自动化监测系统及变形测量资料的整理
变形监测
变形监测探讨摘要：人类社会的进步，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加重要。
众所周知，工程建筑物在施工和运营期间，由于受多种主客观因素的影响，会产生变形，变形如果超出了规定的限度，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，给人民生命财产带来巨大损失。
尽管工程建筑物在设计时采用了一定的安全系数，使其能安全承受所考虑的多种外荷载影响，但是由于设计中不可能对工程的工作条件及承载能力做出完全准确的估计，施工质量也不可能完美无缺，工程在运行过程中还可能发生某些不利的变化因素，因此，国内外仍有一些工程出现事故。
根据变形体的研究范围，可以将变形监测研究队形分为三类：第一类：全球变形研究，如监测全球板块运动、地极移动、地球自转速率的变化、地潮等；第二类：区域性变形研究，如地壳形变监测、城市地面沉降等；第三类：工程和局部形变研究，如监测工程建筑物的三维变形、滑坡提的滑动、地下开采使引动的地表和下沉等。
变形是自然界的普遍现象，它是指变形体在各种荷载作用下，其形状、大小及位置在时空域中的变化。
变形体的变形在一定范围内被认为是允许的，如果超出允许值，则可能引发灾害。
自然界的变形危害现象时刻都在我们周边发生着，如地震、滑坡、岩崩、地表沉陷、火山爆发、溃坝、桥梁与建筑物的倒塌等。
所谓变形监测，就是利用测量与专用仪器和方法对变形体的变形现象进行监视观测的工作。
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。
变形监测工作是人们通过变形现象获得科学认识、检验理论和假设的必要手段。
变形监测的相关事例1984年长江三峡地区发生了一次大滑坡，由于该地区进行了广泛的变形测量，对可能发生的滑坡做了正确的预报，使滑坡体上1100多位居民在滑坡滑动前一种进行搬离，避免了一场灾难的发生。
利用地球物理大地测量反演理论，于1993年准确预测了1996年发生的丽江大地震；1985年6月12日长江三峡新滩滑坡的成功预报，使得灾害损失减少到最低程度，被誉为我国滑坡预报研究史上罕见的奇迹；隔河岩大坝外观变形GPS自动化监测系统在1998年长江流域抗洪错峰中所发挥的巨大作用，确保了安全渡汛，避免了荆江大堤灾难性的分洪。
变形测量数据采集自动化技术比较
作者简介 ：张冠宇（ ９ ９） 男 ， １７ 一 ， 上海市人 ， 讲师 ， 硕士研究生 ， 主要从 事精 密工程测量和测绘仪器研究 。
测 量 机 器 人 的 范 畴 。主 要 有 Ｌ ｉ ｅｃ ａ的 Ｔ Ａ ０ ３ Ｃ ２ｏ 、
Ｔｉ ｂｅ的 ｓ 、 ｏ ｋ 的 Ｓ Ｔ ２ Ｍ 以 及 Ｔ ｐ ｏ 的 ｒ ｌ ｍ ６ Ｓｋ ｉ ａ Ｅ３Ｄ ｏ ｃｎ
Ｇ Ｓ８０Ａ等全站 仪 。其 主要 技术参数见 表 １ Ｔ． １ ０ 。
主 要 测 量 机 器 人 技 术 参 数
．
５ ／ （ｏ ｍ处 ） ｍ ｓ１ １０ ｍ Ｏ０
＜１ｓ ０ ２０ｍ ２０
３— ｓ（＜ｌ ｍ） ６ ｏ ２— ０ ８ｍ
８—８ ０ ０ｍ
测量时问
０ １ｓ ． ５
０４ ．ｓ
０ ３ ．ｓ
０ ３ ．ｓ
收 稿 日期 ： ０ ７０ —４ 修 回 日期 ： ０ ７ ０ ．２ ２ ０ ．５１ ； ２ ０ －６０
测 量机 器人 是具 有 自动 目标 识 别功 能全 站仪 的
程需要 用 大量短 时 间 问 隔 的观 测 数 据描 述 ； 监测 环 境 恶劣 ， 噪声 、 压 、 热 、 磁 场或 人 员无 法 到 达 ； 高 高 高
监 测过 程 中不 能 影 响生 产 和 运 行 管理 等 原 因 ， 切 迫
仪器类型 测角精度
测 距 精 度 补 偿 范 围
Ｔ Ａ ０３ Ｃ ２ ０ ± ． ０５
３４ ７
ｍ ｌＳ ｂｅ ６ ±１０ ．
６０ ．
Ｓ ２ Ｍ ＥＩ Ｄ ３ ± ． ３０
３０ ．
Ｇ Ｓ８０ Ａ ｒ＿ １ ｒ ０ ±１０ ．”
±（ ｍ ＋ ｐ ｍ × ３ ｍ ２ ｐ Ｄ） ４０ ．
第四章 变形监测资料的检核与成果整理
目的 便于应用分析，方便对监测数据的分析、决策和 反馈 向需用单位提供资料或归档保存 整编基础 平时资料计算、分析的基础上，按规定对整编年
份的监测资料进行整编
监测资料的整编
监测资料整编
目的 便于应用分析，方便对监测数据的分析、决策和 反馈 向需用单位提供资料或归档保存 整编基础 平时资料计算、分析的基础上，按规定对整编年
监测资料的分析
监测资料检核的意义
监测资料存在误差 偶然误差用平差处理 粗差不允许存在 系统误差应消弱或消除
粗差或系统误差使变形分析、解释困难，甚至结论 错误
变形量小，与误差接近，需要区分
监测资料的分析
监测资料检核的方法
方法多，根据情况确定 观测数据根据相应限差，野外进行检核 检核原始记录，检查变形值计算是否有误 不同方法验算、不同人员重复计算，消除错误
表达方式 文字、表格、图形
多媒体、仿真技术、虚拟现实技术
要求 正确性、可靠性
逻辑性和艺术性
图形 观测点变形过程曲线、变形分布图
监测资料的整编
监测资料表达
观测点变形过程曲线 时间为横坐标
累计变形值为纵坐标
反应变形趋势、规律和幅度 初步判断变形体的状态
监测资料的整编
回归分析法，建立不同监测点间多项式数学模型
求回归中误差 异常测点分析
监测资料的分析
监测资料预处理
监测数据系统误差检查 影响监测质量和分析判断 原因 仪器老化、基准点移动等 检验方法
U检验法
均方连差检验法 t检验法
监测资料的分析
监测资料预处理
监测数据系统误差检查 U检验法
原始记录清楚，无涂改、转抄等
全站仪自动化监测系统RoboMos
珞琪全站仪形变监测系统RoboMos源自瑞士高端制造工艺，结合中国地理国情监测格局，珞琪软件RoboMos全站仪自动化监测系统为您提供全方位变形监测数据，可广泛应用于地质灾害，水库大坝，尾矿库，大型建筑，桥梁，地铁，高铁等形变监测项目。
一、系统框架RoboMos系统由数据采集现场、服务器和客户端三大部分组成。
各部分关系如图1所示。
图1RoboMos系统框架图数据采集现场主要有测量机器人，反射棱镜以及通讯供电组件构成。
服务器端分为数据采集服务器，数据库服务器和网络服务器。
采集服务器负责传感器的配置管理，周期测量的运行，以及形变监测数据的处理和分析。
数据库服务器负责将采集服务器处理后的监测数据存储到硬盘中，供以后历史查询等使用。
网络服务器负责在因特网上发布监测结果。
客户端可分为局域网客户端和因特网客户端。
他们都可以通过浏览器来访问网络服务器发布的实时监测数据，并可进行查询分析二、硬件组成三、软件架构RoboMos软件分为采集服务器和网络服务端软件两部分。
图2软件框架采集软件运行在传感器服务器上，负责管理传感器采集数据。
该软件用标准C++编写，可运行于Windows，Linux，MacOS等系统上。
图3软件主界面图4软件配置界面图5图形查看界面PC服务端软件提供了测站管理，棱镜管理，实时数据查看，以及历史数据查询几大功能。
该软件采用了多线程技术对传感器进行管理与监控，界面设计与数据传输，数据解算和数据存储相分离。
稳定可靠，界面友好。
软件可连接多台全站仪，每台全站仪对应多个监测点。
自动测量过程中，全站仪定向方式可以在后视定向和后方交会中自由选择。
数据查看提供了三维查看，二维查看，以及历史曲线几种方式，从不同的角度显示了监测物的位移变化情况。
网络服务端软件用JSP语言编写，维护了一个动态的网站，客户端通过因特网访问该网站，浏览网站数据。
与采集服务端软件一样，客户端可以查看实时数据，也可对历史数据进行统计分析，并形成报表，本地打印存储。
(完整word版)静力水准自动化监测系统
静力水准自动化监测系统垂直位移量是直接反应工程结构物及其基础的是否稳定的关键指标，垂直位移是大部分工程安全监控的重要内容。
在工程测量中,液体静力水准测量是一种精密的水准测量方法，静力水准仪是用于测量多点相对沉降的系统。
在使用中，一系列的传感器容器均采用液管联接,每一容器的液位由一精密振弦式力传感器测出，该传感器内有一个自由悬重，一旦液位发生变化，悬重的悬浮力即被传感器感应，精确测出小至0.025mm的垂直变化。
在多点系统中，所有传感器的垂直位移均是相对于其中的一点,该点的垂直位移是相对恒定的或者可用其它人工观测手段准确确定。
静力水准测量具有以下优点:（1）采用电感调频原理设计制造,具有高灵敏度、高精度、高稳定性、温度影响小的优点,适用于长期观测。
(2）静力水准仪内置存贮芯片，具有智能记忆功能，出厂时已将传感器型号、编号、标定系数等参数永久存贮在传感器内,并可保存600次您所需要的测量结果,如测量时间、测点温度(温度型）、绝对位移值、相对位移值、零点值等。
(3）静力水准仪是有多个精密液位计组成,通过连通管将所有液位计的液面连通，测量各液位计相对基点的垂直向变形情况。
内置智能检测电路，由485总线直接输出数字测值,可远距离传输，不失真，适应长时间观测和自动化测量。
（4)测试时间短,数据同时性佳,测量结果受人员影响很小。
静力水准自动监测系统的工作原理该系统主要有测量、数据发射和数据采集及分析三个部分组成.通过连通器的原理得出基准点及各监测点上静力水准仪的压力值，集成后通过光钎、gprs或无线电台发射出去，在能够接收的范围内通过数据采集装置采集测得的压力值,之后通过数据处理及分析软件得出监测点相对基准点的沉降变化量及变化速率，之后绘出累计变沉降量—时间曲线和变化速率-时间曲线,进而分析建筑物的变化情况.点位布置：静力水准仪的现场安装要求：(1)根据测点布置要求选定测试点及基准点,安装在测点柱距底板面300mm～500mm位置处，选用点作为基准点,安装时需在墙柱混凝土表面钻孔打锚栓或在钢结构表面焊接固定支架,然后在支架上安装底座和仪器,再在仪器外部装保护罩。
工程变形监测的趋势
工程变形监测的趋势
随着科技的不断发展，工程变形监测技术也在不断进步。
以下是工程变形监测的一些趋势：
1. 自动化：传统的工程变形监测通常需要人工操作和数据收集，但自动化监测技术的发展使得监测过程更加高效和准确。
自动化监测系统能够自动采集数据并实时传输，减少了人为因素的影响。
2. 实时监测：实时监测是当前工程变形监测的重要趋势。
传统的周期性监测只能提供离散的数据，而实时监测可以提供更加详细和准确的数据。
实时监测技术包括激光测距、监测仪器和传感器的实时传输等，能够及时发现并处理变形问题。
3. 遥感监测：随着无人机技术的快速发展，遥感监测在工程变形监测中起到了越来越重要的作用。
无人机可以搭载各种传感器和监测仪器，能够在三维空间中进行全面的监测和测量，为工程变形监测提供了更加全面和精确的数据。
4. 大数据分析：随着数据量的不断增加，大数据分析在工程变形监测中变得越来越重要。
通过对大量数据的收集和分析，可以有效地监测和预测工程变形的趋势和风险，并及时采取相应的措施。
5. 智能化监测系统：智能化监测系统集成了各种传感器、无线通信和云计算技术，能够实现实时监测和远程控制。
智能化监测系统可以自动识别变形特征并进
行分析，提高监测和预警的准确性和可靠性。
总的来说，工程变形监测的趋势是向自动化、实时监测、遥感监测、大数据分析和智能化监测系统发展，以提高监测效率和准确性，并能够及时发现和解决工程变形问题。
《变形监测与数据处理》复习资料整理总结
《变形监测与数据处理》复习资料整理总结变形监测：对被监测的对象或物体（简称变形体）进行测量以确定其空间位置及内部形态随时间的变化特征。
隧道施工过程中，使用各种类型的仪表和工具，对围岩、支护和衬砌的力学行为以及它们之间的力学关系进行量测和观察，并对其稳定性进行评价，称为监控量测变形监测的时间间隔称为观测周期变形监测又称变形测量或变形观测。
在水平方向所产生的位移叫做建筑物的水平位移，向上的垂直位移叫做上升，而向下的垂直位移叫做建筑物的沉降。
由于建筑物基础的不均匀沉降而使建筑物垂直轴线偏离其设计位置时，叫做建筑物的倾斜。
由基准点、工作基点组成的平面控制网叫做平面监测网也叫水平位移监测网由基准点、工作基点组成的高程控制网叫做高程监测网也叫垂直位移监测网为观测建筑物、构筑物的变形而建立的专用测量控制网叫变形监测网变形监测的目的与意义1分析和评价建筑物的安全状态、2验证设计参数3反馈设计施工质量 4研究正常的变形规律和预报变形的方法变形监测的特点1周期性重复观测2精度要求高3多种观测技术的综合应用4监测网着重于研究点位的变化变形监测系统设计原则针对性、完整性、先进性、可靠性、经济性变形监测方案设计内容变形监测方案有哪些内容：1监测内容2监测方法和仪器3监测精度施测部位和测点布置4监测期限和频度5预警值及报警制度等实施计划6仪器设备及检定要求7观测与数据处理方法提交成果内容。
变形监测系统设计主要内容1技术设计书2有关建筑物自然条件和工艺生产过程的概述3观测的原则方案4控制点及监测点的布置方案5测量的必要精度论证6测量的方法及仪器7成果的整理方法及其它要求或建议。
8观测进度计划表9观测人员的编制及预算资料分析的常用方法：作图分析、统计分析、对比分析、建模分析。
沉降产生的原因1与地基的土力学性质和地基的处理方式有关；2与建筑物基础的设计有关；3与建筑物的上部结构有关，即与建筑物基础的荷载有关；4施工中地下水的升降对建筑物沉降也有较大的影响。
基于GNSS技术的自动化变形监测系统
关键问题的技术运用
在一个静止点上，采用双频GPS接收机和普通双频天 线进行实时RTK解算
RTK的定位精度平 面在2个厘米之 内，高程在4个厘 米之内
关键问题的技术运用
在一个静止点上，采用双频GPS接收机和普通双频天 线，然后采用GPSensor软件对其连续解算24个小时
谢谢大家
基于GNSS技术的自动化变形监测系统
上海华测导航技术有限公司 系统集成事业部 副总经理
邱匡成
目录
• GNSS变形监测系统介绍 • GNSS变形监测系统应用领域 • 系统组成 • 系统关键技术运用 • GNSS技术运用于变形监测优势
GNSS变形监测系统介绍
GNSS 即 全 球 卫 星 导 航 定 位 系 统 （ Global Navigation Satellite System ），目前GNSS泛指美国的 GPS、俄罗斯的GLONASS、欧盟的GALILEO以及中国的 COMPASS（北斗），目前使用范围较多的是美国的 GPS系统。
平面精度在 10mm左右， 高程精度在 15mm左右
关键问题的技术运用
在一个静止的点上，分20分钟一个时段对其连续观测5 个小时的数据
平面后处理结果
平面精度在8mm左 右，高程精度在 12mm
高程后处理结果
关键问题的技术运用
在一个静止的点上，分10分钟一个时段对其连续观测5 个小时的数据，用华测GPSensor准动态Kalman算法对其 进行处理
GNSS系统监测原理
GNSS基准站设置在非形变区，GNSS监测站设置 在形变监测区（监测断面的布置和监测点的数量根据 监测项目的要求来设置）。
变形监测复习资料
一、名词解释1、变形：变形是指变形体在各种载荷的作用下，其形状大小及位置在时空域中的变化2、倾斜观测：测定工业与民用建筑物倾斜度随时间变化的工作3、挠度：建筑物在应力的作用下产生弯曲和扭曲，弯曲变形时横截面形心沿与轴线垂直方向的线位移4、水平位移：建筑物的水平位移是指建筑物整体平面移动5、液体静力水准：利用相互连通的且静力平衡时的液面进行高程传递的测量方法6、测量机器人：由电动马达驱动和程序控制的TPS系统结合激光，通信及CCD技术组合而成的7、奇异值：与前面变形规律不同，但不一定是错误的观测值，所以接受8、回归分析：从数理统计的理论出发，对建筑物的变形量与各种作用因素的关系，在进行了大量的实验和观测后，仍然有可能寻找出它们之间的一定的规律性，这种处理变形监测资料的方法即叫回归分析二、简答题（6分×6＝36分）1、工程建筑物产生变形的主要原因，及变形的分类？由于工程地质，外界条件等因素的影响，建筑物及其设备在施工和运营过程中都会产生一定的变形通常情况下可以分为静态变形和动态变形，根据变形特征可分为变形体自身的形变和变形体的刚体位移。
按变形速度分类：长周期，短周期，瞬时形变。
按变形特点分类：弹性变形和塑性变形原因：(1) 自然条件及其变化：建筑物地基的工程地质、水文地质、大气温度的变化，以及相邻建筑物的影响等。
(2) 与建筑物本身相联系的原因：如建筑物本身的荷重、建筑物的结构、形式以及动荷载的作用、工艺设备的重量等。
(3) 由于勘测、设计、施工以及运营管理方面的工作缺陷，还会引起建筑物产生额外变形。
分类：(1)按变形性质可以分为周期性变形和瞬时变形(2)按变形状态则可分为静态变形和动态变形2、水平位移监测有哪些主要方法？大地测量法，基准线法，专用测量法，GPS测量法3、变形监测方案编制的步骤和主要内容。
1变形监测内容的确定2监测方法，仪器和精度的确定3监测部位和测点布置的确定4 监测频率的确定监测方案编制的步骤（1）收集监测工作所需的基础技术资料；（2）现场踏勘，了解掌握周围环境；（3）编制监测方案初稿；（4）会同有关部门（包括甲方、施工方、监理方等）确定各类监测项目和数据的控制基准；（5）监测方案上报审查、修改完善、报批执行。
变形监测总结
第一章变形的概念：指变形体（根据变形监测区域大小，可将变形监测对象分为三大类：全球性的、区域性的、工程与局部性的，本文统称其为变形体）在各种致变因素的作用下，其形状、大小及位置在时间域和空间域中的变化。
变形观测的概念：指为了解变形量大小，通过定期测量观测点相对于基准点的变化量，从历次观测结果比较了解变形随时间与空间的发展情况。
这个过程即是变形观测。
产生变形原因：1.自然原因：地震、板块运动、日照、风震2.人为的原因：（1）地下水的过量抽采（2）地下矿物的开采（3）建筑物的荷载（4）其它因素变形的危害与控制：变形的危害：1）地面建（构）筑物裂缝、倒塌；2）交通、通讯设施损害管线损害；3）港口设施失效4）桥墩下沉，净空减小，水上交通受阻5）滨海城市海水侵蚀 6）诱发地震控制：（1）控制地下水开采；（2）进行地下水回灌，保持地下水位；（3）加固建筑物进行等。
变形观测的目的：确保工程安全运营进行变形分析，建立预报变形的理论和方法变形观测的主要内容：沉降观测、水平位移观测、裂缝观测、倾斜观测、挠度监测、滑坡监测等变形观测的意义：实用上：检查各种工程建筑物及其基础的稳定性，及时掌握变形情况，为安全性诊断提供必要的信息，以便及时发现问题并采取措施科研上：更好地理解变形机理，验证有关工程设计的理论和地壳运动假说，进行反馈设计以及建立有效的变形预报模型变形观测的主要技术方法：1.常规测量方法的应用3.摄影测量方法4.特殊测量手段法5.综合各种技术方法。
变形观测的特点：1.精度要求高2.重复观测3.数据处理要求高4.多学科的配合5.责任重大变形的分类：一般情况，变形可分为静态变形和动态变形两大类。
静态变形主要指变形体随时间的变化而发生的变形，这种变形一般速度较慢，需要较长的时间才能被发觉。
动态变形主要指变形体在外界荷载的作用下发生的变形，这种变形的大小和速度与荷载密切相关，在通常情况下，荷载的作用将使变形即刻发生。
GPS自动化变形监测系统方案
大坝GPS自动化监测系统技术方案广州南方测绘仪器有限公司二OO九年十一月目录一系统总体设计 (3)1.1监测点布置概况 (3)1.2 监测系统具体实现 (4)1.2.1基站布置 (4)1.2.2 监测站具体设计 (4)1.3系统建设要求 (6)1.4系统目标 (6)二系统设计依据 (7)三基准站设计 (8)3.1 基准站的选址 (8)3.2 基站的建设 (8)3.2.1 功能实现 (8)3.2.2 基站设备 (9)3.2.3 基准站结构 (12)3.2.4 基准站防电涌防护 (13)3.3 基站数据传输 (15)3.4 基站防雷设备安装 (15)四监测站设计 (16)4.1 监测站建设 (16)4.1.1 功能实现 (16)4.1.2 监测站设备 (17)4.1.3 监测站结构 (18)4.1.4 电涌防护 (19)4.2 电缆的铺设 (19)4.3 监测单元数据传输 (20)五数据采集中心设计 (20)5.1 数据采集中心选址 (20)5.2 数据采集中心布置及装修 (21)5.3数据采集中心网络设计 (21)5.4 防护设计 (22)六光纤通讯网络建设 (23)6.1通讯光缆选择 (23)6.2 光纤网络建设 (24)6.2.1 光纤铺设方案 (24)6.2.2 光纤焊接及网络链接 (26)七系统控制中心 (27)7.1 监测软件Dmonitor (28)7.1.1 Daprider (28)7.1.2 Domator (29)7.1.3 WarningClient (31)7.1.4 MonitorTransfers (32)7.2功能与实现 (32)7.2.1 系统监控 (32)7.2.2 信息服务 (32)7.3控制中心机房布置 (33)7.4机房防护设计 (33)八方案报价 (34)九北京首云铁矿GPS自动化监测系统介绍 (35)十张河湾抽水蓄能电站上水库GPS变形监测系统介绍 (41)一系统总体设计本系统采用GPS在大坝建立实时监测网络，利用GPS实时对坝体的工作环境、坝肩、坝基岩体结构状态等各类外部荷载因素作用下的响应进行实时监测，及时掌握坝体大坝岩体的结构状态，应用现代化测试技术、计算机技术、现代网络通讯通信技术对观测数据进行基线解算，通过与原始基线的对比，得到坝体位移检测的准确数据。
变形监测
第一章变形、变形（Deformation）是指物体在外来因素作用下产生的形状、大小或者位置的改变。
引起变形的外来因素主要包括外加力和温度。
变形监测，也称为变形测量或变形观测，是指对物体的变形进行监视测量。
变形监测是一项用各种测量仪器（传感器）对所监测物体在荷载和环境变化作用下产生的变形，进行数据采集、数据计算处理、变形分析与预报的测量工作。
变形观测方法一般分为四类：1、地面测量方法2、空间测量技术3、摄影测量和地面激光扫瞄4、专门测量手段变形观测数据分析内容1、几何分析——是分析变形体在空间中和时域中的变形特性；2、物理解释——是分析变形与变形原因之间的关系，用于预报变形，理解变形的机理。
变形的物理解释方法1、统计分析法（或称回归分析法）——回归分析法是通过分析所观测的变形和变形成因之间的相关性来建立2、确定函数法——确定函数模型法是利用荷载、变形体的几何性质和物理性质，以及应力第二章建筑物垂直位移观测应该在基坑开挖之前进行，并且贯穿于整个施工过程中，而且延续到建成后若干年，直至沉降现象基本停止为止。
垂直位移测量通常采用水准测量方法为了减少系统误差的影响，一般考虑采取以下措施：（1）固定观测路线——设置固定的安置仪器点和立尺点（2）固定观测仪器和人员——监测工作中使用固定仪器和水准标尺，有条件时最好固定人员进行观测。
三固定：路线、仪器、人员保证水准基点稳定的措施远离——深埋——成组埋设——如果布设的水准基点与沉陷观测点之间的距离较远，需要在水准基点和沉陷观测点之间布置联系点，称为工作基点，垂直位移观测包括：①基坑回弹观测——②地基土分层沉降观测——③建（构）筑物基础——④建（构）筑物本身的沉降观测——⑤地表沉降观测——目前垂直位移观测最常用的是精密水准测量方法，有的情况下也有应用液体静力水准测量方法观测。
观测点布设有以下要求：（1）在基坑中央和距基坑底边缘约1/4坑底宽度处，以及其他变形特征位置设观测点。
变形观测和数据处理
及时发现变形异常，预防事故发生，保障人员和财产安全。 保障安全 科学研究 监测预警 为地质工程、建筑结构等领域的研究提供数据支持。 通过对变形数据的实时监测和预警，为灾害防治和应急救援提供决策依据。
数据处理的重要性
通过数据处理技术，减小测量误差，提高观测数据的精度。 提高精度 通过对大量数据的处理和分析，揭示变形现象的内在规律和趋势。 揭示规律 基于历史数据和模型，预测变形体的未来状态和发展趋势。 预测未来
文物保护
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数据安全与质量控制
数据安全措施
数据加密
对观测数据进行加密处理，确保数据在传输和存储过程中的安全。
访问控制
设置严格的访问控制机制，限制对观测数据的访问权限，防止数据泄露。
数据备份
定期对观测数据进行备份，以防止数据丢失。
安全审计
定期进行安全审计，检查数据安全措施的有效性，及时发现和修复安全漏洞。
对行业的启示和建议
加强技术研发和创新
鼓励企业和研究机构加强变形观测与数据处理技术的研发和创新，提高我国在该领域的国际竞争力。
提高从业人员素质
加强变形观测与数据处理从业人员的培训和教育，提高其专业素质和技术水平。
建立行业标准和规范
制定和完善变形观测与数据处理的行业标准和规范，促进该行业的健康发展。
THANKS
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变形观测方法
传统变形观测方法
通过水准仪测量两点间的高差，以确定变形量。 利用三角函数计算两点间的距离变化，适用于大范围变形监测。 通过布设导线网，测量各导线边长和角度变化，确定整体变形。 利用全站仪进行三维坐标测量，可实现高精度变形监测。 水准测量 三角测量 导线测量 全站仪监测
变形监测复习资料
沉降：沉降表达的是一个向量，既有大小又有方向，表示建筑物的下沉或者上升。
不均匀沉降：建筑物上部荷载分布不均匀使得地基土所承受的荷载的不均匀，造成建筑物沉降量的不均匀就是不均匀沉降。
工后沉降：从施工完毕到沉降稳定，铺轨工程完成后根底设施沉降量。
1变形监测点分为基准点、工作基准点和观测点，每一个独立的监测网应设置不少于3个稳固可靠的基准点；首次观测应连续进行2次观测，并以平均值作为首期观测值。
2高速铁路客运专线路基变形监测主要包括路基面沉降监测、路基基底沉降监测、路根本体沉降监测、水平位移监测几个方面。
3基坑工程施工现场监测的内容分为水平位移监测、内力监测、沉降监测三大局部。
5建筑物测量变形监测的工程有沉降监测、水平位移监测、倾斜监测、挠度检测和裂缝监测。
6常用点位稳定性统计检验方法有三角测量法、三维三边测量、精密水准测量等方法。
7建筑物的内部监测是平安监测的重要内容，其监测工程主要是内部位移监测、应力监测、地下水位及渗流监测、挠度检测、裂缝监测等。
变形监测的开展趋势：由于变形监测的特殊要求，一般不允许检测系统中断监测，就要求检测系统能精确、平安、可靠长期而又实时的采集数据，而传统的设备难以满足要求，因此，科研人员在现有的自动化监测技术的根底上，有针对性的研发精度高、稳定性好的自动化监测仪器和设备。
这方面成果有：自动化监测技术、光纤传感监测技术、CT技术的应用、GPS在变形监测中的应用、激光技术的应用、测量机器人技术、渗流热监测技术和平安监测专家系统等。
变形监测网与一般控制网的区别：具有较高的精度和灵敏度，多种观测技术的综合应用，监测网着重于研究点位的变化，周期性重复观测1、变形监测是对被检测的对象或物体〔简称变形体〕进行测量以确定其空间位置及内部形态随时间的变化特征。
变形监测又称变形测量或变形观测。
2、变形监测的目的：1〕分析和评价建筑物的平安状态〔2〕验证设计参数〔3〕反应设计施工质量〔4〕研究正常变形规律和预报变形的方法3、变形监测的意义具体表现在：〔1〕对于机械技术设备，那么保证设备平安、可靠、高效的运行，为改善产品质量和新产品的设计提供技术数据〔2〕对于滑坡，通过监测其随时间的变化过程，可进一步研究引起滑坡的原因，预报大的滑坡灾害〔3〕通过对矿山由于开挖所引起的实际变形的观测，可以采用控制开挖量和加固等方法，防止危险性变形的发生，同时可以改良变形预报模型〔4〕在地壳构造运动监测方面，主要是大地测量学的任务，但对于近期地壳垂直和水平运动以及断裂带的应力积聚等地球动力学现象、大型特种精密工程如核电厂、粒子加速器以及铁路工程也具有重要的工程意义。
GPS变形监测及自动化系统
GPS变形监测及自动化系统GPS监测系统广泛应用于各个领域，在变形监测方面，与传统方法相比较，应用GPS不仅具有精度高、速度快、操作简便等优点，而且利用GPS和计算机技术、数据通讯技术及数据处理与分析技术进行集成，可实现从数据采集、传输、管理到变形分析及预报的自动化，达到远程在线网络实时监控的目的。
标签变形监测；自动化；应用1 GPS变形监测现状1.1 变形监测技术概述GPS变形监测技术的发展如今迅速发展，是监测技术发展上的一次革命，国外在上个世纪80年代开始应用此技术，尤其是对一些多天然灾害的国家来说，先进的高精度变形监测技术带来的不仅仅是技术革新，更是对本国人民的福音。
在全球竞争不断加剧的今天，如军事、工程建筑、地理环境等需要更精确的监测领域，对于变形监测技术提出了更高的要求。
变形监测和数据的分析整理是一个研究的主要方向，上世纪中叶以后，精确的变形监测工作发展更是迅速。
1.2 GPS变形监测的特点：1.2.1 观测站之间无需通视既要保持良好的通视条件，又要保障控制网的良好结构，这一直是经典测量技术在实践方面的困难问题之一。
GPS测量不要求测站之间相互通视，因而不再需要建造觇标。
这一优点既可大大减少测量工作的经费和时间，同时也使点位的选择变得甚为灵活。
1.2.2 监测精度高GPS可以提供1×10-6甚至更高的相对定位精度。
在变形监测中，如果GPS 接收机天线保持固定不动，则天线的对中误差、整平误差、定向误差、天线高测定误差等并不会影响变形监测的结果。
实践证明，利用GPS进行变形监测可获得±（0.5～2）mm的精度。
1.2.3 可同时提供监测点的三维位移信息GPS测量，在精确测定观测站平面位置的同时，可以精确测定观测站的大地高程。
GPS测量这一特点，不仅为研究大地水准面的形状和确定地面点的高程开辟了新途径，同时也为其在航空物探、航空摄影测量及精密导航中的应用，提供了重要的高程数据。
自动化监测系统及变形测量资料的整理
系统建设的造价应经济、合理，采用性价比高的 仪器设备；同时，应尽可能考虑整套系统采用同 一厂家的产品，以提高系统的兼容性、完整性， 便于管理、维护和节约经费。
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工程变形测量
1.自动化监测系统的设计
设计原则： （3）准确性 系统的测量数据应准确，精度满足相关规范的 要求，在更换零部件时不影响数据的连续性。
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工程变形测量
1.自动化监测系统的设计
设计原则：
（5）开放性和通用性 系统应具有良好的开放性和兼容性。开放性是针对 用户开放系统总线标准、系统数据采集单元的程控 命令和数据格式，以及接入的任何种类标准信号传 感器。系统应易于操作，人机界面友好。
（6）统一性
数据采集系统和信息管理系统应相互兼容，即使采 用不同的数据采集子系统，也应能实现监测信息的 统一管理。
型
编 号
式 规 格
埋设日期
埋设位 基 置础
测定日期
高程 备
年 月 日 X( Y( 情 年 月 日 （m） 注 m) m) 况
水平位移观测工作基点考证表
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3.监测资料的整编
定期资料编印工作的主要内容：
（2）在平时资料整理基础上，对整编时段内的各项观测物 理量按时序进行列表统计和校对。此时如发现可疑数据， 一般不宜删改，应加注说明，提醒读者注意。
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工程变形测量
4.监测数据的预处理
监测资料分析工作必须以准确可靠的监测资料为基础， 在计算分析之前，必须对实测资料进行预处理。
主要工作
• 监测物理量的转换 • 监测数据的粗差检验 • 系统误差的检验
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1.自动化监测系统的设计
分布式监测系统：
分布式数据采集 系统通常由Leabharlann 测 计算机、测控单 元和传感器组成
• 根据不同监测任务需要而埋设的各类传感器通过一 定的通信介质（一般为屏蔽电缆）接入布置其附近 的测控单元； • 由测控单元按照采集程序的控制将监测数据转换、 存储并通过数据通信网络发送至远方的监测计算机 做深入分析和处理。
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1.自动化监测系统的设计
设计原则： （3）准确性 系统的测量数据应准确，精度满足相关规范的 要求，在更换零部件时不影响数据的连续性。 （4）可靠性 监测设备选型应优先考虑选用技术先进、成熟、通 过多个现场环境长期考核、质量合格的产品，设备 的故障率低，具有在雷电、高温、高湿等恶劣环境 下正常工作的长期可靠性，有良好的防雷、防湿、 耐高温等抗干扰能力。发生故障时能及时判断、报 警，并迅速排除。为保证数据的连续可靠，系统应 具有备用的人工观测手段。
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1.自动化监测系统的设计
分布式监测系统：
• 分布式系统是把数据采集工作分散到靠近较多传 感器的采集站(测控单元)来完成，然后将所测数 据传送到主机。这种系统要求每个观测现场的测 控单元应是多功能智能型仪器，能对各种类型的 传感器进行控制测量。 分布式监测系统传输的是数字量，传输距离长， 精度高，风险分散，可靠性高，技术简单，电缆 用量小，布置灵活，观测速度快，但系统重复部 件多，投资相对较大。
为保证系统的安全和正常运行，防止遭受雷击和 外界因素的干扰，系统应具备本功能。系统的防 雷一般应进行专门的设计。
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1.自动化监测系统的设计
自动化监测系统的功能：
（6）数据管理功能。
对监测数据应采用数据库技术进行有效的管理，并编制相 应的管理系统软件，对监测数据实行查询、修改、统计等 操作，对数据异常及故障能进行显示和报警。另外，为保 证数据的安全，系统应具有数据备份功能。
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1.自动化监测系统的设计
设计原则：
（5）开放性和通用性 系统应具有良好的开放性和兼容性。开放性是针对 用户开放系统总线标准、系统数据采集单元的程控 命令和数据格式，以及接入的任何种类标准信号传 感器。系统应易于操作，人机界面友好。 （6）统一性 数据采集系统和信息管理系统应相互兼容，即使采 用不同的数据采集子系统，也应能实现监测信息的 统一管理。
1.自动化监测系统的设计
集中式监测系统： 不同类型的传感器要用不同的采集器控制测量， 由一条总线连接，形成一个独立的子系统。系统 中有几种传感器，就有几个子系统和几条总线。
采集器
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1.自动化监测系统的设计
集中式监测系统：
集中式监测系统的高技术部件均集中在机房，工作环境好， 便于管理，系统重复部件少，相对投资也较少，但系统传 输的是模拟量，易受外界干扰，系统风险集中，可靠性不 高，技术复杂，电缆用量大，维护不便。
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1.自动化监测系统的设计
自动化监测系统的布置形式： 集中式监测系统 分布式监测系统
混合式监测系统
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1.自动化监测系统的设计
集中式监测系统： 集中式系统是将传感器通过集线箱或直接连接 到采集器的一端进行集中观测。
采集器
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工程变形测量
（7）数据分析功能。
对监测数据进行及时的分析处理是自动化监测的一个重要 特征，是及时发现工程隐患的重要手段。一般的数据分析 主要是判断数据的正常或异常特征，并根据其异常特性作 进一步的分析。
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工程变形测量
1.自动化监测系统的设计
设计原则： （1）适应性 根据建筑物所处的环境条件、建筑结构和运行工 况的不同，在设计监测自动化系统时应有较强的 针对性。对于重点监测项目和重要测点应优先纳 入自动化监测系统中，技术成熟的项目优先实现 自动化。 （2）经济性 系统建设的造价应经济、合理，采用性价比高的 仪器设备；同时，应尽可能考虑整套系统采用同 一厂家的产品，以提高系统的兼容性、完整性， 便于管理、维护和节约经费。
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工程变形测量
1.自动化监测系统的设计
自动化监测系统的功能：
（1）数据采集功能。 能自动采集各类传感器的输出信号，并把模拟量转 换为数字量；数据采集能适应应答式和自报式两种 方式，能按设计的方式自动进行定时测量，能接收 命令进行选点、巡回检测和定时检测。 （2）掉电保护功能。 现场的数据采集装置应有储存器和掉电保护模块， 能暂存已经采集的数据，并在掉电情况下不丢失数 据。系统应设有备用电源，在断电情况下，系统应 能自动切换，并继续工作一段时间，具体持续工作 时间应根据工程的具体要求确定，一般应在3天以上。
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1.自动化监测系统的设计
概述： 自动化监测技术是从20世纪60年代起，随着计算 机技术、网络通讯技术的发展而发展起来的。 自动化监测的三种形式：第一种是数据处理自动 化，俗称“后自动化”；第二种是实现数据采集 自动化，俗称“前自动化”；第三种是实现在线 自动采集数据，离线资料分析，俗称“全自动 化”。 自动化监测主要包括数据采集的自动化、数据传 输的自动化、数据管理的自动化和数据分析的自 动化等内容。
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1.自动化监测系统的设计
自动化监测系统的功能： （3）自检、自诊断功能。 即对仪器自身的工作性态进行检查，对发生故 障的仪器应自动报警。
（4）现场网络数据通讯和远程通讯功能。 现场数据通讯一般采用电缆、光纤和无线传输等 形式，对于远程通讯一般采用因特网和微波方式。 （5）防雷和抗干扰功能。
上次课主要内容
概述 周期性重复观测 固定式连续观测 GPS一机多天线监测技术 多传感器组合变形测量系统
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工程变形测量
第6、7章 自动化监测技术与 监测资料的整编
测量工程与装备系
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工程变形测量
本次课主要内容
自动化监测系统设计 监测自动化系统设计示例 监测资料的整编 监测数据的预处理