、邊角網(wǎng)和GPS網(wǎng)等多種布網(wǎng)形式網(wǎng)等多種布網(wǎng)形式 2.4 2.4 水平位移觀測網(wǎng)及觀測標(biāo)志水平位移觀測網(wǎng)及觀測標(biāo)志 第7頁/共140頁一、水平位移測量控制網(wǎng)一、水平位移測量控制網(wǎng)二、強制對中裝置二、強制對中裝置 由于

9、水平位移監(jiān)測網(wǎng)精度高，長期重復(fù)觀測，所以要求在測站點位上建立觀測墩，實行強制對中保證每次儀器或照準(zhǔn)標(biāo)志的對中誤差小于由于水平位移監(jiān)測網(wǎng)精度高，長期重復(fù)觀測，所以要求在測站點位上建立觀測墩，實行強制對中保證每次儀器或照準(zhǔn)標(biāo)志的對中誤差小于0.1mm0.1mm。常用對中裝置有：常用對中裝置有： 1 1點線面對中裝置點線面對中裝置 2 2三叉式對中裝置三叉式對中裝置 3 3球孔式對中裝置球孔式對中裝置 4 4柱椎式對中裝置柱椎式對中裝置 5 5螺旋式對中裝置螺旋式對中裝置2.4 2.4 水平位移觀測網(wǎng)及觀測標(biāo)志水平位移觀測網(wǎng)及觀測標(biāo)志 第8頁/共140頁一、水平位移測量控制網(wǎng)一、水平位移測量控制網(wǎng)二

10、、強制對中裝置二、強制對中裝置三、平面標(biāo)志體三、平面標(biāo)志體平面基準(zhǔn)點、工作基點必須長期穩(wěn)定：遠(yuǎn)離或深埋。平面基準(zhǔn)點、工作基點必須長期穩(wěn)定：遠(yuǎn)離或深埋。常用方法主要有：常用方法主要有： （一）建立觀測墩（一）建立觀測墩 1 1巖層點觀測墩巖層點觀測墩 2 2土層點觀測墩土層點觀測墩（二）倒錘（二）倒錘 1 1有水倒錘有水倒錘 2 2無水倒錘無水倒錘（三）光線傳遞式標(biāo)志（三）光線傳遞式標(biāo)志2.4 2.4 水平位移觀測網(wǎng)及觀測標(biāo)志水平位移觀測網(wǎng)及觀測標(biāo)志 第9頁/共140頁建立觀測墩建立觀測墩 1 1巖層點觀測墩巖層點觀測墩 2 2土層點觀測墩土層點觀測墩第10頁/共140頁（1 1）有水倒錘）有水

11、倒錘（2 2）無水倒錘）無水倒錘第11頁/共140頁無水倒錘無水倒錘光線傳遞式標(biāo)志光線傳遞式標(biāo)志第12頁/共140頁一、水平位移測量控制網(wǎng)一、水平位移測量控制網(wǎng)二、強制對中裝置二、強制對中裝置三、平面標(biāo)志體三、平面標(biāo)志體四、平面點照準(zhǔn)標(biāo)志四、平面點照準(zhǔn)標(biāo)志平面點照準(zhǔn)標(biāo)志基本要求：平面點照準(zhǔn)標(biāo)志基本要求：1 1便于對中、安置和瞄準(zhǔn)；便于對中、安置和瞄準(zhǔn)；2 2固定式或移動式覘標(biāo)一固定式或移動式覘標(biāo)一 般要求強制對中；般要求強制對中；3 3顏色對比度強、醒目；顏色對比度強、醒目；4 4線條粗細(xì)適當(dāng)、邊緣清晰。線條粗細(xì)適當(dāng)、邊緣清晰。2.4 2.4 水平位移觀測網(wǎng)及觀測標(biāo)志水平位移觀測網(wǎng)及觀測標(biāo)志

12、第13頁/共140頁各類照準(zhǔn)標(biāo)牌標(biāo)志各類照準(zhǔn)標(biāo)牌標(biāo)志第14頁/共140頁各類照準(zhǔn)標(biāo)牌標(biāo)志各類照準(zhǔn)標(biāo)牌標(biāo)志第15頁/共140頁標(biāo)牌標(biāo)志角形標(biāo)志或懸臂標(biāo)志第16頁/共140頁 事實上，針對工業(yè)與民用建筑的單純水平位移觀測，開展的并不多見。但對于大型橋梁和水電大壩，因其建筑主體（橋墩、壩體）及其基礎(chǔ)長期受到水流的沖擊和上下游水位落差的影響，定期地（或自動化連續(xù)觀測）對其進(jìn)行水平位移觀測顯得尤其重要。事實上，針對工業(yè)與民用建筑的單純水平位移觀測，開展的并不多見。但對于大型橋梁和水電大壩，因其建筑主體（橋墩、壩體）及其基礎(chǔ)長期受到水流的沖擊和上下游水位落差的影響，定期地（或自動化連續(xù)觀測）對其進(jìn)行水平位

13、移觀測顯得尤其重要。 工程建（構(gòu)）筑物水平位移觀測的內(nèi)容主要包括工程建（構(gòu)）筑物水平位移觀測的內(nèi)容主要包括結(jié)構(gòu)物主體水平位移觀測、位于特殊性土地區(qū)的建筑物地基基礎(chǔ)水平位移觀測、受高層建筑基礎(chǔ)施工影響的建筑物及工程設(shè)施水平位移觀測以及擋土墻、大面積堆載等工程中所需的地基土深層側(cè)向位移觀測等結(jié)構(gòu)物主體水平位移觀測、位于特殊性土地區(qū)的建筑物地基基礎(chǔ)水平位移觀測、受高層建筑基礎(chǔ)施工影響的建筑物及工程設(shè)施水平位移觀測以及擋土墻、大面積堆載等工程中所需的地基土深層側(cè)向位移觀測等。2.5 2.5 水平位移測量技術(shù)概述水平位移測量技術(shù)概述 第17頁/共140頁 水平位移測量技術(shù)主要有：水平位移測量技術(shù)主要有：

14、 1 1地面監(jiān)測技術(shù)；地面監(jiān)測技術(shù)； 2 2攝影測量方法；攝影測量方法； 3 3空間測量技術(shù)；空間測量技術(shù)； 4 4專用測量方法。專用測量方法。 本節(jié)主要概述本節(jié)主要概述: : 2.5 2.5 水平位移測量技術(shù)概述水平位移測量技術(shù)概述 第18頁/共140頁一、地面監(jiān)測方法一、地面監(jiān)測方法 利用常規(guī)精密測量儀器（如精密經(jīng)緯儀、全站儀等）測量變形點的角度或邊長的變化，求算水平位移。利用常規(guī)精密測量儀器（如精密經(jīng)緯儀、全站儀等）測量變形點的角度或邊長的變化，求算水平位移。優(yōu)點是：優(yōu)點是：簡便、靈活、精度高、便于檢核簡便、靈活、精度高、便于檢核等。等。 主要方法有：主要方法有： 1 1交會法交會法（角

15、度交會、距離交會等）；（角度交會、距離交會等）； 2 2極坐標(biāo)法；極坐標(biāo)法； 3 3自由設(shè)站法自由設(shè)站法( (后方交會法）后方交會法）； 4 4邊角網(wǎng)法；邊角網(wǎng)法； 5 5基準(zhǔn)線法基準(zhǔn)線法( (包括測小角法、準(zhǔn)直法、引張線法等包括測小角法、準(zhǔn)直法、引張線法等) ) 2.5 2.5 水平位移測量技術(shù)概述水平位移測量技術(shù)概述 第19頁/共140頁一、地面監(jiān)測方法一、地面監(jiān)測方法（一）固定式全自動持續(xù)監(jiān)測（一）固定式全自動持續(xù)監(jiān)測 利用全自動全站儀（測量機器人）強制對中安置在觀測墩上，由計算機控制按擬定的觀測順序遙測各變形點，自動觀測、記錄、計算。利用全自動全站儀（測量機器人）強制對中安置在觀測墩上

16、，由計算機控制按擬定的觀測順序遙測各變形點，自動觀測、記錄、計算。 全自動變形監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)包括：全自動變形監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)包括： 1 1基準(zhǔn)站；基準(zhǔn)站； 2 2基準(zhǔn)點基準(zhǔn)點（或工作基點）；（或工作基點）； 3 3變形點變形點（一般在待測物體上固定安置反光鏡）（一般在待測物體上固定安置反光鏡） 4 4控制中心控制中心（包括計算機軟硬件、通訊設(shè)備等）（包括計算機軟硬件、通訊設(shè)備等）2.5 2.5 水平位移測量技術(shù)概述水平位移測量技術(shù)概述 第20頁/共140頁一、地面監(jiān)測方法一、地面監(jiān)測方法（一）固定式全自動持續(xù)監(jiān)測（一）固定式全自動持續(xù)監(jiān)測2.5 2.5 水平位移測量技術(shù)概述水平位移測量技術(shù)概述 第21頁

17、/共140頁數(shù)據(jù)通訊控制室全站儀監(jiān)測站基準(zhǔn)點觀測點港口灣大壩全自動變形監(jiān)測系統(tǒng)第22頁/共140頁一、地面監(jiān)測方法一、地面監(jiān)測方法（一）固定式全自動持續(xù)監(jiān)測（一）固定式全自動持續(xù)監(jiān)測（二）移動式半自動變形監(jiān)測（二）移動式半自動變形監(jiān)測 每次觀測時，將全自動全站儀（測量每次觀測時，將全自動全站儀（測量機器人）強制對中安置在觀測墩上，由全機器人）強制對中安置在觀測墩上，由全自動全站儀按擬定的觀測順序自動照準(zhǔn)各自動全站儀按擬定的觀測順序自動照準(zhǔn)各變形點，自動觀測、記錄、計算。變形點，自動觀測、記錄、計算。 2.5 2.5 水平位移測量技術(shù)概述水平位移測量技術(shù)概述 第23頁/共140頁一、地面監(jiān)測方法

18、一、地面監(jiān)測方法二、專用測量方法二、專用測量方法 主要包括應(yīng)變測量、傾斜儀測量和深部主要包括應(yīng)變測量、傾斜儀測量和深部測斜儀測量等。測斜儀測量等。 基準(zhǔn)線基準(zhǔn)線法一般法一般歸入地歸入地面監(jiān)測面監(jiān)測方法。方法。自動遙測應(yīng)變測量儀自動遙測應(yīng)變測量儀2.5 2.5 水平位移測量技術(shù)概述水平位移測量技術(shù)概述 第24頁/共140頁自動遙測應(yīng)變測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖自動遙測應(yīng)變測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖第25頁/共140頁一、視準(zhǔn)線法測量原理一、視準(zhǔn)線法測量原理 視準(zhǔn)線法又稱基準(zhǔn)線法，測量的原理是以通過建筑物軸線或平行于建筑軸線的固定不變的鉛直平面為基準(zhǔn)面，并以此為根據(jù)測定建筑物的水平位移。視準(zhǔn)線法又稱基準(zhǔn)線法，測量的原理是

19、以通過建筑物軸線或平行于建筑軸線的固定不變的鉛直平面為基準(zhǔn)面，并以此為根據(jù)測定建筑物的水平位移。 2.6 2.6 視準(zhǔn)線法視準(zhǔn)線法測量水平位移測量水平位移第26頁/共140頁一、視準(zhǔn)線法測量原理一、視準(zhǔn)線法測量原理 1. 1. 保證基準(zhǔn)面穩(wěn)定保證基準(zhǔn)面穩(wěn)定 (1) (1) 端點強制對中端點強制對中, ,對中誤差對中誤差0.1mm0.1mm (2) (2) 檢核端點變化檢核端點變化, ,并施加改正并施加改正 視準(zhǔn)線法進(jìn)行水平位移觀測的主要問題：視準(zhǔn)線法進(jìn)行水平位移觀測的主要問題： 2. 2. 提高觀測精度提高觀測精度 (1) (1) 精密設(shè)計測量標(biāo)志點的照準(zhǔn)覘牌精密設(shè)計測量標(biāo)志點的照準(zhǔn)覘牌 (2

20、) (2) 選擇良好的觀測時段選擇良好的觀測時段, ,優(yōu)化觀測程序優(yōu)化觀測程序2.6 2.6 視準(zhǔn)線法視準(zhǔn)線法測量水平位移測量水平位移第27頁/共140頁 活動覘牌法又稱移動覘牌法，是利用直接安置在觀測點上的移動覘牌來測量偏離值?；顒右椗品ㄓ址Q移動覘牌法，是利用直接安置在觀測點上的移動覘牌來測量偏離值。 移動覘牌讀數(shù)尺上最小分劃為，利用游標(biāo)可以讀到移動覘牌讀數(shù)尺上最小分劃為，利用游標(biāo)可以讀到0.010.01。 二、觀測方法與要求二、觀測方法與要求 1. 1. 活動覘牌法活動覘牌法 Pi iA B Si一、視準(zhǔn)線法測量原理一、視準(zhǔn)線法測量原理 2.6 2.6 視準(zhǔn)線法視準(zhǔn)線法測量水平位移測量水平

21、位移第28頁/共140頁 Pi iA B Si二、觀測方法與要求二、觀測方法與要求 1. 1. 活動覘牌法活動覘牌法 一、視準(zhǔn)線法測量原理一、視準(zhǔn)線法測量原理 2.6 2.6 視準(zhǔn)線法視準(zhǔn)線法測量水平位移測量水平位移第29頁/共140頁 Pi iA B Si 具體測量時，將視準(zhǔn)儀或具體測量時，將視準(zhǔn)儀或 精密經(jīng)緯儀安置在精密經(jīng)緯儀安置在A A點上；點上； 瞄準(zhǔn)瞄準(zhǔn)B B點并指揮點并指揮PiPi點上的活動覘牌標(biāo)志移動至十字絲上，記錄游標(biāo)讀數(shù)，反方向移動覘牌重新對準(zhǔn)十字絲并讀數(shù)；上述重復(fù)點上的活動覘牌標(biāo)志移動至十字絲上，記錄游標(biāo)讀數(shù)，反方向移動覘牌重新對準(zhǔn)十字絲并讀數(shù)；上述重復(fù)4 4次為一測回。共

22、觀測次為一測回。共觀測2424測回。測回。 以上是往測，儀器移至以上是往測，儀器移至B B點同法返測點同法返測P Pii點，按距離長短加權(quán)平均作為最后結(jié)果。點，按距離長短加權(quán)平均作為最后結(jié)果。二、觀測方法與要求二、觀測方法與要求 1. 1. 活動覘牌法活動覘牌法 一、視準(zhǔn)線法測量原理一、視準(zhǔn)線法測量原理 2.6 2.6 視準(zhǔn)線法視準(zhǔn)線法測量水平位移測量水平位移第30頁/共140頁一、視準(zhǔn)線法測量原理一、視準(zhǔn)線法測量原理 測量小角度法是利用精密經(jīng)緯儀（如測量小角度法是利用精密經(jīng)緯儀（如DJ2DJ2型以上的經(jīng)緯儀）精確地測出基準(zhǔn)線與置鏡點到觀測點視線之間所夾的微小角度，并按下式計算偏離值。型以上的

23、經(jīng)緯儀）精確地測出基準(zhǔn)線與置鏡點到觀測點視線之間所夾的微小角度，并按下式計算偏離值。 2 2. .測小角法測小角法 二、觀測方法與要求二、觀測方法與要求 iiistan 基本公式基本公式: : iiis Pi iA B Si2.6 2.6 視準(zhǔn)線法視準(zhǔn)線法測量水平位移測量水平位移第31頁/共140頁一、視準(zhǔn)線法測量原理一、視準(zhǔn)線法測量原理 激光準(zhǔn)直法是由激光束建立基準(zhǔn)線的方法，根據(jù)其測定偏離值的原理不同，又可分為激光經(jīng)緯儀準(zhǔn)直與波帶板激光準(zhǔn)直。激光準(zhǔn)直法是由激光束建立基準(zhǔn)線的方法，根據(jù)其測定偏離值的原理不同，又可分為激光經(jīng)緯儀準(zhǔn)直與波帶板激光準(zhǔn)直。 (1)(1)激光經(jīng)緯儀準(zhǔn)直激光經(jīng)緯儀準(zhǔn)直 (

24、 (與活動覘牌法類似與活動覘牌法類似) ) 2 2. . 測小角法測小角法 二、觀測方法與要求二、觀測方法與要求 Pi iA B Si1. 1. 活動覘牌法活動覘牌法 3. 3. 激光準(zhǔn)直法激光準(zhǔn)直法 2.6 2.6 視準(zhǔn)線法視準(zhǔn)線法測量水平位移測量水平位移第32頁/共140頁(2)(2)波帶板激光準(zhǔn)直波帶板激光準(zhǔn)直 ( (三點法激光準(zhǔn)直三點法激光準(zhǔn)直) ) Pi Bi i iA Si B SAB 在基準(zhǔn)線兩端安置激光器點光源和探測器，在觀測點上安置波帶板。當(dāng)激光束照滿波帶板時產(chǎn)生干涉，就會在光源和波帶板連線的延長線上的在基準(zhǔn)線兩端安置激光器點光源和探測器，在觀測點上安置波帶板。當(dāng)激光束照滿波

25、帶板時產(chǎn)生干涉，就會在光源和波帶板連線的延長線上的B Bii位置形成一個亮點，被位置形成一個亮點，被B B點探測器測定。點探測器測定。 iABiiSS一、視準(zhǔn)線法測量原理一、視準(zhǔn)線法測量原理 二、觀測方法與要求二、觀測方法與要求 3. 3. 激光準(zhǔn)直法激光準(zhǔn)直法 2.6 2.6 視準(zhǔn)線法視準(zhǔn)線法測量水平位移測量水平位移第33頁/共140頁 激光準(zhǔn)直儀激光準(zhǔn)直儀第34頁/共140頁(2)(2)波帶板激光準(zhǔn)直波帶板激光準(zhǔn)直 ( (三點法激光準(zhǔn)直三點法激光準(zhǔn)直) )波帶板的種類波帶板的種類3. 3. 激光準(zhǔn)直法激光準(zhǔn)直法 第35頁/共140頁 在兩端工作基點在兩端工作基點A A、B B上用重錘拉緊一

26、直徑約上用重錘拉緊一直徑約0.6mm0.6mm1.2mm1.2mm的不銹鋼絲建立基準(zhǔn)線，測定中間各觀測點的偏離值。的不銹鋼絲建立基準(zhǔn)線，測定中間各觀測點的偏離值。 三測回觀測平均值的精度可達(dá)三測回觀測平均值的精度可達(dá)0.03mm0.03mm。 Pi iA B Si4. 4. 引張線法引張線法 一、視準(zhǔn)線法測量原理一、視準(zhǔn)線法測量原理 2 2. . 測小角法測小角法 二、觀測方法與要求二、觀測方法與要求 1. 1. 活動覘牌法活動覘牌法 3. 3. 激光準(zhǔn)直法激光準(zhǔn)直法 2.6 2.6 視準(zhǔn)線法視準(zhǔn)線法測量水平位移測量水平位移第36頁/共140頁引張線法的基本原理引張線法的基本原理 第37頁/共

27、140頁引張線法的基本原理引張線法的基本原理 第38頁/共140頁 1.1.對距離的測量精度要求對距離的測量精度要求 測小角法測小角法 基本公式：基本公式： 中誤差：中誤差： 三、測小角法的精度要求三、測小角法的精度要求 iiis222222211iiiSiimmSm 因測距精度明顯高于測角精度，通常取因測距精度明顯高于測角精度，通常取 iiSiimmS31iSiimm16. 32.6 2.6 視準(zhǔn)線法視準(zhǔn)線法測量水平位移測量水平位移 Pi iA B Si第39頁/共140頁 假設(shè)假設(shè)i=0.5，i i40 ，則，則iSiimm16. 3iiSsmmii16. 3iiSiimSm16. 325

28、31iSSmKi 假設(shè)假設(shè)i=0.5，i i100 ，則，則6321iSSmKi 規(guī)定測小角法對距離的測量精度要求為：規(guī)定測小角法對距離的測量精度要求為：20001K 1.1.對距離的測量精度要求對距離的測量精度要求 三、測小角法的精度要求三、測小角法的精度要求 2.6 2.6 視準(zhǔn)線法視準(zhǔn)線法測量水平位移測量水平位移第40頁/共140頁 因?qū)嶋H工作中的測距誤差非常小，故略去中誤差公式右邊第二項后，即可得：因?qū)嶋H工作中的測距誤差非常小，故略去中誤差公式右邊第二項后，即可得： 222222211iiiSiimmSm 觀測小角度時主要誤差來源為照準(zhǔn)誤差，由誤差傳播定律可求得：觀測小角度時主要誤差來

29、源為照準(zhǔn)誤差，由誤差傳播定律可求得： 2.2.對角度的測量精度要求對角度的測量精度要求 iSmmiivmmv06 vSmSmivii06 1.1.對距離的測量精度要求對距離的測量精度要求 三、測小角法的精度要求三、測小角法的精度要求 2.6 2.6 視準(zhǔn)線法視準(zhǔn)線法測量水平位移測量水平位移第41頁/共140頁 設(shè)測站至觀測點的水平距離設(shè)測站至觀測點的水平距離S S=200m=200m，測定偏離值的精度為，測定偏離值的精度為mm =0.5mm=0.5mm?，F(xiàn)用望遠(yuǎn)鏡放大倍數(shù)為?，F(xiàn)用望遠(yuǎn)鏡放大倍數(shù)為4040倍的倍的DJ1DJ1級經(jīng)緯儀進(jìn)行觀測，那么小角度應(yīng)觀測幾個測回？級經(jīng)緯儀進(jìn)行觀測，那么小角度

30、應(yīng)觀測幾個測回？ 測量小角度必須滿足的精度測量小角度必須滿足的精度 3. 3. 角度測回數(shù)角度測回數(shù)n的確定的確定 25 . 05 . 01000200520626 mSMsSmm三、測小角法的精度要求三、測小角法的精度要求 2.6 2.6 視準(zhǔn)線法視準(zhǔn)線法測量水平位移測量水平位移第42頁/共140頁 小角度觀測一測回的中誤差小角度觀測一測回的中誤差 所以要使小角度達(dá)到規(guī)定的精度，則小角度觀測的測回數(shù)所以要使小角度達(dá)到規(guī)定的精度，則小角度觀測的測回數(shù)n應(yīng)滿足應(yīng)滿足 25 . 05 . 01000200520626 mSM5 . 14006 vmmnmM3 . 852. 05 . 12222Mm

31、n取取測回9n3. 3. 角度測回數(shù)角度測回數(shù)n的確定的確定 三、測小角法的精度要求三、測小角法的精度要求 2.6 2.6 視準(zhǔn)線法視準(zhǔn)線法測量水平位移測量水平位移第43頁/共140頁一、視準(zhǔn)線法測量原理一、視準(zhǔn)線法測量原理 1.1.三角測量法三角測量法 二、觀測方法與要求二、觀測方法與要求 2 2. . 后方交會法后方交會法 3. 3. 檢核基準(zhǔn)線檢核基準(zhǔn)線法法 四、基準(zhǔn)線端點的檢核四、基準(zhǔn)線端點的檢核 2.6 2.6 視準(zhǔn)線法視準(zhǔn)線法測量水平位移測量水平位移三、三、測小角法的精度要求測小角法的精度要求 第44頁/共140頁 1.1.三角測量法三角測量法 建立一短邊的三角網(wǎng)，起算點建立一短邊

32、的三角網(wǎng)，起算點MM、N N選擇在變形區(qū)域以外選擇在變形區(qū)域以外; ; 基準(zhǔn)線的端點基準(zhǔn)線的端點A A、B B包括在此三角網(wǎng)中包括在此三角網(wǎng)中; ; 定期的對此三角網(wǎng)進(jìn)行觀測定期的對此三角網(wǎng)進(jìn)行觀測, , 求出端點的位移值。求出端點的位移值。 四、基準(zhǔn)線端點的檢核四、基準(zhǔn)線端點的檢核 M N A B2.6 2.6 視準(zhǔn)線法視準(zhǔn)線法測量水平位移測量水平位移第45頁/共140頁 2.2.后方交會法后方交會法 在基準(zhǔn)線端點在基準(zhǔn)線端點A A、B B的兩端，分別埋置兩組穩(wěn)定的已知點的兩端，分別埋置兩組穩(wěn)定的已知點1 1、2 2、3 3和和4 4、5 5、6 6； 利用后方交會的原理求出端點利用后方交會

33、的原理求出端點A A、B B的位移值。的位移值。 四、基準(zhǔn)線端點的檢核四、基準(zhǔn)線端點的檢核 1 4 2 5 A B 3 6 2.6 2.6 視準(zhǔn)線法視準(zhǔn)線法測量水平位移測量水平位移第46頁/共140頁 假定假定X X軸方向，及軸方向，及A2A2邊方位角邊方位角A2A2 ； 實測實測、角，解下列方程組，求得角，解下列方程組，求得A A點坐標(biāo)。點坐標(biāo)。 X 2 3 1 A )360tan()()tan()(tan)(233211222AAAAAAAAAxXyYxXyYxXyY 2.2.后方交會法后方交會法 四、基準(zhǔn)線端點的檢核四、基準(zhǔn)線端點的檢核 2.6 2.6 視準(zhǔn)線法視準(zhǔn)線法測量水平位移測量水

34、平位移第47頁/共140頁 3.3.延長基準(zhǔn)線法延長基準(zhǔn)線法 在基準(zhǔn)線在基準(zhǔn)線ABAB的延長線上，選擇地基穩(wěn)定處設(shè)置觀測點的延長線上，選擇地基穩(wěn)定處設(shè)置觀測點CC和和D D，以形成檢核基準(zhǔn)線。用此線來檢核端點在垂直于軸線方向上的位移，對觀測值進(jìn)行修正。，以形成檢核基準(zhǔn)線。用此線來檢核端點在垂直于軸線方向上的位移，對觀測值進(jìn)行修正。 C D A B 四、基準(zhǔn)線端點的檢核四、基準(zhǔn)線端點的檢核 2.6 2.6 視準(zhǔn)線法視準(zhǔn)線法測量水平位移測量水平位移第48頁/共140頁 在水平位移觀測中同樣存在基準(zhǔn)點和工作基在水平位移觀測中同樣存在基準(zhǔn)點和工作基點本身的穩(wěn)定性問題。點本身的穩(wěn)定性問題。 如何檢驗基準(zhǔn)

35、點和工作基點本身的穩(wěn)定性？如何檢驗基準(zhǔn)點和工作基點本身的穩(wěn)定性？ 當(dāng)這些點確實存在位移時，它對觀測成果產(chǎn)當(dāng)這些點確實存在位移時，它對觀測成果產(chǎn)生多大的影響？因工作基點的位移，對觀測點生多大的影響？因工作基點的位移，對觀測點的位移觀測值必須施加改正數(shù)，其改正數(shù)如何的位移觀測值必須施加改正數(shù)，其改正數(shù)如何計算？計算？ 五、五、基準(zhǔn)線端點位移對變形值的影響基準(zhǔn)線端點位移對變形值的影響 2.6 2.6 視準(zhǔn)線法視準(zhǔn)線法測量水平位移測量水平位移第49頁/共140頁 對于基準(zhǔn)線觀測，如圖所示，當(dāng)端點、由于本身位移而變動到了對于基準(zhǔn)線觀測，如圖所示，當(dāng)端點、由于本身位移而變動到了 、時，則對時，則對P P點

36、進(jìn)行觀測所得到的偏離值不再是點進(jìn)行觀測所得到的偏離值不再是Li，而變成了，而變成了Li 。 （一）（一）基準(zhǔn)線端點位移時，觀測點偏離值的計算基準(zhǔn)線端點位移時，觀測點偏離值的計算 A Pi Li a B Li b A B五、五、基準(zhǔn)線端點位移對變形值的影響基準(zhǔn)線端點位移對變形值的影響 2.6 2.6 視準(zhǔn)線法視準(zhǔn)線法測量水平位移測量水平位移第50頁/共140頁由圖不難看出，端點位移對偏離值的影響為由圖不難看出，端點位移對偏離值的影響為: : （一）（一）基準(zhǔn)線端點位移時，觀測點偏離值的計算基準(zhǔn)線端點位移時，觀測點偏離值的計算 A Pi Li a B Li b i A SiB B SABbbaSS

37、LLABiBiii五、五、基準(zhǔn)線端點位移對變形值的影響基準(zhǔn)線端點位移對變形值的影響 第51頁/共140頁P P點實際偏離點實際偏離ABAB基準(zhǔn)線的偏離值為基準(zhǔn)線的偏離值為: : A Pi Li a B Li b i A SiB B SABiBABiiiiSSbabLLL（一）（一）基準(zhǔn)線端點位移時，觀測點偏離值的計算基準(zhǔn)線端點位移時，觀測點偏離值的計算 五、五、基準(zhǔn)線端點位移對變形值的影響基準(zhǔn)線端點位移對變形值的影響 第52頁/共140頁 假設(shè)假設(shè)P Pii點首次觀測時，偏離基準(zhǔn)線的偏離值為點首次觀測時，偏離基準(zhǔn)線的偏離值為LL0i0i ，則所求該點的實際位移值為，則所求該點的實際位移值為 :

38、 :（二）（二）觀測點位移值的計算觀測點位移值的計算 A Pi Li a B Li b i A SiB B SABiiBABiiiiiLSSbabLLLd00五、五、基準(zhǔn)線端點位移對變形值的影響基準(zhǔn)線端點位移對變形值的影響 第53頁/共140頁 假設(shè)假設(shè)P Pii點首次觀測時，偏離基準(zhǔn)線的偏離值為點首次觀測時，偏離基準(zhǔn)線的偏離值為L0i ，則所求該點的實際位移值為，則所求該點的實際位移值為 : :iiBABiiiiiLSSbabLLLd00因觀測點至基準(zhǔn)線端點距離為一常數(shù)，令因觀測點至基準(zhǔn)線端點距離為一常數(shù)，令 ABiBiSSK 故上式寫成：故上式寫成： iiiiiLbKaKLd01（二）（二

39、）觀測點位移值的計算觀測點位移值的計算 五、五、基準(zhǔn)線端點位移對變形值的影響基準(zhǔn)線端點位移對變形值的影響 第54頁/共140頁得得Pi 點位移值的精度計算公式點位移值的精度計算公式 : :( (三三) )觀測點位移值的精度觀測點位移值的精度 利用誤差傳播定律，對上式取全微分，寫成中誤差：利用誤差傳播定律，對上式取全微分，寫成中誤差： 22221222端測mKKmmiidiiiiiiLbKaKLd01222222201iiLbiaiLidmmKmKmm假設(shè)假設(shè) : :端測mmmmmmbaLLii,0（二）（二）觀測點位移值的計算觀測點位移值的計算 五、五、基準(zhǔn)線端點位移對變形值的影響基準(zhǔn)線端點位

40、移對變形值的影響 第55頁/共140頁P Pi i點位移值的精度計算公式點位移值的精度計算公式 : :( (三三) )觀測點位移值的精度觀測點位移值的精度 對上述中誤差計算公式進(jìn)行分析：對上述中誤差計算公式進(jìn)行分析：（1 1）當(dāng)觀測點在基準(zhǔn)線中點時，?。┊?dāng)觀測點在基準(zhǔn)線中點時，?。? 2）當(dāng)觀測點靠近任一端點時，取近似值）當(dāng)觀測點靠近任一端點時，取近似值 ： 22221222端測mKKmmiidi222212端測mmmid21ABiBiSSK10iiKK或2222端測mmmid五、五、基準(zhǔn)線端點位移對變形值的影響基準(zhǔn)線端點位移對變形值的影響 第56頁/共140頁( (三三) )觀測點位移值的精

41、度觀測點位移值的精度 對基準(zhǔn)線法的精度進(jìn)行分析：對基準(zhǔn)線法的精度進(jìn)行分析：（1 1）當(dāng)觀測點在基準(zhǔn)線中點時：）當(dāng)觀測點在基準(zhǔn)線中點時：（2 2）當(dāng)觀測點靠近任一端點時：）當(dāng)觀測點靠近任一端點時： 222212端測mmmid2222端測mmmid 由此可見，觀測點越靠近基準(zhǔn)線端點，則端點位移對變形觀測的影響越大。由此可見，觀測點越靠近基準(zhǔn)線端點，則端點位移對變形觀測的影響越大。 但此時，實際測定觀測點偏離值的精度較高，因此，在實際變形觀測工作中，仍認(rèn)為在整條基準(zhǔn)線上測定觀測點位移值的精度均勻一致，即整條測線上任意點位移值的精度比較接近。但此時，實際測定觀測點偏離值的精度較高，因此，在實際變形觀測

42、工作中，仍認(rèn)為在整條基準(zhǔn)線上測定觀測點位移值的精度均勻一致，即整條測線上任意點位移值的精度比較接近。 五、五、基準(zhǔn)線端點位移對變形值的影響基準(zhǔn)線端點位移對變形值的影響 第57頁/共140頁需要說明的問題：需要說明的問題： 以上分析計算的基準(zhǔn)線端點位移對變形觀以上分析計算的基準(zhǔn)線端點位移對變形觀測值的影響，主要針對基準(zhǔn)線法而言；測值的影響，主要針對基準(zhǔn)線法而言； 前方交會的測站點（即前方交會的測站點（即: : 工作基點）產(chǎn)生工作基點）產(chǎn)生位移時，可以將測站點的位移值看作是儀器位移時，可以將測站點的位移值看作是儀器的偏心誤差，而對各交會方向施加儀器的歸的偏心誤差，而對各交會方向施加儀器的歸心該正，

43、然后利用改正后的方向值來計算觀心該正，然后利用改正后的方向值來計算觀測點的實際位移量。測點的實際位移量。 五、五、基準(zhǔn)線端點位移對變形值的影響基準(zhǔn)線端點位移對變形值的影響 2.6 2.6 視準(zhǔn)線法視準(zhǔn)線法測量水平位移測量水平位移第58頁/共140頁 在基準(zhǔn)線端點在基準(zhǔn)線端點A A安置激光器，瞄準(zhǔn)安置激光器，瞄準(zhǔn)B B點發(fā)射激光束，得到一條紅色可見光基準(zhǔn)線；點發(fā)射激光束，得到一條紅色可見光基準(zhǔn)線； 在變形觀測點上安置活動覘牌，將覘牌移至激光基準(zhǔn)線，直接讀取游標(biāo)讀數(shù)，得到在變形觀測點上安置活動覘牌，將覘牌移至激光基準(zhǔn)線，直接讀取游標(biāo)讀數(shù)，得到P Pii點偏離值。點偏離值。 Pi iA B Si一、

44、一、激光準(zhǔn)直測量的基本原理激光準(zhǔn)直測量的基本原理 2.7 2.7 激光準(zhǔn)直測量激光準(zhǔn)直測量1 1激光經(jīng)緯儀準(zhǔn)直測量激光經(jīng)緯儀準(zhǔn)直測量 (與活動覘牌法類似與活動覘牌法類似) 第59頁/共140頁一、一、激光準(zhǔn)直測量的基本原理激光準(zhǔn)直測量的基本原理 2.7 2.7 激光準(zhǔn)直測量激光準(zhǔn)直測量1 1激光經(jīng)緯儀準(zhǔn)直測量激光經(jīng)緯儀準(zhǔn)直測量(與活動覘牌法類似與活動覘牌法類似) 在基準(zhǔn)線兩端安置激光器點光源和探測器，在觀測點上安置波帶板。當(dāng)激光束照滿波帶板時產(chǎn)生干涉，就會在光源和波帶板連線的延長線上在基準(zhǔn)線兩端安置激光器點光源和探測器，在觀測點上安置波帶板。當(dāng)激光束照滿波帶板時產(chǎn)生干涉，就會在光源和波帶板連線

45、的延長線上Bi 點位置，形成一個亮點，并被點位置，形成一個亮點，并被B點探測器測定。點探測器測定。 iABiiSS Pi Bi i iA Si B SAB2 2波帶板激光準(zhǔn)直測量波帶板激光準(zhǔn)直測量(三點法激光準(zhǔn)直三點法激光準(zhǔn)直) 第60頁/共140頁 實際工作中每個觀測點的波帶板都必須計算其通光半徑，專門定制。在基準(zhǔn)線上每次只能放置一個波帶板觀測一個點。可采用自動起落裝置，由計算機控制。實際工作中每個觀測點的波帶板都必須計算其通光半徑，專門定制。在基準(zhǔn)線上每次只能放置一個波帶板觀測一個點?？刹捎米詣悠鹇溲b置，由計算機控制。一、一、激光準(zhǔn)直測量的基本原理激光準(zhǔn)直測量的基本原理 2.7 2.7 激

46、光準(zhǔn)直測量激光準(zhǔn)直測量1 1激光經(jīng)緯儀準(zhǔn)直測量激光經(jīng)緯儀準(zhǔn)直測量(與活動覘牌法類似與活動覘牌法類似) 2 2波帶板激光準(zhǔn)直測量波帶板激光準(zhǔn)直測量(三點法激光準(zhǔn)直三點法激光準(zhǔn)直) 第61頁/共140頁二、激光二、激光基準(zhǔn)線的基準(zhǔn)線的不同布設(shè)方法不同布設(shè)方法 2.7 2.7 激光準(zhǔn)直測量激光準(zhǔn)直測量 實際工作中，由于場地條件的限制，可采用不同的基準(zhǔn)線布設(shè)方法。例如：基線端點實際工作中，由于場地條件的限制，可采用不同的基準(zhǔn)線布設(shè)方法。例如：基線端點A A和和B B往往不能安置儀器，或點位本身也可能產(chǎn)生移動，此時為測定往往不能安置儀器，或點位本身也可能產(chǎn)生移動，此時為測定i i點偏離直線點偏離直線AB

47、AB的偏離值的偏離值i，可在可在ABAB的延長線上安置激光器和自動跟蹤探測器。的延長線上安置激光器和自動跟蹤探測器。 在在MM點安置激光器（點安置激光器（M偏離偏離AB線線m），），N N點為自動探測器的零點點為自動探測器的零點( (N偏離偏離AB線線n) )。分別在。分別在A、B和和 i上上逐次安置相應(yīng)焦距的波帶板，探測器將會在逐次安置相應(yīng)焦距的波帶板，探測器將會在ABAB的垂直方向上自動尋找光束通過波帶板后形成的亮點，而顯示出亮點中心到的垂直方向上自動尋找光束通過波帶板后形成的亮點，而顯示出亮點中心到N N點的距離點的距離A、B和和i。第62頁/共140頁 A B m M i A SA i

48、 B Si n SB i N L1 1偏離值的計算偏離值的計算 二、激光二、激光基準(zhǔn)線的基準(zhǔn)線的不同布設(shè)方法不同布設(shè)方法 2.7 2.7 激光準(zhǔn)直測量激光準(zhǔn)直測量第63頁/共140頁1 1偏離值的計算偏離值的計算 A B m M i A SA i B Si n SB i N LBAABBAiAABABABBiiSSLSSSSSSSSLS)(二、激光二、激光基準(zhǔn)線的基準(zhǔn)線的不同布設(shè)方法不同布設(shè)方法 第64頁/共140頁若令若令m=0，n=B，就得到第二種布設(shè)形式，即把激光器放在基點，就得到第二種布設(shè)形式，即把激光器放在基點A上，上， iABiiSS Pi Bi i iA Si B SAB2 2不

49、同布設(shè)方法偏離值計算的轉(zhuǎn)換關(guān)系不同布設(shè)方法偏離值計算的轉(zhuǎn)換關(guān)系 BAABBAiAABABABBiiSSLSSSSSSSSLS)()(iBiiLS若若激光器在基點激光器在基點A上，上，B點放置探測器，即得到：點放置探測器，即得到： 二、激光二、激光基準(zhǔn)線的基準(zhǔn)線的不同布設(shè)方法不同布設(shè)方法 第65頁/共140頁 自從二十世紀(jì)六十年代末，波帶板激光準(zhǔn)直成功地應(yīng)用于美國斯坦福加速器之后，作為自從二十世紀(jì)六十年代末，波帶板激光準(zhǔn)直成功地應(yīng)用于美國斯坦福加速器之后，作為“精密定線精密定線”的一種行之有效的方法已受到了普遍的重視。的一種行之有效的方法已受到了普遍的重視。 據(jù)有關(guān)資料報道，波帶板激光準(zhǔn)直的精度

50、能夠滿足現(xiàn)代精密工程測量的要求，可達(dá)據(jù)有關(guān)資料報道，波帶板激光準(zhǔn)直的精度能夠滿足現(xiàn)代精密工程測量的要求，可達(dá)1010-6-6的直線度。的直線度。 但在露天條件下實施，例如在水電大壩的壩頂、大型橋梁的橋面或橋墩上進(jìn)行水平位移觀測，由于受到外界多方面因素的影響，容易導(dǎo)致激光束產(chǎn)生偏折、漂移、抖動等長短周期的系統(tǒng)誤差和偶然誤差，從而降低觀測的精度。但在露天條件下實施，例如在水電大壩的壩頂、大型橋梁的橋面或橋墩上進(jìn)行水平位移觀測，由于受到外界多方面因素的影響，容易導(dǎo)致激光束產(chǎn)生偏折、漂移、抖動等長短周期的系統(tǒng)誤差和偶然誤差，從而降低觀測的精度。2.7 2.7 激光準(zhǔn)直測量激光準(zhǔn)直測量三、波帶板激光準(zhǔn)直

51、三、波帶板激光準(zhǔn)直精度分析精度分析 第66頁/共140頁 波帶板激光準(zhǔn)直系統(tǒng)不但在制造和安裝時，不可避免地產(chǎn)生種種誤差，而且在實地施測時，還要受到外界條件的影響。波帶板激光準(zhǔn)直系統(tǒng)不但在制造和安裝時，不可避免地產(chǎn)生種種誤差，而且在實地施測時，還要受到外界條件的影響。 2.7 2.7 激光準(zhǔn)直測量激光準(zhǔn)直測量三、波帶板激光準(zhǔn)直三、波帶板激光準(zhǔn)直精度分析精度分析 1 1誤差來源和精度分析誤差來源和精度分析（1）波帶板調(diào)零和置中誤差 波帶板幾何中心位于插桿的中心線上的檢驗校正。使用DS1級以上的經(jīng)緯儀（或全站儀）的豎絲嚴(yán)格與波帶板中心重合的方法進(jìn)行檢校。 若設(shè)經(jīng)緯儀照準(zhǔn)誤差為60”/40，校正距離s

52、=6米，則校正后的精度為：5206261 . 04006 mmsm第67頁/共140頁（1）波帶板調(diào)零和置中誤差 波帶板是利用強制對中桿安置在測點上的。插桿和插座的連接部分，可以是圓柱形或圓錐形。盡管采用膨脹系數(shù)相同的金屬精密制成，但仍存在加工誤差，造成波帶板中心與測點中心不一致，給測量成果帶來誤差。 根據(jù)機械加工精度分析，這種誤差一般可限制在0.10.2mm范圍內(nèi)。（2）波帶板強制對中誤差2.7 2.7 激光準(zhǔn)直測量激光準(zhǔn)直測量三、波帶板激光準(zhǔn)直三、波帶板激光準(zhǔn)直精度分析精度分析 1 1誤差來源和精度分析誤差來源和精度分析第68頁/共140頁三、波帶板激光準(zhǔn)直三、波帶板激光準(zhǔn)直精度分析精度分

53、析 1 1誤差來源和精度分析誤差來源和精度分析 激光在大氣中傳輸，由于受到大氣湍流（溫度、濕度和氣壓的變化）的影響，將產(chǎn)生抖動、漂移，給光斑的接收帶來困難，引起讀數(shù)誤差。 據(jù)中國科學(xué)院安徽光機所的實驗表明：在一般大氣條件下，激光的漂移量統(tǒng)計分布服從正態(tài)隨機分布（短周期誤差）。 武漢大學(xué)（原武漢測繪科技大學(xué)）利用自行設(shè)計帶有自動跟蹤裝置的波帶板激光準(zhǔn)直儀進(jìn)行實驗，表明在500m測線上取十次讀數(shù)平均值，計算的探測器讀數(shù)引起的測點中誤差為0.1mm。 （3）大氣湍流影響和接收器讀數(shù)誤差第69頁/共140頁2.7 2.7 激光準(zhǔn)直測量激光準(zhǔn)直測量三、波帶板激光準(zhǔn)直三、波帶板激光準(zhǔn)直精度分析精度分析 1

54、 1誤差來源和精度分析誤差來源和精度分析（4）激光束漂移和光束照準(zhǔn)誤差 點光源通過發(fā)射器的處理，形成足夠發(fā)散的高斯光束。此光束在波帶板上形成光斑，其中心應(yīng)與波帶板中心重合。 但由于各測點設(shè)置時不可能嚴(yán)格在一條直線上，以及激光漂移、點位的移動等原因，必然會造成光束的照準(zhǔn)誤差。 為了使這種誤差的影響最小，必須使光束足夠發(fā)散。但發(fā)散過大，能量損失就大，造成光強太弱也會影響接收器的探測靈敏度，增大讀數(shù)誤差。第70頁/共140頁2.7 2.7 激光準(zhǔn)直測量激光準(zhǔn)直測量三、波帶板激光準(zhǔn)直三、波帶板激光準(zhǔn)直精度分析精度分析 1 1誤差來源和精度分析誤差來源和精度分析（4）激光束漂移和光束照準(zhǔn)誤差 建議：選擇

55、的光束發(fā)散度使得光束在最近一塊波帶板上光斑的直徑為該板最大通光孔徑的3倍為宜。 實驗證明：在離光源最近的觀測點安置配有類似于活動覘牌裝置的波帶板，在較短的時間內(nèi)，測出當(dāng)波帶板偏移時的準(zhǔn)直數(shù)據(jù)，歸算到測點上進(jìn)行比較后，得到最大誤差是0.3mm。 若在該項誤差中，除去接收器讀數(shù)誤差和移動覘牌的誤差，可認(rèn)為由光束照準(zhǔn)和漂移造成的測量誤差應(yīng)小于0.1mm，能滿足準(zhǔn)直精度的要求。 第71頁/共140頁三、波帶板激光準(zhǔn)直三、波帶板激光準(zhǔn)直精度分析精度分析 1 1誤差來源和精度分析誤差來源和精度分析（5）場地布設(shè)形式不同時準(zhǔn)直精度分析 根據(jù)上面的分析可知，在不考慮溫度梯度的影響時，用波帶板激光準(zhǔn)直的方法，測

56、定測點偏離值的中誤差約為：m=0.32mm。由公式：BAABBAiAABABABBiiSSLSSSSSSSSLS)(222222)()()()(iABimLSmSSLSSSmSSLSSSmiABiBAABAiB得到激光準(zhǔn)直法測量點位偏離值的中誤差公式：第72頁/共140頁1 1誤差來源和精度分析誤差來源和精度分析（5）場地布設(shè)形式不同時準(zhǔn)直精度分析 因為：m=0.32mm，將下面三式代入上面公式：222222)()()()(iABimLSmSSLSSSmSSLSSSmiABiBAABAiBmSLmAAmSLmBBmSLmii1)()()(222ABiAiBSSSSSSmmi得到：激光準(zhǔn)直法測量

57、點位偏離值的中誤差公式：第73頁/共140頁1 1誤差來源和精度分析誤差來源和精度分析（5）場地布設(shè)形式不同時準(zhǔn)直精度分析 由此可見，這種布設(shè)方法，測線中間點精度最高；而靠近兩基點附近時精度最低。 對上式求極值，得當(dāng) 時有極小值。此時：2)(BAiSSSmmmmi39. 05 . 132. 023mmmmi45. 0232. 02當(dāng)i點在A或B點上時：1)()()(222ABiAiBSSSSSSmmi第74頁/共140頁1 1誤差來源和精度分析誤差來源和精度分析（5）場地布設(shè)形式不同時準(zhǔn)直精度分析 A B m M i A SA i B Si n SB i N L 前面所介紹的是波帶板激光準(zhǔn)直點

58、位布設(shè)的一般方案，如下圖所示。第75頁/共140頁 A B i i B Si SB L i N 1 1誤差來源和精度分析誤差來源和精度分析（5）場地布設(shè)形式不同時準(zhǔn)直精度分析若把點光源移至基點A上，計算偏離值的公式為：用上面同樣的分析方法可得出：當(dāng)i在A點時： mmmmi32. 0當(dāng)i在中間點時： mmmmi36. 045當(dāng)i在B點時： mmmmi45. 02)(iBiiLS第76頁/共140頁2.7 2.7 激光準(zhǔn)直測量激光準(zhǔn)直測量三、波帶板激光準(zhǔn)直三、波帶板激光準(zhǔn)直精度分析精度分析 1 1誤差來源和精度分析誤差來源和精度分析2大氣折光的影響及溫度梯度改正大氣折光的影響及溫度梯度改正 由費馬

59、最短光程原理得到，光束在大氣中傳輸，在水平方向上將形成一條曲線。該曲線上任一點的曲率為：YX折12OS式中：P為氣壓，T為溫度，n0為標(biāo)準(zhǔn)折射率。 dt/dy為溫度梯度的水平分量/m。dydtTPn20) 1(36. 01第77頁/共140頁三、波帶板激光準(zhǔn)直三、波帶板激光準(zhǔn)直精度分析精度分析 1 1誤差來源和精度分析誤差來源和精度分析2大氣折光的影響及溫度梯度改正大氣折光的影響及溫度梯度改正 YX折12OSSSdxxSdxxSS020111tan1)(1tan由此可得出激光束受水平方向大氣折光影響而產(chǎn)生得偏離折為：SdxxSS011)(tan折dydtTPn20) 1(36. 01第78頁/

60、共140頁 y 1 2 i B A 2 x vi i Si B1 L B22大氣折光的影響及溫度梯度改正大氣折光的影響及溫度梯度改正 如下圖所示，A點發(fā)出的光束通過i點波帶板時，已有一個偏角2，其在接收器B點的影響為：iSiiidxxSSLSLBB0211tan)(總的折光影響為：LSSiiiiidxxLdxxSSLBBBBBB1)(102112第79頁/共140頁 y 1 2 i B A 2 x vi i Si B1 L B22大氣折光的影響及溫度梯度改正大氣折光的影響及溫度梯度改正 歸算到觀測點i上，此時i點的實際偏移量為：此時大氣折光改正數(shù)vi 為 ：LSSiiiiidxxLdxxSSL