變形觀測-土木2-2

1、2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系1變形觀測與數(shù)據(jù)處理第第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主講教師：高飛2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系2第第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 2.1 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 2.2 垂直位移觀測垂直位移觀測 2.3 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. 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.

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2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系3 工程（構(gòu)）建筑物的變形觀測方法很久以工程（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，即來一直將其分為兩大類，即垂直位移觀測和水垂直位移觀測和水平位移觀測平位移觀測。但隨著對變形觀測理論和方法的。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)這種分類方法很難研究不斷深入，越來越發(fā)現(xiàn)這種分類方法很難涵蓋所有的變形測量工作。涵蓋所有的變形測量工作。 現(xiàn)行現(xiàn)

3、行建筑變形測量規(guī)程建筑變形測量規(guī)程根據(jù)工程建筑根據(jù)工程建筑物的主要變形性質(zhì)、并顧及工程設(shè)計和施工的物的主要變形性質(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習(xí)慣用語，將變形觀測方法分成沉降觀測和位沉降觀測和位移觀測移觀測兩大類。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 2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系4 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，主要包括建建筑物（基礎(chǔ)）沉降觀測、基坑回彈測量、地基筑物（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土分層沉降和建筑場地的沉降觀測等。等。 位

4、移觀測包括位移觀測包括水平位移觀測、建筑物主體水平位移觀測、建筑物主體傾斜觀測、撓度和裂縫觀測、日照變形、風(fēng)振傾斜觀測、撓度和裂縫觀測、日照變形、風(fēng)振變形以及場地滑坡觀測變形以及場地滑坡觀測等。等。 本節(jié)介紹本節(jié)介紹水平位移觀測的相關(guān)內(nèi)容水平位移觀測的相關(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 2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系5 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，水平的測量原則，水平位移觀測也不例外。位移觀測也不例外。 根

5、據(jù)工作現(xiàn)場的實際情況和觀測條件，選定控制根據(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)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，條件，確定具體水平位移觀測方法和觀測程序，定期定期觀測（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?；奈灰屏亢臀灰扑俣鹊取?2.4 2.

6、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 2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系62.4 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 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，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，按不同的用途變形觀測使用的測量標(biāo)志可分為三類，即：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）變形點又稱變形觀測點）變形點又稱變形觀測點（2 2）工作基點

7、即測量控制點）工作基點即測量控制點（包括聯(lián)測點或定向點）（包括聯(lián)測點或定向點）（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)。何布設(shè)等，是變形監(jiān)測工作中的一個重要的環(huán)節(jié)。 2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系72.4 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 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)

8、點形成的測量控制網(wǎng)稱為基準(zhǔn)網(wǎng)。需定由基準(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。期復(fù)測，目的是檢核基準(zhǔn)點本身的穩(wěn)定性。 2 2變形網(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：變形網(wǎng)可分為：相對網(wǎng)和絕對網(wǎng)相對網(wǎng)和絕對網(wǎng)兩種。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)。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 20

9、22年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系82.4 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 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 由于水平位移監(jiān)測網(wǎng)精度高，長期重復(fù)觀測，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

10、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2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系92.4 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 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)志體平面基準(zhǔn)點、工作基點必須長期穩(wěn)定：平面基準(zhǔn)點、工作基點必須長期穩(wěn)定：遠離或深埋遠離或深埋。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

11、線傳遞式標(biāo)志（三）光線傳遞式標(biāo)志2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系10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2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系11（1 1）有水倒錘）有水倒錘（2 2）無水倒錘）無水倒錘2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系12無水倒錘無水倒錘光線傳遞式標(biāo)志光線傳遞式標(biāo)志2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系132.4 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 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

12、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。2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系14各類照準(zhǔn)標(biāo)牌標(biāo)志各類照準(zhǔn)標(biāo)牌標(biāo)志2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系15各類照準(zhǔn)標(biāo)牌標(biāo)志各類照準(zhǔn)標(biāo)牌標(biāo)志2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系16標(biāo)

13、牌標(biāo)志角形標(biāo)志或懸臂標(biāo)志2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系17 事實上，針對工業(yè)與民用建筑的單純水平位移觀事實上，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，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）對其進行水平位移觀測顯得尤其重要。連續(xù)觀測）對其進行水平位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

14、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。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 2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系18 水平位移測量技術(shù)主要有：水平位移測量技術(shù)主要有： 1地面監(jiān)測技術(shù)；地面監(jiān)測技術(shù)； 2攝影

15、測量方法；攝影測量方法； 3空間測量技術(shù)；空間測量技術(shù)； 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 2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系19一、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、測距儀、利用常規(guī)精密測量儀器（如精密經(jīng)緯儀、測距儀、全站儀等）測量變形點的角度或邊長的變化，求算水平全站儀等）測量變形點的角度或邊長的變化，求算水平位移。位移。優(yōu)點是：簡便、靈活、精度高、便于檢核等。優(yōu)點是：簡便、靈活、精度高、便于檢核等。 主要方法有：主要方法有： 1交會法（角度交會、距離

16、交會等）；交會法（角度交會、距離交會等）； 2極坐標(biāo)法；極坐標(biāo)法； 3自由設(shè)站法；自由設(shè)站法； 4邊角網(wǎng)法；邊角網(wǎng)法； 5基準(zhǔn)線法（包括測小角法、準(zhǔn)直法、引張線法等）基準(zhǔn)線法（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 2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系20一、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觀測墩上，由計算機控制按擬定的觀測順序遙測各變

17、形點，自動觀測、記錄、計算。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基準(zhǔn)站；基準(zhǔn)站； 2基準(zhǔn)點（或工作基點）；基準(zhǔn)點（或工作基點）； 3變形點（一般在待測物體上固定安置反光鏡）變形點（一般在待測物體上固定安置反光鏡） 4控制中心（包括計算機軟硬件、通訊設(shè)備等）控制中心（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 2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系21一、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)

18、概述 2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系22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)港口灣大壩全自動變形監(jiān)測系統(tǒng)2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系23一、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（測量機器每次觀測時，將全自動全站儀（測量機器人）強制對中安置在觀測墩上，由全自動全站人）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)各變形點，自動儀按擬定的觀測順序自動照準(zhǔn)各變形點，自動觀測、

19、記錄、計算。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 2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系24一、地面監(jiān)測方法一、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、傾斜儀測量和深部測主要包括應(yīng)變測量、傾斜儀測量和深部測斜儀測量等。斜儀測量等。 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 基準(zhǔn)線法基準(zhǔn)線法一般歸入一般歸入地面監(jiān)測地面監(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2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系25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2022年4月2

20、0日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系26一、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筑物軸線或平行于建筑軸線的固定不變的鉛直平面為固定不變的鉛直平面為基準(zhǔn)面基準(zhǔn)面，并以此為根據(jù)測定建筑物的水平位移。，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2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系27一、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

21、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)線法進行水平位移觀測的主要問題：視準(zhǔn)線法進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)計測量精密設(shè)計測量標(biāo)志點的照準(zhǔn)覘牌標(biāo)志點的照準(zhǔn)覘牌 (2) (2) 選擇良好的觀選擇良好的觀測時段測時段, ,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2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系28一、視準(zhǔn)線法測量原理一、視準(zhǔn)線法測量原理 活動覘牌法又稱移動活動覘牌法又稱移動覘牌法，是利用直接安覘牌法，是利

22、用直接安置在觀測點上的移動覘置在觀測點上的移動覘牌來測量偏離值。牌來測量偏離值。 移動覘牌讀數(shù)尺上最移動覘牌讀數(shù)尺上最小分劃為，利用小分劃為，利用游標(biāo)可以讀到游標(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. 活動覘牌法活動覘牌法 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 Pi iA B Si2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系29一、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 1. 活動覘牌法活動覘牌法 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 Pi iA B Si2022年4月20

23、日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系30一、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 1. 活動覘牌法活動覘牌法 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 具體測量時，將視準(zhǔn)儀具體測量時，將視準(zhǔn)儀或或 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)絲并讀數(shù)；上述重復(fù)4 4次為一測回。共觀測次為一測回。共觀測2 24

24、 4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 Pi i點，按距離長點，按距離長短加權(quán)平均作為最后結(jié)果。短加權(quán)平均作為最后結(jié)果。2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系31一、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。之間所夾的微小角度，并按下式計算偏離值。 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 i

25、iistan 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2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系32一、視準(zhǔn)線法測量原理一、視準(zhǔn)線法測量原理 激光準(zhǔn)直法是由激光束建激光準(zhǔn)直法是由激光束建立基準(zhǔn)線的方法，根據(jù)其立基準(zhǔn)線的方法，根據(jù)其測定偏離值的原理不同，測定偏離值的原理不同，又可分為激光經(jīng)緯儀準(zhǔn)直又可分為激光經(jīng)緯儀準(zhǔn)直與波帶板激光準(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 ( (與活動覘牌法類似與活動覘牌法類似) ) 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

26、B Si1. 活動覘牌法活動覘牌法 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2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系33一、視準(zhǔn)線法測量原理一、視準(zhǔn)線法測量原理 (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) ) 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 Bi i iA Si B SAB1. 活動覘牌法活動覘牌法 3. 激光準(zhǔn)直法激光準(zhǔn)直法 在基準(zhǔn)線兩端安置激光器在基準(zhǔn)線兩端安置激光器點光源和探測器，在觀測點點光源和探測器，在觀測點上安置波帶板。當(dāng)激光束照上安置波帶板。當(dāng)激光

27、束照滿波帶板時產(chǎn)生干涉，就會滿波帶板時產(chǎn)生干涉，就會在光源和波帶板連線的延長在光源和波帶板連線的延長線上的線上的B Bi位置形成一個亮點，位置形成一個亮點，被被B B點探測器測定。點探測器測定。 iABiiSS2.6 2.6 視準(zhǔn)線法視準(zhǔn)線法測量水平位移測量水平位移2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系34 激光準(zhǔn)直儀激光準(zhǔn)直儀2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系35(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2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系36一、視準(zhǔn)線法測量原理

28、一、視準(zhǔn)線法測量原理 在兩端工作基點在兩端工作基點A A、B B上用重錘拉緊一直徑約上用重錘拉緊一直徑約0.6mm0.6mm1.2mm1.2mm的不銹鋼的不銹鋼絲建立基準(zhǔn)線，測定中絲建立基準(zhǔn)線，測定中間各觀測點的偏離值。間各觀測點的偏離值。 三測回觀測平均值的三測回觀測平均值的精度可達精度可達0.03mm0.03mm。 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. 活動覘牌法活動覘牌法 3. 激光準(zhǔn)直法激光準(zhǔn)直法 4. 引張線法引張線法 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2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系3

29、7引張線法的基本原理引張線法的基本原理 2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系38引張線法的基本原理引張線法的基本原理 2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系39 1. .對對距離距離的測量精度要求的測量精度要求 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 Si20

30、22年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系40 1. .對對距離距離的測量精度要求的測量精度要求 假設(shè)假設(shè)i=0.5，i i40 ，則，則三、測小角法的精度要求三、測小角法的精度要求 iSiimm16. 3iiSsmmii16. 3iiSiimSm16. 32531iSSmKi 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：20001K2.6 2.6 視準(zhǔn)線法視準(zhǔn)線法測量水平位移測量水平位移2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系41 1. .對對距離距離的測量精度要求的測量

31、精度要求 因?qū)嶋H工作中的測距誤差非常小，故略去中誤差公因?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：式右邊第二項后，即可得： 三、測小角法的精度要求三、測小角法的精度要求 222222211iiiSiimmSm觀測小角度時主要誤差來源為照準(zhǔn)誤差，由誤差傳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：播定律可求得： 2. .對對角度角度的測量精度要求的測量精度要求 iSmmiivmmv06 vSmSmivii06 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2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系42 設(shè)測站至觀測點的水平距離設(shè)測站

32、至觀測點的水平距離S=200m，測定偏離值的，測定偏離值的精度為精度為m m=0.5mm=0.5mm。現(xiàn)用望遠鏡放大倍數(shù)為?，F(xiàn)用望遠鏡放大倍數(shù)為40倍的倍的DJ1級經(jīng)緯儀進行觀測，那么小角度應(yīng)觀測幾個測回？級經(jīng)緯儀進行觀測，那么小角度應(yīng)觀測幾個測回？ 三、測小角法的精度要求三、測小角法的精度要求 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. 角度角度測回數(shù)測回數(shù)n的確定的確定 25 . 05 . 01000200520626 mSMsSmm2.6 2.6 視準(zhǔn)線法視準(zhǔn)線法測量水平位移測量水平位移2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系43小角度觀測一測回的中誤差小角

33、度觀測一測回的中誤差 三、測小角法的精度要求三、測小角法的精度要求 所以要使小角度達到規(guī)定的精度，則小角度觀測所以要使小角度達到規(guī)定的精度，則小角度觀測的測回數(shù)的測回數(shù)n n應(yīng)滿足應(yīng)滿足 3. 角度角度測回數(shù)測回數(shù)n的確定的確定 25 . 05 . 01000200520626 mSM5 . 14006 vmmnmM3 . 852. 05 . 12222Mmn取取測回9n2.6 2.6 視準(zhǔn)線法視準(zhǔn)線法測量水平位移測量水平位移2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系44一、視準(zhǔn)線法測量原理一、視準(zhǔn)線法測量原理 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

34、 2. 后方交會法后方交會法 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 2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系45 1. .三角測量法三角測量法 建立一短邊的三角網(wǎng)，建立一短邊的三角網(wǎng)，起算點起算點M M、N N選擇在變選擇在變形區(qū)域以外形區(qū)域以外; ;基準(zhǔn)線的端點基準(zhǔn)線的端點A A、B B包包括在此三角網(wǎng)中括在此三角網(wǎng)中; ;定期的對此三角網(wǎng)進定期的對此三角網(wǎng)進行觀測，求出端點的行觀測，求出端點的位移值。位移值。 四、基準(zhǔn)線端點的檢核四、基

35、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2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系46 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，分別埋置兩的兩端，分別埋置兩組穩(wěn)定的已知點組穩(wěn)定的已知點1 1、2 2、3 3和和4 4、5 5、6 6； 利用后方交會的原利用后方交會的原理求出端點理求出端點A A、B B的位的位移值。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2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院

36、測量工程系47 2. .后方交會法后方交會法 假定假定X X軸方向，及軸方向，及A2A2邊邊方位角方位角A2A2 ； 實測實測、角，解下角，解下列方程組，求得列方程組，求得A A點坐標(biāo)。點坐標(biāo)。四、基準(zhǔn)線端點的檢核四、基準(zhǔn)線端點的檢核 X 2 3 1 A )360tan()()tan()(tan)(233211222AAAAAAAAAxXyYxXyYxXyY2.6 2.6 視準(zhǔn)線法視準(zhǔn)線法測量水平位移測量水平位移2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系48 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的延的延長線上，選擇地基穩(wěn)長線上，選擇地基穩(wěn)定處設(shè)置觀測點定處

37、設(shè)置觀測點C C和和D D，以形成檢核基準(zhǔn)線。以形成檢核基準(zhǔn)線。用此線來檢核端點在用此線來檢核端點在垂直于軸線方向上的垂直于軸線方向上的位移，對觀測值進行位移，對觀測值進行修正。修正。 四、基準(zhǔn)線端點的檢核四、基準(zhǔn)線端點的檢核 C D A B 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2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系49 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)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)

38、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2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系50 對于基準(zhǔn)線觀測，如圖所示，當(dāng)端點、由于對于基準(zhǔn)線觀測，如圖所示，當(dāng)端點、由于本身位移而變動到了本身位移而變動到了 、時，則對時，則對P P點進行觀測點進行觀測所得到的偏離值不再是所得到的偏離值不再是L L

39、i i，而變成了，而變成了L Li i 。 （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2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系51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 SABbbaSSLLA

40、BiBiii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 2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系52P 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 2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系53假設(shè)假設(shè)P Pi i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

41、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 : :（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 2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系54假設(shè)假設(shè)P Pi i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 : :iiBABiiiiiLSSbabLLLd00因觀測點至基準(zhǔn)線端因觀測點至基準(zhǔn)線

42、端點距離為一常數(shù)，令點距離為一常數(shù)，令 ABiBiSSK 故上式寫成：故上式寫成： iiiiiLbKaKLd01（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)線端點位移對變形值的影響 2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系55得得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 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mKKmmiidiiiiiiLbKaKLd01222222201iiLbi

43、aiLidmmKmKmm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)線端點位移對變形值的影響 2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系56P 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行分析：對上述中誤差計算公式進行分析：（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mKK

44、mmiidi222212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 2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系57( (三三) )觀測點位移值的精度觀測點位移值的精度 對基準(zhǔn)線法的精度進行分析：對基準(zhǔn)線法的精度進行分析：（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

45、響越大。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。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 2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系58需要說明的問題：需要說明的問題： 以上分析、計算的基準(zhǔn)線端點位移對變以上分析、計算的基準(zhǔn)線端點位移對變形觀測值的影響

46、，主要針對基準(zhǔn)線法而言；形觀測值的影響，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)工作基點）產(chǎn)生位移時，可以將測站點的位移值看作是儀生位移時，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器的偏心誤差，而對各交會方向施加儀器的歸心該正，然后利用改正后的方向值來計算歸心該正，然后利用改正后的方向值來計算觀測點的實際位移量。觀測點的實際位移量。 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2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系59 在基準(zhǔn)線

47、端點在基準(zhǔn)線端點A A安置激安置激光器，瞄準(zhǔn)光器，瞄準(zhǔn)B B點發(fā)射激光點發(fā)射激光束，得到一條紅色可見光束，得到一條紅色可見光基準(zhǔn)線；基準(zhǔn)線； 在變形觀測點上安置活在變形觀測點上安置活動覘牌，將覘牌移至激光動覘牌，將覘牌移至激光基準(zhǔn)線，直接讀取游標(biāo)讀基準(zhǔn)線，直接讀取游標(biāo)讀數(shù)，得到數(shù)，得到P Pi i點偏離值。點偏離值。 Pi iA B Si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) 2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系60一、一、激光準(zhǔn)直測量的

48、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)線兩端安置激光器在基準(zhǔn)線兩端安置激光器點光源和探測器，在觀測點點光源和探測器，在觀測點上安置波帶板。當(dāng)激光束照上安置波帶板。當(dāng)激光束照滿波帶板時產(chǎn)生干涉，就會滿波帶板時產(chǎn)生干涉，就會在光源和波帶板連線的延長在光源和波帶板連線的延長線上線上B Bi點點位置，形成一個亮位置，形成一個亮點，并被點，并被B 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

49、準(zhǔn)直三點法激光準(zhǔn)直) 2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系61一、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) 實際工作中每個觀測點的波帶板都必須計算其通光半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。在激光基準(zhǔn)線上每次只能放置一個波帶徑，專門定制。在激光基準(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。板觀測一個點。可采用自動起落裝置，由計算機控制。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

50、三點法激光準(zhǔn)直) 2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系62二、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 實際實際工作中工作中，由于由于場地條件場地條件的限制，可采用不同的限制，可采用不同的基準(zhǔn)線布設(shè)方法。例如：的基準(zhǔn)線布設(shè)方法。例如：基線端點基線端點A A和和B B往往不能往往不能安置儀器，或點位本身也可能產(chǎn)生移動，此時為測安置儀器，或點位本身也可能產(chǎn)生移動，此時為測定定i i點偏離直線點偏離直線ABAB的偏離值的偏離值ii，可在，可在ABAB的延長線上的延長線上安置激光器和自動跟蹤探測器。安置激光器和自動跟蹤探測器。

51、 在在M M點安置激光器（點安置激光器（M M偏離偏離ABAB線線mm），），N N點為自動點為自動探測器的零點探測器的零點(N(N偏離偏離ABAB線線nn) )。分別在。分別在A A、B B和和i 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的垂的垂直方向上自動尋找光束通過波帶板后形成的亮點，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而顯示出亮點中心到N N點的距離點的距離AA、BB和和i i。2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系63 A B m M i A SA i B Si n SB i N L1 1

52、偏離值的計算偏離值的計算 2.7 2.7 激光準(zhǔn)直測量激光準(zhǔn)直測量二、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 2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系641 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 2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系65若令若令m=0，n=B，就得到，就得到第二種布設(shè)形式，即把激光第二種布設(shè)形式，即把激光器放在基點器放在基點A上，上， iABiiSS

53、Pi Bi i iA Si B SAB2 2不同布設(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若激光器在基點若激光器在基點A上，上，B點點放置探測器，即得到：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 2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系66 自從二十世紀(jì)六十年代末，波帶板激光準(zhǔn)直成功自從二十世紀(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

54、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)直的精度能夠滿據(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，可達足現(xiàn)代精密工程測量的要求，可達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、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行水平位移觀測，由于大型橋梁的橋面或橋墩上進行水平位移觀測，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

55、精度。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)直三、波帶板激光準(zhǔn)直精度分析精度分析 2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系67波帶板激光準(zhǔn)直系統(tǒng)不但在制造和安裝時，不可避波帶板激光準(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。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

56、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行檢校。 若設(shè)經(jīng)緯儀照準(zhǔn)誤差為60”/40，校正距離s=6米，則校正后的精度為：5206261 . 04006 mmsm2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系682.7 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

57、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2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系69三、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 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)直儀進行實驗，表明在500m測線上取十

58、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2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系702.7 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 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

59、，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。2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系712.7 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

60、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。 2022年4月20日星期三 合肥工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院測量工程系722.7 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（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