变形监测研究现状综述_王晓华
变形监测研究现状综述
变形监测研究现状综述王晓华 ,胡友健 ,柏 柳( 中国地质大学研究生院,武汉430074; 中国地质大学工程学院,武汉430074)!摘 要∀本文就从变形监测技术、监测数据粗差的识别、位移显著性分析和变形预报等几个方面,简述变形监测研究的现状,对现有变形监测理论和技术方法的适用性及其存在的问题进行深入分析,并探讨其发展趋势。
!关键词∀变形监测;位移分析;变形预报;研究现状!中图分类号∀P258 !文献标识码∀A !文章编号∀1009-2307(2006)02-0130-03收稿日期:2005-02-101 引 言变形(Deformation)是指变形体在各种影响因素的作用下,其形状、大小及位置在时空域中的变化。
自然界存在各种形式的变形,如地壳形变、滑坡、采矿塌陷、高层建筑的摆动以及大坝变形等。
就地学和工程领域中的变形来说,当变形量不超过一定范围时,不会造成危害,而当变形量超过变形体所能承受的允许范围时,则往往会带来严重的灾难。
地震、火山爆发、岩崩、滑坡、溃坝和桥梁的垮塌等等,都是典型的变形破坏现象。
这些灾害的发生,严重地危害人类的生命财产的安全,世界各国每年都因此而遭受巨大的损失。
由于许多灾害的发生与变形有着极为密切的联系,因而,变形监测研究在国内外受到了广泛的重视。
本文拟对变形监测的研究现状进行综合评述。
2 变形监测技术随着科学技术的进步和对变形监测的要求的不断提高,变形监测技术也在不断地发展。
在20世纪80年代以前,变形监测主要是采用常规地面测量技术和某些特殊测量手段。
常规地面测量,是采用经纬仪、水准仪、测距仪、全站仪等常规测量仪器测定点的变形值。
其优点: 能够提供变形体整体的变形状态; 适用于不同的监测精度要求、不同形式的变形体和不同的监测环境;#可以提供绝对变形信息。
但外业工作量大,布点受地形条件影响,不易实现自动化监测。
特殊测量手段包括应变测量、准直测量和倾斜测量,它具有测量过程简单、可监测变形体内部的变形、容易实现自动化监测等优点,但通常只提供局部的和相对的变形信息。
大坝变形监测的研究现状与发展趋势
文章编号:100722284(2006)022*******大坝变形监测的研究现状与发展趋势李红连,黄丁发,陈宪东(西南交通大学土木工程学院,成都610031) 摘 要:大坝变形观测是其安全监测的重要组成部分。
介绍和分析了各种常规的变形观测方法以及最新监测技术:激光准直、传感器、全站仪、GPS自动变形监测系统;给出了大坝变形观测的发展趋势:多天线GPS、多种卫星导航定位系统组合和多传感器智能数据融合的大坝变形自动监测系统。
关键词:大坝;变形监测;全站仪;GPS;数据融合 中图分类号:TV698.1+1 文献标识码:B 20世纪以来,相继发生了美国Teton土石坝、法国Mal2 passet拱坝、意大利Vajaut拱坝、我国板桥和石漫滩等水库的跨坝事件,给相关国家带来了惨重的灾害和巨大的经济损失,引起人们对大坝安全监测的高度重视。
大坝安全监测的主要项目有变形监测、渗流监测、应力应变监测、温度监测和大坝周围环境监测等。
由于变形监测能直观地反映大坝运行性态,许多大坝性态出现异常,最初都是通过变形监测值出现异常得到反映的,因此变形监测项目列为大坝安全监测的首选监测项目[1～3]。
在我国大坝变形监测领域中,经历了20世纪50年代开始研究和使用的人工变形监测系统,70年代开始研究和使用的以传感器、激光技术和全站仪TPS为基础的自动化变形监测系统以及90年代开始研究的GPS自动化变形监测系统等发展阶段。
1 人工变形监测系统1.1 水平位移监测(1)视准线法是在大坝两端稳定的基岩上埋设固定工作基点,其连线构成视准线,沿视准线在坝体上每隔适当的距离埋设水平位移观测点,在这2个固定的工作基点上架设经纬仪观测这些测点相对视准线的偏角,从而计算得到位移。
对于坝长超过500m和折线型坝,需在坝体中间和转折处增设非固定的工作基点,但应考虑该基点的位移。
(2)引张线法是在大坝两端工作基点间拉紧1根钢丝作为基准线,然后观测坝体上各测点对该基准线的距离变化量来计算水平位移。
建筑物变形监测现状分析
建筑物变形监测现状分析摘要建筑物的变形观测是随着我国现代化建设事业的发展，兴建了大量高大、复杂和精密的工程建筑物，为使这些工程建筑物安全、可靠地运行，为民造福而兴起的。
近30年来，我国兴建了大量的水工建筑物、工业与交通建筑物、城市高层建筑物和地下空间工程设施，安装了许多大型精密机械和设施、导轨、以及科学试验设备。
由于各种因素的影响，在这些工程建筑物及其设备的运营过程中，都会产生变形，这种变形在一定的允许限度内，应认为是正常现象；但如果超过了规定的允许限度，就会影响建筑物的正常使用，严重时会危及建筑物的安全甚至造成建构筑物的垮塌等严重安全事故，给人民生命和国家财产造成不可挽回的损失。
因此，在工程建筑物施工和运营期间，必须对其进行安全监视观测，即变形观测。
关键字建筑物变形监测现状Abstract：The deformation observation of the building is along with our country’s modernization, built a lot of big, complex and sophisticated engineering building, to make these engineering building safe, reliable operation, the benefit of the people and the rise. For nearly 30 years, our country build a lot of hydraulic structures, industrial and building, city traffic high-rise buildings and underground space project facilities, the installation of many large precision machinery and facilities, guide, as well as the science test equipment. By various factors, in the building and equipment engineering in the process of operation, can produce deformation, the deformation in certain allow limit, should think is normal phenomenon; But if more than the rules allow limit, it will affect the normal use of the buildings, the serious will endanger the safety of the building and cause the collapse in architectural structures such as serious accident, to the people’s life and the national property cause irreparable damage. Therefore, in engineering building construction and operation period, we must carry on the safety monitoring observation, namely the deformation observation.Key word building deformation monitoring the status quo一. 建筑物变形的原因1. 自然环境的变化自然条件及其变化，即建筑物地基工程地质、水文地质、岩土的物理力学性质、大气温度和地下水位的变化等。
外文翻译--变形监测研究现状综述
附录：Distortion monitor research present situation summary[ Abstract ] this article on from distortion monitor technology, monitor data thick difference recognition, displacement analysis and distortion forecast and so on several aspects, summary distortion jail Measured the research the present situation, carries on the thorough analysis to the existing distortion monitor theory and the technical method serviceability and its the existence question, and discusses its development tendency.[ Key word ] distorts the monitor；The displacement analyzes；Distortion forecast；Research present situation1 introductionThe distortion (Deformation) is refers to the deformable body in under each kind of influence factor function, its shape, size and position in time air zone change. The nature has each kind of form the distortion, like the earth's crust deformation, the landslide, mining cave in, the high-rise construction swings as well as the dam distortion and so on. Studies and in the project domain distortion said, when the distortion quantity does not surpass the certain scope, cannot cause the harm, but when the distortion quantity surpasses the permission scope which the deformable body can withstand, then often can bring the serious disaster. The earthquake, the volcaniceruption, the crag collapse, the landslide, the dam and the bridge breaks down collapses and so on, all is the typical distortion destruction phenomenon. These disasters occurrences, seriously harm humanity's life and property security, the various countries every year therefore suffers massive loss. Because many disaster soccurrences and the distortion have the extremely close relation, thus, the distortion monitor research in domestic and foreign has received the widespread value.2 distortions monitors technologyAlong with the science and technology progress and to the distortion monitor request unceasing enhancement, the distortion monitor technology also in unceasingly develops. Before 1980s, the distortion monitor mainly is uses the convention ground survey technology and certain special survey methods. The convention ground survey, is uses routine measurement instrument station the and so on the altazimuth, level, distance gauge, entirestation meter distortion value. Its merit：(1) Can provide the deformable body whole the strained condition；(2) Is suitable to the different monitor precision request, the different form deformable body and the different monitor renvironment；(3) May provide the absolute deformation information. But field operation work load big, the stationing the topographical condition influence, is not been easy to realize the automate dmonitor. The special survey method including the strain-gauging, surveys and inclines the survey, it has the survey process simply, may monitor the deformable body interior the distortion, is easy to realize merit and so on automated monitor, but usually only provides partial and the relative distortion information.In the recent 10 years, the short distance photo grammetry in the tunnel, the bridge, the dam, the landslide and aspect and so on high-rise construction distortion monitor obtained the wide spread application, its monitor precision may achieve the mm level. Short distance photo grammetry merit：(1) May absorb under the instantaneous precise recording the object the information and the position relations；(2) May use in the rule, is irregular or can contact the object the distortion monitor；(3) In the picture information rich, is objective and also may the long-term preservation, is advantageous tocarries on the distortion the contrast analysis；(4) The monitor work simple, fast, is safe. In recent years develops numeral photo graphic survey technology, also in distortion monitor and so on the building and landslide obtained the successful application, and demonstrates the good application prospect. At present distorts the monitor newest technology is the distortion monitors the robot the application.The GPS global positioning system application has brought a profound revolution for the survey technology. According to the material in troduced that, overseas starts from the 1980s with GPS to carry on the distortion monitor. In recent years, our country in carried on the landslide using GPS to distort, the dam distorts, mining area aspect and so on ground settlement and earth's crust deformation monitor, has done the massive research work. The GPS distortion monitor mainly has following merit：(1) The precision is higher, is bigger than 10km when the base length, its relative accuracy may achieve 10-6~10-7,obviously surpasses the tradition geodetic survey monitor technology；(2) The monitor the weather condition limit, may not carry on the all-weather monitor；(3) The monitor, the record, calculated entire automatically completes, has guaranteed monitor achievement objective andthe reliability, simultaneously greatly reduced monitoredpersonnel's labor intensity；(4) Between the test point does not need the inter visibility, the point sort not the topographical condition limit；(5) The test point three dimensional coordinates may also determine；(6) Its fishing net expense approximately for convention geodetic survey technology fishing net expense 1/6~1/3. Along with the computer technology, the wireless communication technology, the spatial technology and the geoscience rapid development, "3S" (GPS,GIS, RS) the technology has developed from respective in dependence enters mutually integrates the fusion the stage. "3S" the technical integration may for analyze and studies between each kind of information the reciprocity provide the technical strut, specially tense GIS (Temporal GIS, is called TGIS) the technical application, it may describe the four-dimensional space geological phenomenon, besides has general GIS the function, but also can record studies in the region each geological phenomenon as necessary between deductive process, this to geological disaster the and so on the landslide monitor forecast has the count for much function. Therefore, studies based on "3S" the integrated distortion monitor system, is distorts a monitor technology important development tendency. Moreover, carries on the engineering structure using the survey robot the automated distortion monitor, generally may select two methods according to the actual situation：One kind is fix edentire automatically continues to monitor the way；One kind moves the periodic net observation way. In The engineering structure distortion automation monitor aspect, surveys the robot gradually to become the first choice the auto mated survey technical equipment.3 displacements analysis method. After the distortion monitoring network two issues obtain the coordinates difference, possibly moves the quantity, also possibly is the observation error reflection (namely test point moves by no means). Therefore, must carry on the displacement analysis in the distortion monitor data processing. The existing distortion monitoring network displacement analysis method, may in duce into the simple point displacement analysis, the whole displacement analysis and the steady iteration power estimates 3 methods.The simple point displacement analysis has the comparison test and the t inspection method. Comparison test use simple, but quite rough, the t inspection method effect is better, at present applies widely. Pelzer proposed in 1971 at present widely uses whole displacement analysis average gap law. The steady iteration power estimated the law is first carries onbythefree freedom method to two issue of nets , obtains the coordinates two groups smallest two to ride the solution and the coordinates is bad. Then, through the simple point stability examination and the selection weight function, unceasingly changes in the reference datum datum power, the gradually iterative computation, finally causes the displacement power is 1,live moving point displacement power takes according to its displacement quantity size is smaller than 1 positive number. Because steady iterates the power to estimate has the stronger localization model error the ability, uses in to move analyzes the effect well, especially when exists compares the imperial throne effect to be after a short while better. But the above each displacement analysis method has the following shortcoming：(1) Regarding the concrete deformation network, its displacement moves the situation differently, when the observation value pretreatment chooses the datum to be different, will draw the different conclusion to the displacement determination, sometimeseven will draw the wrong conclusion；(2) If two issue of monitor sprecisions are different, namely two issue of parent substances units power variance is inconsistent, then cannot apply；(3) When carries on the supposition examination, the remarkable level selection has enormously is subjective at will. Therefore, the displacementanalysis method still had further to study and the consummation.4 distortions analyzes and forecasts the methodAs a result of the deformable body structure, the constituentarchery target physics mechanical properties, the exogenic process complexity and the determinism, does not establish the appropriate indeed qualitative model to be difficult, therefore, through promulgates the distortion monitor data sequence the structure and the rule, establishes the performance forecast model, reflected the distortion characteristic, the inference change tendency, becomes one effective method. In recent years, approached with the mathematical model, simulates and promulgates changes The physique distortion and the dynamic characteristic become the new research direction, comparison has the representative model is：Definite function model, regression analysis model, time series analysis model, gray system model, nerve network model, Mar tan oak husband modelThe definite function model main characteristic is：Using the deformable body mechanical properties and the physical parameter, establish between the load and the distortion the indeed qualitative functional relation, is one kind has "first examines" the natureforecast method. The modelling does not need the massive distortions monitor material, can carry on the distortion forecast in the distortion monitor initial period. When the complex deformable body distortion uses the determination the theory relations type to express with difficulty, uses the limited unit law computation, because the deformable body is impossible is the complete elastomer, can introduce the error as a result of the elastic supposition, therefore this method has not been able to promote the application. The regression analysis model is the basis measured data with the least squares method determination regression equation parameter, after the modelling belongs to the experience model or "examines the model" the category. This kind of model modelling process simple, the easy too perate, at present is widespread in the domestic and foreign applications. If uses expands, then the forecast precision can be higher. When but less or the deformable body has the distortion situation in the monitor data which formerly not experienced, the return model forecast deviation was bigger. This model divides into following several kinds：(1) The curve draws up Gathers, this law suits to each kind of smooth curve is approximate the description thing development the basic tendency. (2)Many Yuan linearity regression analysis, this method the distortion which observes through the analysis (effect quantity) and the external factor (reason) the between correlational dependence, establishes the mathematical model which between the load - distortion relates.Gradually the linear return model is the establishment the one by one admits the remarkable factor in the F examination foundation to enter the regression equation. This method applies to distortion observation data processing is one static data processing method, establishes the model is one kind of static model. The time series analysis model uses in to distort the analysis to have a better effect, and may carry onthe analysis to "dynamic" the distortion with the Fourier method oftransformation. But this law in aspect and so on model service ability and succession spacing waits for further studies. This method is the establishment in the output equal in value in principle equal in value system mathematical model. The gray system model, the partial systems known partial systems unknown system is called the gray system. The gray system theory is studies the solution gray system analysis, the modelling, the forecast, policy-making and the control theory. The gray system model merit is when the data sample less (above 4) may the modelling forecast that, can overcome the regression analysismethod the insufficiency, when in the monitor data sequence contains has the definite exponential function rule, its forecast precision is high.But if the monitor data for does not wait for the time curve, must carry on the transformation.5 forecastsAlong with the distortion analysis research comprehensive development, in particular the cybernetics, the information theory,the operations research, system dynamics, the fuzzy mathematics and the pessimistic theory constitution systems science system emerges as well as in the distortion analysis research area significant application, in the mapping, the authority surveys the scientist generally to feel, the distortion analysis already arrived has devoted to the distortion dynamic model research and the application. Then on-line arized theory rapid development, specially changes suddenly discusses, is divided the shape to discuss, the chaos kinetic theory as well as the nerve network theory appearance and the application, brings the new method for the nature complex phenomenon research. In natural disaster forecast fore cast research aspect, the people start using the mutation theory to carry on the landslide risk judgement and the forecast around, has the dimension change with the minute fundamental research earthquake and so on. Along with the modern science and technology development and the computer application technical level enhancement, each kind of theory and the method analyzed and distorts the forecast to provide the extensive research way for the distortion.译文：变形监测研究现状综述【摘要】本文就从变形监测技术、监测数据粗差的识别、位移显著性分析和变形预报等几个方面,简述变形监测研究的现状,对现有变形监测理论和技术方法的适用性及其存在的问题进行深入分析,并探讨其发展趋势。
我国大坝变形监测研究现状及发展
我国大坝变形监测研究现状及发展发布时间：2021-07-09T04:24:53.246Z 来源：《防护工程》2021年9期作者：袁俊平[导读] 水库大坝作为国民经济中重要的基础设施，其安全性十分重要。
变形监测是监测大坝安全的重要组成部分之一，它可以较为直观地反应出水库大坝的变形位移情况，反应出水库大坝的运行状态。
重庆交通大学摘要：水库大坝作为国民经济中重要的基础设施，其安全性十分重要。
变形监测是监测大坝安全的重要组成部分之一，它可以较为直观地反应出水库大坝的变形位移情况，反应出水库大坝的运行状态。
文章通过对大坝变形监测技术方法和变形监控模型的研究现状进行梳理，基于我国大坝变形监测研究现状，提出我国大坝变形监测的未来发展。
关键词：大坝变形；变形监测；监控模型1 研究背景新中国成立以来，我国水库大坝建设一直保持着高速发展。
根据水利部2018年《全国水利发展统计公报》，我国目前已建成各类水库98822座[1]。
但我国已建成的许多水库大坝都存在着工程质量差，防洪标准低，安全隐患较多，安全监测措施缺乏等严重问题。
因而我国现有大坝的安全状况并不乐观。
大坝的安全运行不仅直接关系到大坝自身效益的发挥，同时会严重威胁到大坝下游人民的生命及财产安。
一旦溃坝失事，会对生命、财产、基础设施、生态环境、经济社会发展等造成灾难性破坏。
因此各个国家都极其重视水库大坝的安全管理工作。
2 变形监测的技术方法大坝变形监测的技术实际上是利用专门仪器来对大坝坝体、坝肩和坝基进行测量、观测，重点观测某一时刻的位置同起始位置的变化量，从而确定大坝的变形。
2.1 传统的测量技术方法在传统的大坝坝体变形监测的测量技术方法中：先是在坝体的主轴线周围选择基准点和变形点，共同构成监测点，然后将监测点布设成边角网，借助全站仪周期性观测边角网中的角度和距离，推算变形点的平面坐标，分析出变形点的水平位移量数值；通过精密水准测量的手段周期性观测大坝变形点，计算出变形点位的垂直位移量数值[2]。
浅谈建筑物变形监测中存在的问题及处理
浅谈建筑物变形监测中存在的问题及处理摘要：本文简要的介绍了变形监测的概念和内容，提出在变形监测工作中存在的几点普遍问题，重点讲述了做好建筑物变形监测工作应注重的六点问题。
关键词：建筑物；变形监测；变形体Abstract: In this paper, a brief introduction to the concept and content of the deformation monitoring, put forward some common problems in the deformation monitoring, highlight good building deformation monitoring should focus on the six-point.Keywords: buildings; deformation monitoring; deformable body 中图分类号: TV698.1+1文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）一、前言随着我国建筑事业的不断发展，近些年来，我国兴建了大量的水工建筑物，工业与交通建筑物，高大建筑物以及为开发地下资源而修建的工程设施。
由于各种因素的影响，在这些工程建筑物及其设备的运营过程中，都会产生形变。
这种形变在一定限度范围内被认为是允许的，但如果超过一定界限，就会影响建筑物的正常使用，严重时还会危及建筑物的安全。
因此，在工程建筑物的施工和运营期间，必须对他们进行变形监测。
它不仅关系到建筑质量，而且更关系到建筑物的安全。
但在我们日常施工或使用中，经常被忽视。
本文就变形监测中一些常见问题及处理作一简要分析。
二、变形监测的概念和内容变形监测就是利用测量与专用仪器和方法对形变体的变形现象进行监视观测。
其任务是确定在各种荷载和外力作用下，变形体的形状、大小及位置变化的空间状态和时间特征。
变形监测的内容应根据变形体的性质与地基情况而定。
论变形监测技术的现状与发展趋势
论变形监测技术的现状与发展趋势作者：熊伟钟伟来源：《城市建设理论研究》2013年第31期摘要：从地面、地下、空间三个方向文中综述了变形监测技术的应用现状及最新发展，并在变形监测领域的应用GPS 、三维激光扫描仪、测量机器人、D-InSAR等最新测绘技术的特点进行了分析。
随着网络通讯技术及现代GPS技术的发展，提出了以下观点:将逐步实现变形监测的数据获取自动化；将实现多层次集成化变形监测的设备；将实现网络化处理与分析变形数据。
关键词：测量机器人；GPS；三维激光扫描；D-InSAR中图分类号：P258 文献标识码：A促使变形监测手段快速更新的原因是现代科学技术的发展。
正逐步实现数字化、自动化、网络化的地下观测技术，它以测斜仪、沉降仪、应变计为技术代表；地面观测技术方面，由于测量机器人和三维激光扫描仪的出现，传统地面观测的效率极大的提高，地面观测自动化初步实现；空间观测技术方面， D-InSAR技术、机载激光雷达技术以及GPS技术逐步得到发展和应用；在通讯技术变形监测方面，卫星通讯、无线移动通讯技术、有线网络通讯的飞速发展，提供保障为形变信息的远程实时传输；随着上述技术的发展，逐步朝多技术、多层次、自动化的监测体系方向发展着现代变形监测技术。
一、地下观测技术地下监测观测技术指监测岩土结构体及内部变形的技术。
常用的观测仪器主要有测斜仪、位移计、沉降仪、测缝计、垂线坐标仪、引张线、多点变位计和应变计等。
传统的位移监测设备常用电容式、电阻式、电感式、压电式等传感器，易受电磁干扰，且故障概率高。
进行变形监测中数据的输入利用光纤传感器，具有数据传输容量大，不受电磁干扰，且传播距离远等优点，变形监测的可以应用远距离测控。
该技术无法使用不能连接光纤的布设点。
目前常用的形变监测光纤传感器的主要指标如下表1 所示。
表1传感器用于变形监测光纤的主要技术指标二、地面变形监测技术测量机器人和激光三维扫描技术的出现，改变了传统地面观测技术以水准仪、经纬仪、全站仪等为主测量效率低，自动化程较差的局面。
变形监测中数据处理方法综述
变形监测中数据处理方法综述作者：候晓康来源：《中国科技博览》2018年第02期[摘要]随着我国城市建设的发展以及社会经济的繁荣，我国的工程建设单位加强了对于大、中型工程的建设。
在此背景之下，为了进一步促进项目建设的安全性及稳定性，工程建设单位加强了变形监测作业的开展。
为了进一步促进相关效益的提高，技术人员需加强对于数据的优化处理。
故在本文中我们主要对变形监测中数据处理方法进行了简单的分析与探讨。
[关键词]变形监测；数据处理；方法中图分类号：S135 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）02-0237-011 变形监测技术内容概述及监测方法分析1.1 变形监测技术内容概述变形监测技术的本质便是测量，主要是利用监测技术对被监测的工程对象所存在的位置空间进行准确定位，还可以利用变形监测技术对工程内部结构形态随时间推移发生的变化规律进行研究，从而使得在工程工程施工过程中，可以根据监测数据进行合理安排，为施工质量提供保障。
因此，在工程监测中利用变形监测技术可以确保工程项目的整体质量。
变形监测技术能对工程工程项目的安全性进行客观的分析与评价，将其参数、设计进行合理设置，同时还可以根据施工质量，对工程的变形特点做出分析，通过预估的方式对桥梁变形进行预报。
工程变形监测的主要方法便是利用工程测量的相关知识以及先进的测量手段，借助精密的测量仪器、设备，在工程水平、垂直的两个方向，对其变形的程度进行定期、不定期的监测，从而对工程的整体性能进行判断。
1.2 变形监测技术方法分析这种监测方法已经被应用多年时间，技术发展得较为成熟，且测量准确度较高、成本较低。
但极易受到天气等各方面因素的影响，利用人工进行操作，使得劳动强度较大。
第二，摄影监测法。
这种监测方法主要是基于地面摄影的测量办法，可以将其利用在距离较小、范围较小、高度较低的范围内进行监测，如对大型工程利用这种监测方法，则会出现分辨率较低的情况，从而使得监测范围受到严重限制。
建筑物变形监测综述
建筑物变形监测综述作者：程爽来源：《中国科技博览》2014年第10期[摘要]本文主要分析了工程实践中建筑物产生过大变形的主要原因，叙述了变形监测的主要作用和内容，提出了“五定”变形监测的基本原则及注意事项。
[关键词]建筑物变形原因监测基本常识变形监测的主要作用及内容监测方法中图分类号：G621 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）10-0188-01一、建筑物变形的主要原因（一）地质资料不准确有的地质资料是参考相邻场地地质情况得出的数据；有的钻探钻孔间距过大；有的钻探深度不够；有的场地地层变化复杂。
（二）基础设计形式不统一采用多种基础形式混合，由于不同的基础形式所提供的支承力不同，如摩擦桩主要是靠土体的抗剪强度，支承桩主要是靠土体的抗压强度，而土体是各向异性的，使基础在荷载作用下变形程度不同；建筑物体形复杂，荷载差异大；基础落在不同土质上等。
（三）基础施工达不到设计和规范要求施工验槽（坑）时没有进行土体原位试验，仅凭经验判断，使建筑物未落在设计持力层上；或基槽（坑）原土被扰动、超挖以及施工时淤泥、松土未清理或者基底清理未达施工规范要求。
二、监测基本常识（一）变形监测是对建（构）筑物及地基、建筑基坑或一定范围内的岩体及土体的位移、沉降、倾斜、挠度、裂缝和相关影响进行监测，并提供变形分析的过程。
（二）变形监测具有精度要求高、需要重复观测、观测时间长、数据处理方法严密等特点。
（三）变形测量点的分类：1、基准点是固定不动的点，点位要设在变形影响区域以外稳定可靠的位置，每个工程至少应有3个基准点。
2、工作基点是用于直接测定变形观测点的相对稳定的点。
3、变形观测点是设置在变形体上的照准标志点，点位要设立在能准确反映变形体变形特征的位置或监测断面上。
（四）变形监测的基本要求：1、应收集相关资料，制定详细的监测方案2、基准点与工作基点每半年应复测一次3、确定合理的监测周期4、各次监测应使用相同的方法、仪器、人员等5、每次监测前对仪器工具进行检查、校正6、每次监测后及时处理数据，结果异常时及时通报相关单位（五）变形监测的基本原则及注意事项1、变形监测的基本原则在工程质量验收中，变形监测成果已成为重要的验收内容之一。
高土石坝变形监测研究进展
高土石坝变形监测研究进展目录1. 内容综述 (2)1.1 研究背景与目的 (3)1.2 遭受变形监测的问题与挑战 (4)2. 高土石坝变形监测的理论基础 (5)2.1 土石坝结构与材料特性 (5)2.2 变形监测的基本原理 (6)2.3 监测数据处理与分析 (8)3. 应用技术 (9)3.1 视觉监测技术 (11)3.1.1 摄影测量与遥感技术 (12)3.1.2 地面观测仪器 (13)3.2 位移传感器 (14)3.2.1 水平与垂直位移传感器 (16)3.2.2 拉伸与压缩传感器 (17)3.3 地质雷达技术 (18)3.3.1 基本原理 (19)3.3.2 在高土石坝中的应用 (20)3.4 其他监测技术 (21)3.4.1 振动监测技术 (22)3.4.2 三维激光扫描技术 (24)3.4.3 GNSS监测技术 (25)4. 数据分析与模型建立 (26)4.1 数据预处理 (28)4.2 变形机理分析 (29)4.3 时序模型建立 (30)4.3.1 神经网络模型 (32)4.3.2 支持向量机模型 (33)4.3.3 集成模型应用 (34)4.4 变形趋势预测与预警 (35)5. 实际工程案例分析 (37)5.1 全国性案例研究概况 (38)5.2 具体工程实例 (39)5.3 影响因素分析与综合评估 (41)6. 研究趋势与未来发展 (42)6.1 新技术的应用与集成 (44)6.2 大数据与人工智能的融合 (45)6.3 策略与建议 (46)1. 内容综述随着全球气候变化和极端天气事件的增多，土石坝作为重要的水利工程和防洪措施，其安全性和稳定性受到了广泛关注。
高土石坝作为一种具有较高体积、较长坝体的土石坝结构形式，其变形监测技术的研究和发展对于保障高土石坝的安全运行具有重要意义。
本文将对高土石坝变形监测研究的进展进行综述，包括监测方法、监测技术、监测设备等方面的研究进展，以期为高土石坝变形监测技术的发展提供参考。
基于GPS变形监测技术的现状及展望
基于GPS变形监测技术的现状及展望摘要：当前科学技术不断发展，促进了GPS技术的发展。
GPS技术具备速度快，全天候，高精度和自动化等特点，在高层建筑，地质灾害和矿山矿井的变形监测中运用比较广泛。
因为这项技术的垂直位移监测准确性比较低，存在噪音干扰等等，需要与其他技术手段结合使用，为社会的建设发展创造更多的效益。
本文主要就基于GPS变形监测技术的现状和发展前景两个方面展开分析研究。
关键词：GPS技术；变形检测；技术当前，自然灾害比较多，诸如山体滑坡，桥梁的坍塌，河堤溃坝，房屋倒塌和河流的改道等等，然而，大多数的自然灾害或者人工灾害，与灾害自身的变形息息相关，所以，在实际中会造成比较严重的影响，所以在进行灾害的预防和治理工作中变形检测技术具有重要意义。
以往的变形检测技术比较落后，已经不能满足社会发展的实际需求，伴随科学技术手段的迅猛发展，增加了变形检测的准确性，以往的监测技术不能符合变形检测的需要。
GPS技术具备全天候，高精度，自动化和速度快等优势，这种空间定位技术逐渐受到广泛关注，因此，GPS技术在变形监测中得到运用。
如果变形体的变形速度比较慢，或者变形体空间与时间的范围存在一些细小的偏差，可以运用GPS变形监测技术，然而监测周期频率需要一定的时间，监测的对象主要是滑坡体，地震活跃区和大坝等等。
相关的技术工作人员可以借助计算测量同一个测量监测点在两个或多个观测周期之间的变化大小明确实际的监测情况。
或者可以运用GPS静态相对定位测量的方法，借助两个或两个以上的GPS接收器进行监测，同时进行观察。
一、GPS变形监测技术的现状（一）在线实时分析系统当前，科学技术不断进步，促进GPS技术，无线电传输技术，GIS技术和RS技术的发展，对于山体滑坡，区域性地壳变形和多层建筑的监测工作，需要设计一个实时的在线动态变形监测分析系统，对于变形监测工作具有重要意义。
所谓在线动态变形监测分析系统主要包括采集数据，有线传输，数据无线和数据分析处理等等。
桥梁变形监测现状总结(汇总3篇)
桥梁变形监测现状总结第1篇用基于数据驱动的方法确定关键因素，并基于结构模态参数等关键因素识别的方法对结构有限元模型加以校正。
基于数据驱动的方法主要通过K-均值法、均方差法、熵权法，对不同指标的历史数据进行分类计算，并通过帕累托法实施重要性因素分析计算，再对关键因素加以分析，判断与理论计算或现场试验实测值的差异性。
1.均方差法：即各数据偏离平均数的距离的平均数。
某个指标的标准差越大，表明指标值的变异程度越高，提供的信息量也更多，在综合评价中所起的作用越突出，其权重也越大。
2.熵权法：用熵值来判断某个指标的离散程度，其信息熵值越小，指标的离散程度越大，该指标对综合评价的影响（即权重）就越大；如果某项指标的值全部相等，则该指标在综合评价中不起作用。
均值法：给定的一个含有n个数据点的数据集X及要预定目标的类别数量UK，选取欧式距离作为相似度指标，按照聚类平方和进行选择。
4.差异分析法：对于服从正态分布的不同参数可以采用变异系数或者相关系数。
对于不服从正态分布的不同参数可以采用相关系数。
以某连续梁桥和斜拉桥为例，对其结构响应的重要性采用不同方法进行分析，结果如下所示。
系统聚类法、灰色关联度法分类重要性按由高到低的顺序依次为中跨跨中节点加速度、0#块单元应力、边跨跨中位移、跨中单元应力和跨中位移。
与K-均值法相比，中跨跨中节点加速度重要性排在首位。
通过对主梁、主塔和索力因素地震时程加速度原始数据进行分析，三种方法的结果基本一致，即拉索因素的重要性均位居榜首。
二、基于优化算法的单参数智能预警技术桥梁作为一个复杂的系统，影响其运营安全性的因素众多，其中大多数因素不能通过定量的方法用函数关系表达出来，则多是依靠专家的经验或判断。
同时，对于桥梁的损伤评估，如果不加以分析与简化，即使是经验丰富的专家处理起来也相当的困难。
通过对结构建立有限元计算模型，可对桥梁进行较为详细的受力分析。
但考虑到桥梁在运营中面临着结构、自然、人为和材料等因素的损伤或破坏，在这种情况下，单纯的依靠理想化的理论模型的受力分析进行阈值设定，存在一定的分析缺陷。
GPS技术在变形监测中的应用综述
GPS技术在变形监测中的应用综述
肖鸾;胡友健;王晓华
【期刊名称】《工程地球物理学报》
【年(卷),期】2005(002)002
【摘要】全球定位系统GPS(Global Positiming System),以其连续、实时、高精度、全天候测量和自动化程度高等优点,对经典大地测量学以及地球动力学研究的
诸多方面产生了极其深刻的影响,在工程及灾害监测中的应用也越来越广泛.然而,目前GPS在变形监测方面的应用也存在不足和局限性.本文首先对常规大地测量技术、特殊变形测量手段、摄影测量技术和GPS技术用于变形监测的现状及其特点进行
总结,然后对目前GPS用于变形监测的模式、数据处理方法及其存在的问题作一介绍和分析,最后探讨GPS变形监测技术的发展趋势.
【总页数】6页(P160-165)
【作者】肖鸾;胡友健;王晓华
【作者单位】中国地质大学工程学院,武汉,430074;中国地质大学工程学院,武
汉,430074;中国地质大学工程学院,武汉,430074
【正文语种】中文
【中图分类】P258
【相关文献】
1.GPS技术在矿山边坡变形监测中的应用 [J], 易恒
2.工程变形监测中GPS技术的应用分析 [J], 岳军红;郭剑;杜江丽;刘军峰
3.GPS技术在矿山边坡变形监测中的应用 [J], 易恒
4.GPS技术与数据处理在水利水电工程变形监测中的应用 [J], 周旭
5.GPS技术在工程变形监测中的应用探讨 [J], 梅泽;赵旭坤
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分析GPS变形监测技术的现状与发展趋势
分析GPS变形监测技术的现状与发展趋势摘要：在国内科技水平逐渐强化的背景下，变形监测技术最得了很大的发展，现如今，全球定位系统GPS，以其持续、高精准等良好的特点，而在诸多变形监测技术中被充分运用，然而以现阶段的情况来分析，GPS变形监测技术还是体现出诸多问题，那么在本文中，就将对GPS变形监测技术的现状与发展趋势做出探析。
关键词：GPS技术；变形监测；运用现状；发展趋势引言GPS技术属于新型的科学技术，在对运用过程中，其会体现出不可替代的作用。
其能够向世界范围内的所有用户持续提供的，民众所需求的高精准性的3D坐标、时间信息等参数，并且也属于所有变形监测技术中，运用程度最为深广的先进技术。
因全球范围内或大或小的地质灾害的出现是无可防备的，所以就只能将对其实行最大化的防控，从而使地质灾害为现实环境带来最轻的损害。
如果将GPS变形监测技术进行合理运用，就会实现以上目标。
1 GPS变形监测技术概述所谓变形监测，也就是说对路基、建筑的沉降、偏离原位等情况做出监测，是为了掌握引起变形的主要因素和指定时间内的变形数据。
在具体监测期间，倘若所监测的变形始终处于一定范围内，就可确定为普通变形状态，然而若形变已高出一定范围，则可能会干扰到建筑的稳定运用，则可能意味着有更大安全风险的降临，所以在这样的环境中就能够分析出，变形监测需要具备较高的精准度。
而其精准度重点是由建筑设计中允许变形值的高低来决定。
2 GPS变形监测模式及其存在的问题2.1GPS变形监测模式从综合角度来说，GPS变形监测技术通常可体现为两种模式，也就是周期性和连续性。
第一是周期性模式。
如果监测装置所要监测的对象，其形变发展较为迟缓时，就需要将这特定对象的时间、空间设定为与时间无关的物理量。
此时，周期性模式就能够体现其现实作用，而对指定对象做出规律性的监测。
在这样条件下所实行的监测，都属于静态监测。
这种监测模式通常都需要配备二台以上的接收机来提供信号传输顺畅的保障。
论GPS变形监测技术的现状与发展趋势
论GPS变形监测技术的现状与发展趋势摘要：伴随着科学技术的不断进步的同时，也促进了变形监测手段的快速更新。
而今，全球定位系统GPS，以其连续、实时、高精度以及全天侯测量等独特的优点，在各类变形监测技术中得以广泛应用。
但就目前现状来看，GPS变形监测技术仍然存在着一些不足。
本文就GPS变形监测技术在当前的运用现状及其发展趋势展开探讨。
关键词：GPS技术；变形监测；运用现状；发展趋势目前基于GPS技术变形监测正向多学科交叉的应用领域发展，监测对象涉及到地壳变形、地质灾害、高层建筑、水库大坝、矿山矿井、隧道工程、结构工程等。
同时，随着测绘、遥感、GPS、GIS等技术的快速发展，基于GPS技术变形监测也逐步的融入了RS、GIS等技术，大幅度提高了变形监测的便利性和准确性，变形监测技术方法也取得了日新月异的迅速发展。
本文阐述了GPS变形监测模式、数据处理方法及其存在问题，概述了目前主流的GPS变形监测技术现状，提出了基于3S技术、Web动态监测、四维可视化监测、移动终端监测的GPS变形监测未来发展趋势，为提高变形监测精度，实时动态监测奠定了重要基础。
1.GPS变形监测概述变形监测指的是对工程建筑物的地基沉降情况、发生位移以及整体的倾斜度等的变形状况进行监测。
其关键也在于捕捉变形的敏感部位，以及各观测周期间的变形观测点的变形信息。
变形监测过程中，如果其观测的变形在一定的限度之内，则被推断为正常变形情况，但是如果其变形超过了界定限度，就影响了建筑物的正常使用，预示将有可能带来安全危害。
故在这样的情况下我们可知道，变形观测是具有高精度要求的。
但是其高精度主要取决于建筑物设计中允许变形值的大小及其观测的目的。
2.GPS变形监测技术现状2.1在线实时分析系统在GPS、无线电传输及GIS，RS等技术不断缺的进步的情况下，在针对山体滑坡和区域性地壳变形、多层建筑的监测，着手创立实时的在线动态变形监测分析系统是一个非常重要且极为明智的选择。
变形监测技术总结
变形监测技术总结篇一：变形监测技术总结目录一、监测项目各测点的平面布置图 (1)二、观测结果及分析.................................................................................................................. ........................22.1水平位移.................................................................................................................. ......................................32.2变化速率.................................................................................................................. ......................................42.3水平位移监测成果表.................................................................................................................. ..................52.3.1基坑监测点水平位移成果表（一）...................................................................................................62.3 .2基坑监测点水平位移变化速率成果表(二)....................................................................................1三、结论.................................................................................................................. .. (2)一、监测项目各测点的平面布置图二、观测结果及分析自进行第一次观测至进行最后一次观测期间,各监测点的水平位移变化情况见表1，位移变化速率情况见表2。
论变形监测技术的现状与发展趋势
论变形监测技术的现状与发展趋势[摘要]随着现代科学技术的发展，变形监测技术也逐渐得到发展和广泛的应用。
变形监测是一项利用精密仪器和专业方法对发生形变的物体进行长时间的观察检测的工作。
同时也将对发生形变的物体做出相应的预测和分析。
变形监测技术主要是用来确定变形体的形状、大小以及发生变化的位置空间和时间，并且需要结合变形体的性质和地基情况后在做出相应的分析。
一般研究分析的变形体有建筑物、边坡、大坝、桥梁等，这些属于精密工程测量当中的变形体。
本文就是通过对一些最具代表性的形变体来浅谈分析形态检测技术的现状与发展趋势。
[关键词]变形监测发展趋势建筑物桥梁变形监测技术只要有地面观测检测技术、地下观测监测技术、对地观测监测技术。
进行变形监测的意义主要是检查各种变形体如各种工程建筑物和地质构造是否稳定以便更早地发现问题并给予及时的解决方法。
从科学性的角度出发，掌握好变形监测技术能够更好地帮助理解物体发生变形现象的机理甚至会关系到地壳的运动假说。
因而只有做好检测技术并将其传承发扬，才能更好地通过相关工程设计理论预测出变形体的发展趋势进而总结出完善的预报变形的方法。
1应用变形监测技术的范围1.1全球性的变形监测全球性的变形监测主要是针对地球的运动状况。
主要研究地极的移动，地球旋转速度和地壳板块的运动。
在很大程度上都与地壳运动家说有关。
1.2区域性的变形监测区域性的变形监测通过建立专用监测网，监测的是在板块交界处由于板块运动发生的地壳变形。
这类变形监测也会通过从国家控制网得到的定期更新的资料来研究地壳板块范围内的变形。
1.3局部性的变形监测局部性的变形监测针对的是局部地壳变形，对象可以是工程建筑物、滑坡体、煤矿等。
这些变形体发生的沉陷、水平移动、倾斜等现象都侧面体现出局部地壳的变形。
2变形监测的方法2.1大地测量方法较为传统的方法一般是常规大地测量的方法，通过一些专业工具测出所需的角度、边长、水准。
这种方法具有很大的灵活性，可以满足不同精度的要求，不同的外界条件和不同的变形体。
论变形监测技术的现状与发展趋势
论变形监测技术的现状与发展趋势水库大坝作为国民经济重要的基础设施，其安全性备受瞩目。
变形监测是大坝安全监测重要的一部分，可以较为直观地反映水库大坝的变形位移情况，但有些水库大坝运行期间，变形监测系统会出现各种问题。
文章阐述水库大坝变形监测技术的现状以及发展趋势，以期可以为相关人士提供一定的参考和帮助。
标签：变形；监测技术；现状；发展趋势一、常规的变形监测系统及方法（1）水平位移监测：对水工建筑物的顺水流方向或顺轴线方向的水平位移变化进行监测。
常用观测方法分基准线法、大地测量方法两大类。
基准线法是通过一条固定的基准线来测定监测点的位移，常见的有视准线法、引张线法、真空激光准直法、垂线法。
大地测量方法主要以外部变形监测控制网点为基准，以大地测量方法测定被监测点的大地坐标，进而计算被监测点的水平位移。
常见的方法有交会法、精密导线法、三角测量法、极坐标法、GNSS观测法等。
（2）垂直位移观测：对水工建筑物垂直方向的位移变化进行测量，用以了解水工建筑各个设计监测部位的垂直位移变化情况，进而确定水工建筑随着施工及蓄水等因素变化、基础的沉降抬升情况，从而掌握水库大坝的状态。
常用的方法有几何水准测量方法、三角高程测量法、液体静力水准法、双金属标法、水管式沉降仪法等。
（3）挠度观测：一般用于混凝土坝，以坝体内置的铅垂线（正垂线和倒垂线）为基准，测量坝体不同高度相对于铅垂线的水平位置变化，从而确定坝体的挠曲变化。
（4）裂缝观测：对建筑物产生的裂缝或库岸边坡裂缝进行位置、长度、宽度、深度、错距等监测，以了解裂缝的变化情况。
一般采用丈量方式，可采用检定过的钢尺、铟钢尺等进行精密量距，也可在内部坝块接缝处埋设测缝计，在坝趾和混凝土面板接缝之间还需要埋设三向、双向测缝计，在山体或基础应力较大处埋设裂缝计，用于监测施工缝、周边缝等开合情况。
（5）滑坡及崩岸观测：滑坡体崩岸区应进行定期监测，并进行巡视检查，必要时进行预警，减少突发事件发生时的损失。
变形监测技术研究报告
变形监测技术研究报告隐蔽的地质变形对地质灾害的发生和持续情况具有重要的影响。
为了及时准确地监测和识别地质体的变形过程，变形监测技术越来越受到关注。
本报告将重点介绍当前常用的几种变形监测技术，并分析其优缺点。
一、全站仪监测技术全站仪监测技术常用于地表建筑物、桥梁和市政工程等工程变形的监测。
通过在地质体上设置监测点，使用全站仪测量这些点在三维坐标系中的位置，可以得到地质体的形变情况。
全站仪监测技术具有高精度、高分辨率、易操作等特点，但需要人工进行测量，监测周期长，并且只适用于较小区域的监测。
二、InSAR技术合成孔径雷达干涉测量（InSAR）技术是通过卫星载荷的多普勒频率差异来测量地表形变的技术。
该技术具有较大的监测范围和良好的时空分辨率，可以实现大范围地质体的监测。
InSAR技术的主要缺点是受气象条件和地表覆盖情况的影响，并且需要较高成本的卫星数据。
三、GPS技术全球定位系统（GPS）技术是利用卫星信号和地面接收器来测量地表形变的技术。
GPS技术的优点是高精度、实时性强，并且适用于大范围的地质体监测。
然而，GPS技术需要建立起稳定的GPS测量站网，需要长期的数据观测和后处理，成本较高。
四、重力监测技术重力监测技术通过测量地表重力变化来获取地质体的形变信息。
该技术适用于较大区域的监测和长时间尺度的变形研究。
重力监测技术的优点是不受气象条件和地表覆盖的影响，但其灵敏度较低，需要较长的观测周期。
综上所述，不同的变形监测技术具有各自的优缺点，应根据具体的监测需求选择适用的技术。
随着技术的不断发展，变形监测技术在地质灾害预警和防治中的作用将不断增大。
变形监测论文
变形监测论文——变形监测理论与技术发展的研究现状姓名：***学号：********论文题目：变形数据理论与技术发展的研究现状论文摘要：论述变形监测在工程建设、管理中的意义，以及变形监测的内涵变迁；变形监测的监测技术与数据处理技术的发展进程；总结变形监测与技术发展的现状以及其趋势。
关键词：变形监测，数据处理，监测技术，发展现状与趋势，研究理论。
正文：1.变形监测概论人类社会的进步和国民经济的发展，加快了工程建设的进程，并且对现代工程建筑物的规模，造型，难度提出了更高的要求。
与此同时，变形监测工作的意义更为重要。
在工程项目建设中，由于受到多种主观或者客观的因素影响，会产生变形，变形如果超过了规定限度就会影响建筑物的正常使用，严重者还可能造成损失，而变形监测的首要目的就是要掌握变形体的实际性状，从而为判断其安全提供必要的信息。
变形监测队工程的施工和运营管理极为重要，变形监测涉及到测量、工程地质、水文、结构力学、地球物理、计算机等诸多学科的知识，因此它是一项跨科学的研究。
变形监测主要涉及研究三方面的内容：变形信息的获取、变形信息的的分析与解释以及变形预报，它主要是掌握各种建筑物和地质构造的稳定性，验证一些形变的运动以及设计有效的变形模型。
2.变形监测的一些技术介绍和分析2.1.地面观测监测技术在地面上设站，测量变形体的变化，通称地面观测监测技术。
主要以经纬仪、全站仪、引张线、激光扫描仪、摄影测量等技术为主。
目前地面观测技术的主要发展为、测量机器人和激光三维扫描技术。
2.1.1 自动全站仪监测技术自动全站仪俗称测量机器人（Robotic T otal Station System），里面除了一般电子全站仪的电子电路、光学系统、软件系统以外，还有两个最重要的装置，自动目标照准传感装置和提供动力的两个步进马达。
目标照准传感装置，一般采用内置在全站仪中的CCD阵列传感器，该传感器可以识别被反射棱镜返回的红外光，CCD判别接受后，马达就驱动全站仪自动转向棱镜，并实现自动精确照准。
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变形监测研究现状综述王晓华¹,胡友健º,柏 柳¹(¹中国地质大学研究生院,武汉430074;º中国地质大学工程学院,武汉430074)=摘 要>本文就从变形监测技术、监测数据粗差的识别、位移显著性分析和变形预报等几个方面,简述变形监测研究的现状,对现有变形监测理论和技术方法的适用性及其存在的问题进行深入分析,并探讨其发展趋势。
=关键词>变形监测;位移分析;变形预报;研究现状=中图分类号>P258 =文献标识码>A =文章编号>1009-2307(2006)02-0130-03收稿日期:2005-02-101 引 言变形(Deformation)是指变形体在各种影响因素的作用下,其形状、大小及位置在时空域中的变化。
自然界存在各种形式的变形,如地壳形变、滑坡、采矿塌陷、高层建筑的摆动以及大坝变形等。
就地学和工程领域中的变形来说,当变形量不超过一定范围时,不会造成危害,而当变形量超过变形体所能承受的允许范围时,则往往会带来严重的灾难。
地震、火山爆发、岩崩、滑坡、溃坝和桥梁的垮塌等等,都是典型的变形破坏现象。
这些灾害的发生,严重地危害人类的生命财产的安全,世界各国每年都因此而遭受巨大的损失。
由于许多灾害的发生与变形有着极为密切的联系,因而,变形监测研究在国内外受到了广泛的重视。
本文拟对变形监测的研究现状进行综合评述。
2 变形监测技术随着科学技术的进步和对变形监测的要求的不断提高,变形监测技术也在不断地发展。
在20世纪80年代以前,变形监测主要是采用常规地面测量技术和某些特殊测量手段。
常规地面测量,是采用经纬仪、水准仪、测距仪、全站仪等常规测量仪器测定点的变形值。
其优点:¹能够提供变形体整体的变形状态;º适用于不同的监测精度要求、不同形式的变形体和不同的监测环境;»可以提供绝对变形信息。
但外业工作量大,布点受地形条件影响,不易实现自动化监测。
特殊测量手段包括应变测量、准直测量和倾斜测量,它具有测量过程简单、可监测变形体内部的变形、容易实现自动化监测等优点,但通常只提供局部的和相对的变形信息。
近10年来,近景摄影测量在隧道、桥梁、大坝、滑坡及高层建筑变形监测等方面得到了广泛应用,其监测精度可达到mm 级[1]。
近景摄影测量的优点:¹可在瞬间精确记录下被摄物体的信息及点位关系;º可用于规则、不规则或不可接触物体的变形监测;»像片上的信息丰富、客观而又可长期保存,有利于进行变形的对比分析;¼监测工作简便、快速、安全。
近几年发展起来的数字摄影测量技术,也在建筑物及滑坡等变形监测中得到了成功的应用,并显示出良好的应用前景。
目前变形监测的最新技术是变形监测机器人的应用。
GPS 全球定位系统的应用给测量技术带来了一场深刻的革命。
据资料介绍[2],国外从20世纪80年代开始用G PS 进行变形监测。
近年来,我国在利用G PS 进行滑坡变形、大坝变形、矿区地面沉陷和地壳形变监测等方面,做了大量的研究工作。
GPS 变形监测主要有如下优点:¹精度较高,在基线长度大于10km 时,其相对精度可达到10-6~10-7,明显优于传统大地测量监测技术;º监测不受天气条件限制,可以进行全天候监测;»监测、记录、计算全自动完成,确保了监测成果的客观性及可靠性,同时大大减小了监测人员的劳动强度;¼监测点之间不需通视,选点不受地形条件限制;½监测点的三维坐标可以同时测定;¾其建网费用约为常规大地测量技术建网费用的1/6~1/3。
随着计算机技术、无线电通讯技术、空间技术及地球科学的迅速发展,/3S 0(GPS 、G IS 、RS)技术[3]已从各自独立发展进入相互集成融合的阶段。
/3S 0技术集成可为分析和研究各种灾变信息之间的相互关系提供技术支撑,特别是时态GIS(T emporal GI S,简称T GI S)技术的应用,它可以描述四维空间的地质现象,除具有一般G IS 的功能外,还能够记载研究区域内各种地质现象随时间的演绎过程,这对滑坡等地质灾害的监测预报具有非常重要的作用。
因此,研究基于/3S 0集成的变形监测系统,是变形监测技术的一个重要发展趋势。
另外,利用测量机器人进行工程建筑物的自动化变形监测,一般可根据实际情况采用两种方式:一种是固定全自动持续监测方式;一种是移动周期性网观测方式[5]。
在工程建筑物的变形自动化监测方面,测量机器人正渐渐成为首选的自动化测量技术设备。
3 变形监测数据粗差的识别监测数据中的粗差一般是指超限误差。
为了获得正确的变形分析结果,需要在监测数据处理中进行粗差的识别与剔除。
目前,对粗差理论的研究成为国际上的一个热门课题。
F erstner 、K och 、李德仁等人在多维粗差检验或可区分理论方面的研究工作,使粗差检验和可靠性理论与方法得到了很大发展,其研究成果可大体上概括为两种粗差处理模型)期望移动模型和方差扩大模型:所谓期望移动模型,是假定含有粗差的观测值l 服从期望值为E(l )+E (E 即为观测值的粗差,称为期望移动量)、方差为R 2l 的正态分布,在平差函数模型中,将粗差视为模型误差。
在这种模型中,首先要解决粗差的定位问题。
Baarda 的一维数据探测法及其它几种方法可用于粗差定位,但在利用残差构造统计量时未考虑观测值的粗差之间的相互影响,有可能造成检验结果失真。
如何正确地定位粗差,还值得进一步研究。
方差扩大模型,是将含有粗差的观测值视为服从期望为E (l )、方差为异常大(记为a 2R 2l ,a 2>>1)的正态分布,其实质是将粗差归入随机模型。
这种模型是通过定权来消除粗差观测的影响。
目前常用选权迭代法,取观测值的权W 是平差后残差V 的函数(W =U (V )),在V T W V =min 的原则下平差,权函数U (V )的形式有多种选择。
第一步,假定W =第31卷第2期2006年3月 测绘科学Science of Surveying and M appingVol 131No 12M ar 12006I(单位权),平差求得V,按所选权函数定权,再平差,依此往复,直至两次平差结果相同为止。
如果粗差观测值的个数在总观测值个数中的比重不大,此方法可有效地消除粗差对平差结果的影响,且可以定位粗差。
但由于第一次平差是假定W=I,仍采用最小二乘法,所求残差V是否会影响迭代最后所得的权,也值得研究。
近几年来,一些文献提出了粗差检验的新途径。
例如李筠等提出了基于信息熵的测量数据粗差识别方法[6],此法不需要观测值的先验分布,计算方便,具有一定的优越性;靳奉祥等提出用模式识别方法进行变形监测数据粗差的识别。
由于对观测数据粗差的识别,实际上就是对观测值属于粗差观测模式或正常观测模式的识别,因此,将模式识别的理论和方法引入粗差识别问题的研究,有其合理性,也是值得探讨的。
另外,需要指出,监测数据中除可能含有粗差之外,总是不可避免地含有系统误差。
因此,对粗差与系统误差的可区分性研究具有非常重要的意义,将是一个重要的研究方向。
4位移显著性分析方法变形监测网两期平差后求得的坐标差,可能是位移量,也可能是观测误差的反映(即监测点并未移动)。
因此,在变形监测数据处理中必须进行位移显著性分析。
现有的变形监测网位移分析方法,可归纳为单点位移显著性分析、整体位移显著性分析和稳健迭代权估计3种方法。
单点位移显著性分析有比较法和t检验法。
比较法是利用两期监测的坐标或高差平差值的差值$d进行比较,当$d<2^Rq$x$x(^R0为单位权标准差,q$x$x为相对点位或高差的权倒数)时,认为点位稳定,否则,认为位移显著。
t检验法是作统计量t=$x/^R20q$x$x($x为两期监测的坐标差;^R20为单位权方差),选定显著水平A,如果|t|>t A/2,认为位移显著,否则,认为点位稳定。
比较法使用简单,但比较粗糙,t检验法效果较好,目前应用广泛。
Pelzer在1971年提出了目前广泛采用的整体位移显著性分析的平均间隙法。
该法是首先利用两期平差的全部坐标差$x及其权阵P$x,计算单位权方差^R2$x= $x T p$x$x/f$x(f$x为$x中独立量的个数),作统计量F= ^R$x2/^R20。
然后,选定显著水平A,通过F检验作出总体上位移是否显著的判断。
稳健迭代权估计法是首先由任意的自由网平差方法对两期网进行平差,求得坐标的两组最小二乘解及坐标差。
然后,通过单点稳定性检验和选取权函数,不断地改变平差参考基准中的基准权,逐次迭代计算,最终使稳定点的位移权为1,活动点的位移权依其位移量大小取小于1的正数。
由于稳健迭代权估计具有较强的定位模型误差的能力,用于位移分析效果较好,尤其当存在较大位移时效果更好。
但上述各种位移显著性分析方法均存在如下缺点:¹对于具体的形变网,其点位移动情况不同、观测值预处理时选择的平差基准不同,对位移的判定将得出不同的结论,有时甚至得出错误的结论;º如果两期监测的精度不同,即两期的母体单位权方差不一致,则不能应用;»进行假设检验时,显著水平的选取带有极大的主观随意性。
因此,位移显著性的分析方法尚需进一步研究和完善。
5变形分析与预报方法由于变形体的结构、组成物质的物理力学性质、外力作用的复杂性和不确定性,建立合适的确定性模型困难,因此,通过揭示变形监测数据序列的结构与规律,建立动态预测模型,反映变形特征,推断变化趋势,就成为一种有效的方法。
近年来,用数学模型来逼近、模拟和揭示变形体的变形和动态特性成为新的研究方向,其中比较有代表性的模型是:确定函数模型、回归分析模型、时间序列分析模型、灰色系统模型、卡尔曼滤波模型、神经网络模型、马尔柯夫模型和尖顶突变模型。
确定函数模型的主要特点是:利用变形体的力学性质和物理参数,建立荷载与变形之间的确定性函数关系,是一种具有/先验0性质的预报方法。
建模不需要大量的变形监测资料,在变形监测的初期就能进行变形预报。
但复杂变形体的变形难以用确定的理论关系式来表达,采用有限单元法计算时,由于变形体不可能是完全的弹性体,会由于弹性假设而引入误差,故这种方法未能推广应用。
回归分析模型是依据实测数据用最小二乘法确定回归方程的参数,所建模型属于经验模型或/后验模型0的范畴。
这类模型的建模过程简单,使用方便,目前在国内外应用广泛。
如果采用扩展回归法,则预测精度会更高。
但在监测数据较少或变形体发生以往未曾经历的变形情况时,回归模型的预报偏差较大。
该模型又分为以下几种:¹曲线拟合,此法适合于各种光滑曲线来近似描述事物发展的基本趋势。