第二章+變形觀測方法課件

1、第二章 變形監(jiān)測方法主要內(nèi)容： 2.1 水平位移監(jiān)測方法 2.2 垂直位移監(jiān)測方法 2.3 內(nèi)部變形監(jiān)測方法 2.4 變形監(jiān)測方法的選擇掌握各種方法的特點。河南城建學院測繪與城市空間信息系 （1）常規(guī)大地測量方法 （2）基準線法 （3）專用測量法 （4）GPS測量法 （5）攝影測量法2.1 水平位移監(jiān)測方法河南城建學院測繪與城市空間信息系2.1.1 常規(guī)大地測量方法地面監(jiān)測方法主要是指用常規(guī)測量儀器(經(jīng)緯儀、測距儀、水準儀、全站儀)測量角度、邊長和高程的變化來測定變形量，它們是目前變形監(jiān)測的主要手段。極坐標法、交會法監(jiān)測變形體的二維（X、Y方向）水平位移；精密導線法。河南城建學院測繪與城市空間

2、信息系 為減少方位角的傳算誤差，提高測角效率，可采用隔點設站的辦法，減少導線點數(shù)。 1、精密導線測量 精密導線法是監(jiān)測曲線形建筑物（如拱壩等）水平位移的重要方法。由于導線的兩個端點之間不通視，無法進行方位角連測，故一般需設計倒垂線控制和校核端點的位移。2.1.1 常規(guī)大地測量方法河南城建學院測繪與城市空間信息系精密導線的轉(zhuǎn)折角測量是通過高精度經(jīng)緯儀觀測。邊長大多采用特制銦鋼尺進行丈量，也可利用高精度的光電測距儀進行測距。觀測前，應按規(guī)范的有關規(guī)定檢查儀器，在洞室和廊道中觀測時，應封閉通風口以保持空氣平穩(wěn)，觀測的照明設備應采用冷光照明，以減少折光誤差。觀測時，需分別觀測導線點標志的左右側(cè)角各一個

3、測回，并獨立進行兩次觀測，取兩次讀數(shù)中值為該方向觀測值。邊角導線的邊長一般不宜大于320m，邊數(shù)不宜多于20條，同時要求相鄰兩導線邊的長度不宜相差過大。 2.1.1 常規(guī)大地測量方法河南城建學院測繪與城市空間信息系精密導線測量2.1.1 常規(guī)大地測量方法河南城建學院測繪與城市空間信息系交會法是利用2個或3個已知坐標的工作基點，測定位移標點的坐標變化。該方法具有觀測方便、測量費用低、不需要特殊儀器等優(yōu)點，特別適用于人難以到達的變形體的監(jiān)測工作，如：滑坡體、懸崖、壩坡、塔頂、煙囪等。該方法的主要缺點是測量的精度和可靠性較低，高精度的變形監(jiān)測一般不采用此方法。該方法分為前方交會和后方交會。其中都包括

4、測角交會、測邊交會和邊角交會三種方法。 2、交會法測定建筑物的水平位移2.1.1 常規(guī)大地測量方法河南城建學院測繪與城市空間信息系計算公式： 精度估算公式： （1）測角前方交會法2.1.1 常規(guī)大地測量方法測角交會誤差橢圓：河南城建學院測繪與城市空間信息系 1. 采用這種方法時，交會角宜在60至120之間，以保證交會精度。 2. 一般來說，當圖形較好（交會角接近90）、交會邊長100m左右時，用DJ1型儀器觀測6個測回，則位移值測定中誤差將不超過1mm。 3.目前前方交會法中，除了上述的角度交會外，尚有應用光電測邊交會的，其交會角的要求同角度交會，但影響邊長精度的因素較多，其穩(wěn)定性較差。測角前

5、方交會法注意事項：2.1.1 常規(guī)大地測量方法河南城建學院測繪與城市空間信息系（2）測邊前方交會法 ， 設方位角為已知，那么： 在使用該法時應注意下列幾點：角通常應保持在60至120之間；測距要仔細，以減小測邊中誤差ma和mb；交會邊長度a和b應力求相等，且一般不宜大于600m2.1.1 常規(guī)大地測量方法河南城建學院測繪與城市空間信息系測邊交會特點： 1.測邊交會精度的變化較小，即受圖形結構的影響較小，而測角交會精度受圖形影響較大，所以測邊交會在實際工作中使用價值更好些； 2.測邊精度相對于測角交會來講更高些； 3.此外，對某些特殊變形觀測點，僅靠測角交會或者測邊交會不能滿足其精度要求時，可采

6、用邊角交會法（同時測量角度和距離），這樣可以有效提高對這些特殊觀測點的測量精度?？傊瑢τ跍y角交會、側(cè)邊交會、邊角交會三者之間的關系為： 2.1.1 常規(guī)大地測量方法河南城建學院測繪與城市空間信息系（3）后方交會計算公式： 精度估算公式： 注意：后方交會時不要使P點位于危險圓上2.1.1 常規(guī)大地測量方法河南城建學院測繪與城市空間信息系（4）自由設站法監(jiān)測建筑物的水平位移2.1.1 常規(guī)大地測量方法自由設站法=后方交會+極坐標法自由設站法常用于工作基點不便于埋設的地方，如基坑監(jiān)測。河南城建學院測繪與城市空間信息系工作基點到位移監(jiān)測點的邊長不能相差太大，應大致相等，且與監(jiān)測點大致同高，以免視線傾

7、角過大，影響測量的精度。儀器視線應離開建筑物一定距離；交會邊的視線應離地面或障礙物在1.2m以上。各期變形觀測應采用相同的測量方法、固定測量儀器、固定觀測人員； 應對目標覘牌圖案進行精心設計； 采用角度前方交會法時，應注意交會角要大于30，小于150； 為提高測量精度，有條件最好采用邊角交會法。交會法測量注意事項：2.1.1 常規(guī)大地測量方法河南城建學院測繪與城市空間信息系如圖所示， A、B為基準點，其坐標已知，p為變形點，則：點位中誤差的估算公式為： 3、全站儀三維變形監(jiān)測2.1.1 常規(guī)大地測量方法河南城建學院測繪與城市空間信息系全站儀三維定點的精度分析 設, 因采用無儀高作業(yè)法故根據(jù)誤差

8、傳播定律，得： 對于全站儀，采用盤左盤右坐標取平均，且m。=2“，ms=3+2ppmD代入上式計算， 2.1.1 常規(guī)大地測量方法河南城建學院測繪與城市空間信息系2.1.1 常規(guī)大地測量方法河南城建學院測繪與城市空間信息系視準線法激光準直法引張線法倒垂線法測小角法 活動覘牌法基準線法2.1.2 基準線法河南城建學院測繪與城市空間信息系（一）視準線法1. 測小角法2.1.2 基準線法 測小角法（測微器法）是利用精密經(jīng)緯儀精確地測出基準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 ： 河南城建學院測繪與城市空間信息系活動覘牌法同測小角法一樣，只是不測角，而是直接量出偏離值?；顒右椗?/p>

9、讀數(shù)尺上最小分劃為1mm，用游標可以讀到0.1mm。2. 活動覘牌法2.1.2 基準線法河南城建學院測繪與城市空間信息系3. 視準線法觀測的精度要求由:中誤差式： 相對于測小角來說，測量具有足夠精度的邊長比較容易，故假定：于是得出： 寫成相對誤差： 2.1.2 基準線法河南城建學院測繪與城市空間信息系偏離值的精度影響因素測角測邊照準誤差 旁折光 分段基線法觀測當采用測回法時，一測回所測小角的誤差為： 一般認為： 可以忽略 當 時，邊長的相對誤差也僅要求1/1000，通常以1/2000的精度丈量邊長就可以完全滿足其精度要求，所以在測小角中，邊長只需丈量一次，在以后的各周期觀測中，此值可以認為不變

10、。 如果要求 ，且設偏離值 ，則有，2.1.2 基準線法河南城建學院測繪與城市空間信息系當基準線（超過500m）很長時，采用分段基線法觀測。一方面為了減少旁折光的影響，對觀測時間的選擇和氣象條件要求更加嚴格；另一方面為了在基準線很長時能獲得較高的觀測精度，可以采用分段進行觀測。分段基線觀測法2.1.2 基準線法河南城建學院測繪與城市空間信息系解：將已知數(shù)值代入上述公式，可求得： 【例1】設某觀測點到端點（置鏡點）距離為100m，若要求測定偏離值的精度為試問用測小角度法觀測時，測量小角度的精度應為多少？。2.1.2 基準線法河南城建學院測繪與城市空間信息系【例2】續(xù)例1，若設倍數(shù)為40倍的DJ1

11、型精密經(jīng)緯儀觀測時，小角度至少應觀測幾個測回？ 所以要使小角度達到的測量精度，則小角度觀測的測回數(shù)n應滿足下式：由上式求得，即小角度應至少觀測6個測回。，則當采用望遠鏡放大解：先計算得小角度觀測一測回的中誤差為：2.1.2 基準線法河南城建學院測繪與城市空間信息系（二） 引張線法2.1.2 基準線法 在壩體廊道內(nèi)，利用一根拉緊的不銹鋼絲所建立的基準面來測定觀測點的偏離值的引張線法，可以不受旁折光的影響。 河南城建學院測繪與城市空間信息系引張線觀測點 引張線的端點 2.1.2 基準線法河南城建學院測繪與城市空間信息系引張線法的特點兩個端點應基本等高，中間各變形點與端點基本等高，在上面與引張線垂直

12、的方向上水平安置刻劃尺；以讀出引張線在刻劃尺上的讀數(shù)。通常觀測是從靠近端點的一個觀測點開始讀數(shù)（讀一次），一次觀測到測線的另一端觀測點為一測回，每期觀測三測回，各測回互差的限值為2mm，三測回平均值的中誤差約為 0.03mm。該方法需要不少的裝置，費用較高，但精度亦高。2.1.2 基準線法河南城建學院測繪與城市空間信息系（三） 激光準直法激光準直法根據(jù)其測定偏離值的方法不同，可分為“激光經(jīng)緯儀準直法”與“波帶板激光準直法” 。在大氣條件下，激光準直的精度一般為10-5-10-6。在真空條件下，激光準直的精度可達10-7-10-8 。激光經(jīng)緯儀2.1.2 基準線法光電探測器 激光經(jīng)緯儀準直法河南

13、城建學院測繪與城市空間信息系波帶板激光準直系統(tǒng)主要由激光器點光源、波帶板和接收靶三部分組成。2.1.2 基準線法河南城建學院測繪與城市空間信息系波帶板(a) 圓形波帶板(b) 方形波帶板波帶板的形式有圓形和方形兩種，其作用是把從激光器發(fā)出的一束單色相干光會聚成一個亮點（圓形波帶板）或十字亮線（方形波帶板），它相當于一個光學透鏡。 激光準直測量2.1.2 基準線法河南城建學院測繪與城市空間信息系常規(guī)地面監(jiān)測方法具有以下優(yōu)點1. 能夠提供變形體的變形狀態(tài)，監(jiān)控面積大，可以有效地確定變形范圍和絕對位移量；2. 觀測量組成網(wǎng)的形式可以進行測量結果的處理和精度評定；3. 靈活性大，能適用于不同結構形式的

14、變形體、不同的外界條件和不同的精度要求。而缺點是外業(yè)工作量大，作業(yè)時間長，難于實現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測及測量過程的自動化。河南城建學院測繪與城市空間信息系Leica全站儀 測量機器人（Measurement Robot,或稱測地機器人，Georobt）是一種能代替人進行自動搜索、跟蹤、辨識和精確照準目標并獲取角度、距離、三維坐標記憶影像等信息的智能型電子全站儀。它是在全站儀的基礎上集成步進馬達、CCD影像傳感器構成的視頻成像系統(tǒng)，并配置智能化的控制及應用軟件發(fā)展而成的。 圖為TCA2019，測角精度0.5秒，測距精度為1+1ppm。2.1.3 測量機器人河南城建學院測繪與城市空間信息系全站儀觀測2.1.3

15、 測量機器人河南城建學院測繪與城市空間信息系測量機器人進行自動化變形監(jiān)測一般可采用兩種方式 (1)固定式全自動持續(xù)監(jiān)測全站儀觀測2.1.3 測量機器人(2)移動式半自動變形監(jiān)測河南城建學院測繪與城市空間信息系自動極坐標差分處理的基本原理是：每一個測量周期均按極坐標的方法測量工作基點和變形測點的斜距、水平角和垂直角，將監(jiān)測站點至具有氣象條件代表性參照的工作基點測量值與其初始值相比，求得差值。由于變形觀測采用同樣的儀器和作業(yè)方法，并且工作基點均埋設在基巖上，可以認為工作基點是穩(wěn)定的，故將這一差值看作是受大氣壓力、溫度及儀器等各種因素影響的結果。 自動極坐標差分數(shù)據(jù)處理全站儀觀測2.1.3 測量機器

16、人距離的差分改正高差的差分改正角度的差分改正河南城建學院測繪與城市空間信息系 由于監(jiān)測站和工作基點建立在基巖上，可以認為它們之間的距離是穩(wěn)定不變的。兩者間的差異可以認為是因氣象條件變化引起的，按下式可求出氣象改正比例系數(shù)：經(jīng)氣象差分改正后的真實斜距為： 為了保證距離氣象改正比例系數(shù)的可靠性和準確性，實際測量工作中，應取2個以上基準點測定的距離氣象改正比例系數(shù)的中數(shù)，用于變形點距離測量的差分氣象改正。距離的差分改正全站儀觀測基準距離實測距離河南城建學院測繪與城市空間信息系測量機器人具有以下優(yōu)點1） 能夠同時全方位地觀測工程建筑物的三維位移，克服了以往平面位移監(jiān)測和垂直位移監(jiān)測分別進行的缺陷。2）

17、 可以自動進行氣象改正，克服氣象代表性誤差。由于測量都是在預定的測站和地段進行，可以較為可靠地求得大氣改正的數(shù)學模型，從而有效地提高測量精度。3）建立高精度的參考站，采用差分測量方式，可以消除和減弱各種誤差（外部的和儀器內(nèi)部的）對測量結果的影響，大幅度地提高測量的精度。4）可以實現(xiàn)連續(xù)24小時自動監(jiān)測，實時數(shù)據(jù)處理、分析、輸出，提供圖形，多點、多項目、全自動和可視化，達到亞毫米以內(nèi)的精度。5）可求得被測點的三維坐標，因此根據(jù)設計方案的要求，可作全方位的預報，包括位移、沉降、撓度、傾斜等變形監(jiān)測內(nèi)容。6）是一套相對投資省（包括設備投資和運行中的投資）、自動化程度高、可靠性強、匯報率大的現(xiàn)代化的監(jiān)

18、測方法。河南城建學院測繪與城市空間信息系缺點是：沒有多余的觀測量，測量的精度隨著距離的增長而顯著地降低，且不易發(fā)現(xiàn)粗差；各測點不同步；大變形比較難以測量；實時性較差；在惡劣的天氣，如大霧、暴風雨中不能進行工作等。測量機器人具有以下缺點河南城建學院測繪與城市空間信息系2.1.4 地面攝影測量方法 用地面攝影測量方法測定工程建筑物、構筑物、滑坡體等的變形，就是在變形體周圍選擇穩(wěn)定的點，在這些點上安置攝像機，并對變形體進行攝影，然后通過內(nèi)業(yè)量測和數(shù)據(jù)處理得到監(jiān)測點的二維或三維坐標，比較不同時刻監(jiān)測點的坐標得到它們的位移。 河南城建學院測繪與城市空間信息系攝影測量方法的優(yōu)點外業(yè)時間短，勞動強度小。視作

19、業(yè)的目的不同, 作業(yè)方法有較大的靈活性；像片信息豐富, 顯示能力客觀,能提供完全和瞬時的三維空間信息；在具有同步裝置的條件下可對動態(tài)目標進行測量；可以不需要接觸被測物體；對控制點的布設及精度要求較高,但與傳統(tǒng)的大地測量相比, 可大大減少外業(yè)工作量；像片可長期保存, 有利于檢查, 分析及對比。2.1.4 地面攝影測量方法河南城建學院測繪與城市空間信息系觀測精度低，有時不能滿足要求；各監(jiān)測點不同步；精度與變形體的形狀、大小有關；受自然地理條件限制。攝影測量方法的缺點 2.1.4 地面攝影測量方法河南城建學院測繪與城市空間信息系2.1.5 全球定位系統(tǒng)(GPS)測量技術GPS靜態(tài)觀測精度與觀測時間成

20、正比，如觀測12h，其水平精度優(yōu)于1mm，垂直精度優(yōu)于1.5mm，觀測6h，其水平精度優(yōu)于0.5mm，垂直精度優(yōu)于1mm。目前，GPS RTK的監(jiān)測精度提高到厘米水平（水平精度1cm，垂直精度2cm）。隨著GPS接收機硬件性能的提高和軟件處理技術的進步，GPS相對定位的精度從以前的107提高到109量級。進入20世紀90年代以來，由于GPS定位技術具有測站間無須通視、觀測不受氣候條件限制，可同時測定點的三維坐標，自動化程度高等特點，GPS技術逐漸成為變形監(jiān)測中的一種重要手段。河南城建學院測繪與城市空間信息系全球GPS地球動力學服務機構觀測的板塊運動速率圖2.1.5 全球定位系統(tǒng)(GPS)測量技

21、術河南城建學院測繪與城市空間信息系大壩外觀變形GPS自動化監(jiān)測系統(tǒng)2.1.5 全球定位系統(tǒng)(GPS)測量技術河南城建學院測繪與城市空間信息系GPS用于變形監(jiān)測的作業(yè)方法經(jīng)典靜態(tài)測量方法動態(tài)（RTK）測量方法。 2.1.5 全球定位系統(tǒng)(GPS)測量技術河南城建學院測繪與城市空間信息系GPS變形監(jiān)測的特點 （1）監(jiān)測站之間無需通視。（2）全天候監(jiān)測，GPS定位不受氣候條件的限制，可以在大霧、暴風雨中進行監(jiān)測。（3）可同時提供監(jiān)測點的三維位移信息。（4）GPS測定位移操作簡單、自動化程度高。（5）GPS定位速度快、精度高。2.1.5 全球定位系統(tǒng)(GPS)測量技術河南城建學院測繪與城市空間信息系思

22、考題1.測量機器人用于變形監(jiān)測的方式有哪些？有什么優(yōu)缺點？2.gps用于變形監(jiān)測的方式有哪些？有什么優(yōu)缺點？3.gps高程精度不高，為什么可以用于變形監(jiān)測？4.目前變形監(jiān)測的主要方法是什么？有什么優(yōu)缺點？河南城建學院測繪與城市空間信息系 （1）水準測量法 （2）三角高程測量方法 （3）液體靜力水準測量 （4）GPS測高法2.2 垂直位移監(jiān)測方法河南城建學院測繪與城市空間信息系 水準觀測的主要技術要求水準測量方法是高精度沉降監(jiān)測的主要方法。2.2.1 水準測量法2.2 垂直位移監(jiān)測方法河南城建學院測繪與城市空間信息系2.2.2三角高程測量法2.2 垂直位移監(jiān)測方法河南城建學院測繪與城市空間信息系

23、2.2.3 液體靜力水準測量 幾何水準測量是依據(jù)水平視線來測定兩點間高差的，而水平視線是靠水準器調(diào)平來實現(xiàn)的。若直接依據(jù)靜止的液體表面(水平面)來測定兩點(或多點)之間的高差，則稱為液體靜力水準測量。2.2 垂直位移監(jiān)測方法河南城建學院測繪與城市空間信息系液體靜力水準讀數(shù)方法電感式液體靜力水準儀示意圖 (1) 目視接觸法。 (2) 電子傳感器法。通過電子傳感器不僅可以提高靜力水準的讀數(shù)精度，而且可實現(xiàn)測量的自動化。2.2 垂直位移監(jiān)測方法河南城建學院測繪與城市空間信息系 優(yōu)點：1）連通管方法原理簡單,測量變形在人工讀數(shù)情況下精度可達到1mm，而用超聲波液位計測量精度則遠遠超過人工讀數(shù)的精度；2

24、）該方法簡便易行且有很高的可靠性。缺點：1）液體填充系統(tǒng)需在主梁內(nèi)布設液壓連通管，安裝較為復雜；2）由于連通管內(nèi)液體粘性阻力，對測點動態(tài)位移的靈敏性較差。液體靜力水準優(yōu)缺點2.2 垂直位移監(jiān)測方法河南城建學院測繪與城市空間信息系 GPS大地高用于垂直位移監(jiān)測。由GPS定位獲得的是大地高，而且用戶需要的是正常高或正高，它們之間有以下關系：大地高與正高之間的關系可以表示為：大地高與正常高之間的關系可以表示為： 2.2.4 全球定位系統(tǒng)(GPS)測量技術河南城建學院測繪與城市空間信息系內(nèi)部變形監(jiān)測內(nèi)容主要有：內(nèi)部位移監(jiān)測應力/應變監(jiān)測地下水位監(jiān)測滲流量監(jiān)測撓度監(jiān)測2.3 內(nèi)部變形監(jiān)測方法河南城建學院

25、測繪與城市空間信息系分層沉降監(jiān)測的主要方法為沉降儀和深式測點組觀測。1、分層沉降監(jiān)測方法河南城建學院測繪與城市空間信息系分層水平位移監(jiān)測的常用方法有側(cè)斜儀、引張式位移計和正、倒垂線測量。2、分層水平位移監(jiān)測方法1傳感器2電纜3導管接頭4鉆孔5導管6灌漿7導輪8管初始位置線9傳感器測斜儀工作原理示意圖河南城建學院測繪與城市空間信息系3應力/應變監(jiān)測方法應用其工作原理可以分成兩類：通過測量兩點間距離的變化來計算應變；機械法：用銦鋼絲、石英棒等作為長度標準，長度的變化用機械電子傳感器測量。精度一般為幾十微米。激光干涉法可以測到幾百米，甚至幾千米，測量精度在 以上，真空中可達4 。直接用傳感器測量應變

26、。實質(zhì)上是一個導體（金屬條或很窄的箔條），埋在變形體中，由于變形體的應變使得導體伸長或縮短，從而改變了導體的電阻。導體電阻的變化用電橋測量，通過測量電橋的變化就可以計算應變。河南城建學院測繪與城市空間信息系百分表1短針齒輪；2齒輪彈簧；3長針；4測扦；5測稈彈簧；6、7、8齒輪3應力/應變監(jiān)測方法河南城建學院測繪與城市空間信息系振弦式多點位移計3應力/應變監(jiān)測方法河南城建學院測繪與城市空間信息系鋼筋應力計土壓力盒3應力/應變監(jiān)測方法河南城建學院測繪與城市空間信息系4、滲流監(jiān)測方法滲流量觀測包括滲漏水的流量及其水質(zhì)觀測。水質(zhì)觀測中包括滲漏水的溫度、透明度觀測和化學成分分析。河南城建學院測繪與城市

27、空間信息系垂線法5、撓度監(jiān)測河南城建學院測繪與城市空間信息系正垂線測量撓度倒垂線測量撓度大壩撓度測量準直測量5、撓度監(jiān)測河南城建學院測繪與城市空間信息系正垂線裝置準直測量倒垂線裝置正倒垂觀測5、撓度監(jiān)測河南城建學院測繪與城市空間信息系6.特殊測量手段特點 特殊測量手段包括準直測量、傾斜測量和應變測量三種。和常規(guī)的的地面測量方法相比，它們具有如下的特點：1）測量過程簡單；2）容易實現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測和自動化監(jiān)測；3）提供的是局部的變形信息。河南城建學院測繪與城市空間信息系在大氣條件下，激光準直的精度為105106，提高精度的主要障礙是大氣折光的影響。在真空條件下，準直精度可達107108。水平激光準直廣

28、泛用于大壩等線性工程建筑物的變形觀測。在沒有氣流影響的地方，也可以用鋼絲或尼龍絲準直，由于它們不受折光的影響，精度也能達到106。垂直激光準直（激光鉛直儀）可用于測定高層建筑物的擺動。機械法準直有正錘和倒錘兩種，他們用于觀測建筑物的撓度和傾斜。目前，錘線觀測多采用自動讀數(shù)設備，遙測錘線坐標儀分辨率為0.01mm。另外，還有“自動視覺系統(tǒng)”AVS(Automated Vision System)，它們采用固態(tài)照像機，自動拍攝錘線的影像，從而確定錘線位置的變化，分辨率為3m。美國加州的幾個壩的監(jiān)測均采用這種觀測系統(tǒng)。6.特殊測量手段特點河南城建學院測繪與城市空間信息系特殊測量方法的缺點 位移傳感器

29、是一種接觸型傳感器，必須與測點相接觸，對于難以接近的點無法測量；對橫向位移測量有困難； 加速度傳感器，對于低頻靜態(tài)位移鑒別效果差，為獲得位移必須對它進行兩次積分，精度不高；激光干涉法測量精度較高，但在動態(tài)觀測時由于無法捕捉光點也無法測量等； 測量的是多是局部變形量、單項位移； 安裝、布設較為復雜。6.特殊測量手段特點河南城建學院測繪與城市空間信息系2.4 動態(tài)變形監(jiān)測系統(tǒng)1 測量機器人2 實時動態(tài)GPSRTK法3 數(shù)字攝影測量方法4 液體靜力水準測量5 3D激光掃描技術河南城建學院測繪與城市空間信息系2.2.1 測量機器人TCA動態(tài)變形監(jiān)測系統(tǒng)工作方式： （1）逐點掃描； （2）后方交會。 自

30、動全站儀 通訊及供電 控制計算機 基準點1 基準點2 基準點n 變形點1 變形點m 監(jiān)測站控制機房基巖上變形體極坐標法（逐點掃描）2.4 動態(tài)變形監(jiān)測系統(tǒng)河南城建學院測繪與城市空間信息系動態(tài)監(jiān)測模式系統(tǒng)組成 某大壩的變形測量機器人系統(tǒng)，該系統(tǒng)由3套高精度自動測距系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通訊設備、反射棱鏡組、系統(tǒng)軟件、中央控制室主計算機、頻率校準儀、高精度通風溫度計、數(shù)字氣壓計、數(shù)字濕度計等組成。后方交會法2.4 動態(tài)變形監(jiān)測系統(tǒng)河南城建學院測繪與城市空間信息系全站儀測量系統(tǒng)應用舉例自動變形監(jiān)測系統(tǒng) ADMS ADMS（Automatic Deformation Monitoring System）自動變形監(jiān)

31、測軟件是在學習、消化、吸收瑞士Leica公司研制的自動極坐標測量系統(tǒng)APSWin（Automatic Polar System for Windows）的基礎上，通過實際的工程應用，并結合國內(nèi)用戶的實際需求，研制出的本地化的智能型自動變形監(jiān)測中文軟件。河南城建學院測繪與城市空間信息系 4.3 自動變形監(jiān)測系統(tǒng)ADMS ADMS 自動測量界面 全站儀測量系統(tǒng)應用舉例自動變形監(jiān)測系統(tǒng) ADMS章河南城建學院測繪與城市空間信息系 4.4 全站儀測量系統(tǒng)應用舉例 1、大壩及邊坡監(jiān)測 全站儀測量系統(tǒng)應用舉例自動變形監(jiān)測系統(tǒng) ADMS章 全站儀測量系統(tǒng)的開發(fā)與應用3 自動變形監(jiān)測系統(tǒng)ADMS 河南城建學院

32、測繪與城市空間信息系3、地鐵形變監(jiān)測2、大橋變形監(jiān)測 4.4 全站儀測量系統(tǒng)應用舉例 全站儀測量系統(tǒng)應用舉例自動變形監(jiān)測系統(tǒng) ADMS章 全站儀測量系統(tǒng)的開發(fā)與應用3 自動變形監(jiān)測系統(tǒng)ADMS 河南城建學院測繪與城市空間信息系提高測距精度采取的措施1非比例誤差 通過利用光電測距儀檢定中心嚴格的室內(nèi)儀器檢定，監(jiān)測現(xiàn)場強制對中、在反光鏡上設照準鏡或固定反光鏡等措施來降低非比例誤差且的影響。2比例誤差的影響 (1)通過采用自行研制的光電測距儀頻率校準儀，使測尺頻率誤差減小。 (2)采用0.02的超線性石英高精度溫度計。 (3) 60Pa的數(shù)字氣壓計，4的數(shù)字濕度計，通過計算機采集數(shù)據(jù)，計算氣象元素測

33、定引起的測距誤差。 (4)采用精密大氣折射率計算公式，計算大氣折射率的誤差. 河南城建學院測繪與城市空間信息系采用2臺TCAl800全站儀，在某電站大壩進行連續(xù)15 d的自動監(jiān)測，如圖，采樣周期為15min，實際測邊13000條，共20萬個數(shù)據(jù)。結果表明：按第1 d測量結果計算中誤差取平均值，精度為0.26mm，使亞毫米級精度自動測距系統(tǒng)測量機器人成為現(xiàn)實。同時，系統(tǒng)實現(xiàn)了變形監(jiān)測“無人值班” 。2.4 動態(tài)變形監(jiān)測系統(tǒng)河南城建學院測繪與城市空間信息系GPS監(jiān)測系統(tǒng)一般是由GPS基準站、GPS監(jiān)測站、通信網(wǎng)絡和GPS監(jiān)測中心等4部分組成，而監(jiān)測中心主要由工作站、服務器和局域網(wǎng)組成，系統(tǒng)各個部分

34、的功能（1）各監(jiān)測點安置GPS接收機2.2.2 實時動態(tài)GPSRTK法動態(tài)監(jiān)測模式：河南城建學院測繪與城市空間信息系（2）一機多天線GPS變形監(jiān)測系統(tǒng)多用轉(zhuǎn)換開關基準站接收機監(jiān)測站接收機數(shù)據(jù)處理中心數(shù)據(jù)庫報 告變形分析模型2.2.2 實時動態(tài)GPSRTK法河南城建學院測繪與城市空間信息系GPS一機多天線控制器河南城建學院測繪與城市空間信息系隔河巖大壩外觀變形GPS自動化監(jiān)測系統(tǒng)河南城建學院測繪與城市空間信息系TCA測量機器與GPS RTK比較河南城建學院測繪與城市空間信息系2.2.3 液體靜力水準測量 優(yōu)點：1）連通管方法原理簡單,測量變形在人工讀數(shù)情況下精度可達到1mm，而用超聲波液位計測量

35、精度則遠遠超過人工讀數(shù)的精度；2）該方法簡便易行且有很高的可靠性。缺點：1）液體填充系統(tǒng)需在主梁內(nèi)布設液壓連通管，安裝較為復雜；2）由于連通管內(nèi)液體粘性阻力，對測點動態(tài)位移的靈敏性較差。2.4 動態(tài)變形監(jiān)測系統(tǒng)河南城建學院測繪與城市空間信息系2.2.4 3D激光掃描技術傳統(tǒng)的測量儀器的缺點：1 不能滿足高密度三維坐標采集和“逆向工程（實際物體到幾何建模的直接轉(zhuǎn)換 ）”的需要。2 需要采用接觸式的測量方式，因此測量速度不可能很快。河南城建學院測繪與城市空間信息系激光掃描儀21世紀初，美國Cyra公司推出三維測量的激光掃描儀Cyrax，有點類似于無合作目標全站儀的測量模式，但速度更快。Cyrax的坐標測量精度為6mm，只和普通全站儀的精度相當，其他廠家也相繼推出了類似的產(chǎn)品。2.4 動態(tài)變形監(jiān)測系統(tǒng)河南城建學院測繪與城市空間信息系ILRIS 3D全數(shù)字三維激光掃描儀激光類型：一級激光，安全無害Class I Laser at all mode (IEC 60825-1,Am2,US FDA 21 CFR 1040)掃描精度：3mm 儀器重量：12kg掃描范圍： 1500 m 80%反射率目標 800 m 20%反射率目標 35