变形监测数据处理PPT幻灯片课件
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变形监测技术与应用14章PPT课件
•裂缝监测点应选择有一定代表性的位置，布设在裂缝的
两侧。
2020/3/23
中南大学测绘与国土信息工程系
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测线布设示意图
3
第
节
监 测 技 术 设 计
（a）十字形布设 （b）放射形布设 ○ 测站 × 照准点 ● 监测点
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中南大学测绘与国土信息工程系
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监测期限和频率（1）
3
第 •不同的边坡工程，由于边坡类型、规模、所
法 •近景摄影测量法在地表水平位移监测中也有较多的
应用；
•GPS已经在许多重要工程的变形监测中得到应用
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中南大学测绘与国土信息工程系
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2
仪表监测法（1）
•采用精密仪表监测边坡地表及深层的位移、沉降及倾斜、
第 裂缝相对变化、地声、应力应变和环境因素等。
节
•按采用的仪表可分为机械式仪表监测法（简称机测法） 和电子仪表监测法（简称电测法），两种方法都具有仪
测缝法
三向测缝仪、位移计、伸长仪等
量测法
声发射仪、地震仪等
应变计量测法
管式应变计、位移计、滑动测微计等
水位自记仪法
地下水位自记仪等
压力计量测法
孔隙水压力计等
量测法
水位标尺等
量测法
三角堰、量杯等
雨量计法
雨量计、雨量报警器等
记录仪法
温度记录仪等
地震仪法
地震仪等
中南大学测绘与国土信息工程系
7
2
监测方法
第 •我国目前的边坡监测方法，已由过去利
降雨量
6
地温
地震
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监测方法
水利工程的变形监测PPT课件
-
3
监测工作的重要性
1
•建国以来，我国共修建8.3万余座堤坝，其 第 中15米以上大坝有1.9万多座，30米以上大 节 坝有近3000座，这些工程在国民经济中发
概 挥了巨大的作用。然而，相当一部分大坝存 述 在着某些不安全因素，这些因素不同程度地
影响工程效益的发挥，甚至威胁着下游千百 万人民的生命财产安全。
坝 安 全 监
斜心墙堆石坝，最大坝高154m，总库容 126.5亿m3， 泄洪排沙建筑物由三条孔板泄 洪洞、三条明流泄洪洞、三条排沙洞和正常
测 溢洪道及非常溢洪道组成，水电站系统由六
系 统 设 计
条引水洞发电、地下厂房和三条尾水洞组成， 电站装机6台，总容量1800MW，地下厂房 长250. 15m，宽26.20m。
第 •水准测量的基准点应根据工程建筑物的规模、受力区
3
节 范围、地形地质条件及观测精度要求等综合考虑，原则
上要求这种类型的点能长期稳定，且变形值小于观测误
监 差。
测 •水准基点的形式可采用土基标、地表岩石标、深埋钢
系 管标、双金属管标等，具体形式可根据实际情况确定。
统 设 计
•一般分别在坝顶及坝基处各布设一排沉降监测标点， 在高混凝土坝中间高程廊道内和高土石坝的下游马道上， 也应适当布置观测标点。
值，定时对大坝安全状态作出评价并为蓄水提供依据。 （5）运行阶段。应进行经常的和特殊情况下的监测工作；定期对 监测设施进行检查、维护和鉴定，以确定是否应报废、封存或继续 观测、补充、完善和更新，定期对监测资料进行整编和分析。
2021/2/7
-
8
工作状态划分
应定期对监测结果进行分析研究，并按下列类型对
要 （3）险情状态，指大坝（或监测的对象）出现 求 危及安全的严重缺陷，或环境中某些危及安全的因
变形观测数据处理课件
4.5 小波变换用于信噪分离
➢ 变形分析中的为什么要应用小波变换？ ➢ 了解小波变换的基本概念 ➢ 小波变换在变形分析中的应用体现
PPT学习交流
10
第四章 变形监测资料的预处理 复习要点
4.6 变形监测成果的整理
➢ 以“工作基点位移对变形值的影响”为例，说
明变形监测成果整理的重要性
➢ 观测资料的整编
而修正设计的理论以及所采用的经验系数。
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17
2. 资料整理步骤：
资料的校核 变形观测资料的插补
填表 绘图
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18
资料的校核
校核各项原始记录，检查各次变形观测值的计算有否 错误。
（1）原始观测记录应填写齐全，字迹清楚，不得涂 改、擦改和转抄；凡划改的数字和超限划去的成果，均 应注明原因，并注明重测结果的所在页数；
3、数据处理前的准备工作：
• 核对和复查外业观测成果与起算数据； • 进行各项改正计算； • 验算各项限差，在确认全部符合规定要求后，方可
进行计算。
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5
第一节 概述
4、数据处理方法：
• 数据检验：粗差剔出；超限误差检验；稳定性分 析
• 平差处理：经典平差；自由网平差；秩亏网平差； 拟稳平差等
4.3 监测网观测资料的数据筛选
➢ 数据筛选的基本原理与检验步骤
➢ 超限误差局部检验中， u检验法、 检验法、
t检验法等三种检验方法的本质区别
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9
第四章 变形监测资料的预处理 复习要点
4.4 监测资料的奇异值检验与插补
➢ 自动化监测系统中数据的奇异值检验方法 ➢ 监测资料插补的原因和插补方法
（1）按内在物理联系进行插补 按照物理意义，根据对已测资料的逻辑分析，找出主 要原因量之间的函数关系，再利用这种关系，将缺漏值 插补出来。 （2）按数学方法进行插补 ① 线性内插法：由某两个实测值内插此两值之间的观 测值时，可用：
➢ 变形分析中的为什么要应用小波变换？ ➢ 了解小波变换的基本概念 ➢ 小波变换在变形分析中的应用体现
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第四章 变形监测资料的预处理 复习要点
4.6 变形监测成果的整理
➢ 以“工作基点位移对变形值的影响”为例，说
明变形监测成果整理的重要性
➢ 观测资料的整编
而修正设计的理论以及所采用的经验系数。
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2. 资料整理步骤：
资料的校核 变形观测资料的插补
填表 绘图
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资料的校核
校核各项原始记录，检查各次变形观测值的计算有否 错误。
（1）原始观测记录应填写齐全，字迹清楚，不得涂 改、擦改和转抄；凡划改的数字和超限划去的成果，均 应注明原因，并注明重测结果的所在页数；
3、数据处理前的准备工作：
• 核对和复查外业观测成果与起算数据； • 进行各项改正计算； • 验算各项限差，在确认全部符合规定要求后，方可
进行计算。
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第一节 概述
4、数据处理方法：
• 数据检验：粗差剔出；超限误差检验；稳定性分 析
• 平差处理：经典平差；自由网平差；秩亏网平差； 拟稳平差等
4.3 监测网观测资料的数据筛选
➢ 数据筛选的基本原理与检验步骤
➢ 超限误差局部检验中， u检验法、 检验法、
t检验法等三种检验方法的本质区别
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第四章 变形监测资料的预处理 复习要点
4.4 监测资料的奇异值检验与插补
➢ 自动化监测系统中数据的奇异值检验方法 ➢ 监测资料插补的原因和插补方法
（1）按内在物理联系进行插补 按照物理意义，根据对已测资料的逻辑分析，找出主 要原因量之间的函数关系，再利用这种关系，将缺漏值 插补出来。 （2）按数学方法进行插补 ① 线性内插法：由某两个实测值内插此两值之间的观 测值时，可用：
第七章 工程的变形监测与数据处理ppt课件
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➢•工程和局部形变--测定工程建筑物的沉陷、水 平位移、挠度和倾斜，滑坡体的滑动，以及采矿、 采油和抽取地下水等人为因素造成的沉陷。
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8
1.5 变形监测的目的和意义
实用意义： 保障工程安全。
科学意义： ✓解释变形的机理， ✓验证变形的假说， ✓检验设计是否合理， ✓为修改设计、制定规范提供依据。
b.关闭内门，打开外门，等过渡室 温与外界温度一致后，将高程传递到 洞外。
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•深埋双金属标：避免温度变化对标志高程的影 响。 a.组成：由膨胀系数不同的两根金属管（钢和铝） 组成，在两根管顶部装有读数设备。 b.工作时，在读数设备上，可以得出由于温度变 化引起的两根管长度变化差数Δ，由Δ值可算出 金属管本身长度的变化。
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•目标点的选择原则： a) 能反映整个变形体的情况（每个坡段至少一 个观测点）； b) 变形变化大的地方多埋； c) 工程的重点地段，地质条件差的地段； d) 其他原因专门提出； e) 有利的观测条件。
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三、垂直位移基准点的布置
为解决基准点选择的矛盾，对于水准基准点一 般采用一级或两级水准点方式布置。 •水准基点：远处稳定的水准点，对工作基点进 行定期观测，以求得工作基点的垂直位移值。 •工作基点：离变形体较近的点，定期对各观测 点进行精密水准测量，以求得各点在某一时间段 内的相对垂直位移值。 •观测点：变形体上的点，反映了变形体的变化 情况。（葛洲坝坝面503个观测点，廊道270个 点。）
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6
➢• 区域性形变--测定地壳板块内变形状态和板 块交界处地壳相对速度
GPS已成为主要的技术手段。近10年发展起 来的空间对地观测遥感新技术——合成孔径雷 达干涉测量(InSAR),在监测地震、火山地表移动、 冰川漂移、地面沉降、山体滑坡等方面，其试 验成果的精度可达cm或mm级，表现出了很强 的技术优势。
《变形观测成果整》PPT课件_OK
17
回归分析
假设P有个自变量x1, x2 ,, xp ，n是观测值的个
数，因变量的观测值、观测值的均值及回归值分 别用符号 y、y、yˆ 表示。
总离差平方和，表示观测值与均值之差的平方
和，它反映了数据总的波动情况：
n
n
Lyy ( yi y)2 yi2 ny 2
i 1
i 1
18
回归分析
13
回归分析的基本原理
变量之间的关系分为两类，一类是变量之间存 在着完全确定的函数关系，称为函数相关；另一 类是变量之间存在统计上相关，称为统计相关， 即既存在一定的制约关系，又不能由一个（或几 个）变量精确地求出另一个变量的值来。使用统 计方法研究变量之间统计相关的规律就是回归分 析，它利用建立的经验公式处理连续型随机变量 之间的相关关系。
20
2 ．理论上，变行体的变形场是惟一的客观存在。 由于观测误差和模型误差的存在，无法获取客观存在 的变形场。因此，在外业数据采集过程中，在内业数 据处理和变形分析中，均应采用合适的方法和程序排 除误差干扰，以便获取客观变形场的最佳描述。
3
平差过程
(1)采取一定的物理方法或数学模型消除系统误差的 影响，获得仅包含偶然误差的观测值空间向量。如采 取一定的观测程序和方法消除仪器的误差，将系统误 差作为未知参数进行解算等。
对于第一个问题，主要运用专业的知识来确定，然后利用 统计检验的方法对因子的显著性进行检验，以使回归方程中只 保留影响显著的因子，剔除影响不显著的因子。
n
y b0 bi xi v
i 1
第二个问题：利用最小二乘法由观测资料计算回归系数的 估值，实际上就是测量中的间接平差问题。
16
回归分析
逐步回归的基本思想是在众多的自变量中，根 据这些自变量对回归方程影响程度的大小，逐次 地选入到回归方程中，在这个过程中，先前被选 入回归方程的变量，有些由于其后新引入的变量 而失去了重要性，这时就应从回归方程中将它们 淘汰掉。持续上述过程，直到回归方程中不在有 可淘汰的变量，也没有再可引入的变量为止，最 后所得的结果就是选定的回归方程。
回归分析
假设P有个自变量x1, x2 ,, xp ，n是观测值的个
数，因变量的观测值、观测值的均值及回归值分 别用符号 y、y、yˆ 表示。
总离差平方和，表示观测值与均值之差的平方
和，它反映了数据总的波动情况：
n
n
Lyy ( yi y)2 yi2 ny 2
i 1
i 1
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回归分析
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回归分析的基本原理
变量之间的关系分为两类，一类是变量之间存 在着完全确定的函数关系，称为函数相关；另一 类是变量之间存在统计上相关，称为统计相关， 即既存在一定的制约关系，又不能由一个（或几 个）变量精确地求出另一个变量的值来。使用统 计方法研究变量之间统计相关的规律就是回归分 析，它利用建立的经验公式处理连续型随机变量 之间的相关关系。
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2 ．理论上，变行体的变形场是惟一的客观存在。 由于观测误差和模型误差的存在，无法获取客观存在 的变形场。因此，在外业数据采集过程中，在内业数 据处理和变形分析中，均应采用合适的方法和程序排 除误差干扰，以便获取客观变形场的最佳描述。
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平差过程
(1)采取一定的物理方法或数学模型消除系统误差的 影响，获得仅包含偶然误差的观测值空间向量。如采 取一定的观测程序和方法消除仪器的误差，将系统误 差作为未知参数进行解算等。
对于第一个问题，主要运用专业的知识来确定，然后利用 统计检验的方法对因子的显著性进行检验，以使回归方程中只 保留影响显著的因子，剔除影响不显著的因子。
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y b0 bi xi v
i 1
第二个问题：利用最小二乘法由观测资料计算回归系数的 估值，实际上就是测量中的间接平差问题。
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回归分析
逐步回归的基本思想是在众多的自变量中，根 据这些自变量对回归方程影响程度的大小，逐次 地选入到回归方程中，在这个过程中，先前被选 入回归方程的变量，有些由于其后新引入的变量 而失去了重要性，这时就应从回归方程中将它们 淘汰掉。持续上述过程，直到回归方程中不在有 可淘汰的变量，也没有再可引入的变量为止，最 后所得的结果就是选定的回归方程。
变形观测与数据处理PPT课件
电信号后以便进行测定的器件，它是变形测量中 的一种有效的方法，它的最大优点是能自动化、 远距离操纵和连续记录。 • 光、机、电技术的发展，研制了一些特殊和专用 的监测仪器可用于变形的自动监测，它包括应变 测量、准直测量和倾斜测量。例如，遥测垂线坐 标仪，采用自动读数设备，其分辨率可达到 0.01mm；采用光纤传感器测量系统将测量与信 号传输合二为一，具有很强的抗雷击、抗电磁场 干扰和抗恶劣环境能力，便于组成遥测系统，实 现在线分布式监测。
量、航空摄影测量等。单相片摄影测量只能测定 平行于摄影机承片框平面上的变形。地面立体摄 影测量可测定物体空间位置的移动和变形，这两 种方法最适于近距离单体建筑物的变形测量。 • 由于计算机技术的广泛应用，使非地形解析摄影 测量方法有了很大的发展，因此在近景摄影变形 测量中不但可用带有框标与定向设备的测量摄影 机，而且可广泛使用非量测用普通摄影机，这就 为摄影测量方法在变形测量中的应用开辟了更广 阔的前景，如数字化摄影测量和实时摄影测量系 统的应用。
最新课件
2
1.1 变形监测的内容、目的与意义
• 1.1.1 对象
• 1）地表变形
• 自然原因：地壳板块运动、地球内部岩浆活动等
• 人为原因：人类的技术经济、生产活动引起各类 变形。
• 地下开采引起地表的移动变形；露天矿山开采及 公路、铁路等地表工程所形成的人工边坡可能的 滑坡；人工地下抽水或灌水引起的地表沉降和回 弹；岩溶地区可能产生地面塌陷等。
最新课件
7
• 变形测量就是针对这些问题进行研究与测量的一 个学科分支，因此变形测量的内容主要有：沉降 测量、位移测量、倾斜测量、裂缝测量和挠度测 量等。
• 从历次测量结果的比较中了解变形随时间发展的 情况。
• 变形测量的周期常随单位时间内变形量的大小而 定。当变形量较大时，测量周期宜短；当变形量 减小，建（构）筑物趋于稳定，测量周期可相应 放长。
量、航空摄影测量等。单相片摄影测量只能测定 平行于摄影机承片框平面上的变形。地面立体摄 影测量可测定物体空间位置的移动和变形，这两 种方法最适于近距离单体建筑物的变形测量。 • 由于计算机技术的广泛应用，使非地形解析摄影 测量方法有了很大的发展，因此在近景摄影变形 测量中不但可用带有框标与定向设备的测量摄影 机，而且可广泛使用非量测用普通摄影机，这就 为摄影测量方法在变形测量中的应用开辟了更广 阔的前景，如数字化摄影测量和实时摄影测量系 统的应用。
最新课件
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1.1 变形监测的内容、目的与意义
• 1.1.1 对象
• 1）地表变形
• 自然原因：地壳板块运动、地球内部岩浆活动等
• 人为原因：人类的技术经济、生产活动引起各类 变形。
• 地下开采引起地表的移动变形；露天矿山开采及 公路、铁路等地表工程所形成的人工边坡可能的 滑坡；人工地下抽水或灌水引起的地表沉降和回 弹；岩溶地区可能产生地面塌陷等。
最新课件
7
• 变形测量就是针对这些问题进行研究与测量的一 个学科分支，因此变形测量的内容主要有：沉降 测量、位移测量、倾斜测量、裂缝测量和挠度测 量等。
• 从历次测量结果的比较中了解变形随时间发展的 情况。
• 变形测量的周期常随单位时间内变形量的大小而 定。当变形量较大时，测量周期宜短；当变形量 减小，建（构）筑物趋于稳定，测量周期可相应 放长。
《变形监测数据处理》课件
提高数据处理精度的措施与方法
多源数据融合
综合利用不同来源和类型的变形监测数据，通过数据融合提高数 据处理精度和可靠性。
误差分析与校正
对变形监测数据进行误差分析和校正，消除或减小误差对数据处理 结果的影响。
数据处理算法改进
研究和改进数据处理算法，提高算法的稳定性和精度，以满足更高 标准的变形监测需求。
新技术在变形监测数据处理中的应用
机器学习与人工智能
应用机器学习和人工智能技术，对变形监测数据进行模式 识别、预测分析和异常检测，提高数据处理效率和精度。
遥感与无人机技术
利用遥感和无人机技术，实现快速、准确和全面的变形监 测，尤其在难以接近或危险的区域具有显著优势。
深度学习与神经网络
通过深度学习和神经网络，对变形监测数据进行复杂的非 线性处理和分析，揭示数据之间的潜在联系和规律。
THANKS
感谢观看
数据处理与分析
利用适当的数学模型和算法对 预处理后的数据进行处理和分 析，提取出有用的信息。
结果评估与报告
根据处理和分析的结果，对变 形状况进行评估，并编写相应 的报告，为工程安全和维护提
供依据。
02
变形监测数据获取
变形监测点的布设
监测点布设原则
根据工程特点和变形类型选择合 适的变形监测点，确保能够全面 反映变形情况。
明确监测对象、监测点和监测周期。
选择合适的模型
根据数据特征和变形类型选择合适的数学模 型。
模型参数估计
利用已知数据估计模型参数，建立变形模型 。
变形分析方法
静态分析
对某一时间点的数据进行对比和分析，评估变形量。
动态分析
将不同时间点的数据进行连续对比，分析变形趋势和 规律。
《现代工程变形监测》PPT课件
线等。
物理量监测(力学量测试)：
测试仪器——测试系统。 被测对象
传感器
信号变换、 测量电量
指示仪器 记录仪器 数据处理仪器
测试系统组成：荷载系统打印〔机 被测对象
〕、传感器、信号变换与测量电路、 荷载系统
测量系统
显示与记录系统
图1－显1 测示试记系录统系的组统成。
• 传感器：将测量的非电物理量〔位移、压力、应 力厚度〕转换成相应的便于检测的电量。
• 传感器形式：
• 电感式
•
•
电阻式——差动电阻式，钢弦式〔振弦式〕
•
• 电容式
•
• 差动变压形式
•
• 光电式
•
• 弹簧式
§1.6 监测精度
原那么上：应高于变形量 〔一个监测周期内的变形量〕 。
无法到达测试精度，可以通过变形趋 势。〔图〕
§1.7 监测频率
➢ 施工期： ① 按时间确定——每周，每天、每几个小时。时间
5. 土体分层的沉降监测
➢ 测量原理：分层沉降管由波纹柔性塑料管制成， 管外每隔一定距离安放一个钢环〔钢环位置根据 测量的土层位置而定〕，地层沉降时，带动钢环 同步下沉。当探头从钻孔中缓慢下放遇到钢环时， 电感探测装置上的蜂鸣器鸣叫，这是测读出孔口 处导线上的标尺刻度，以及孔口的标高，即可计 算出钢环所在位置的标高和沉降值。
➢ 测斜管埋设方法：
• 绑扎埋设——适用于砼桩墙体； • 钻孔埋设——适用于土体。
➢ 测斜仪量测原理图
4. 深层水平位移测量
➢ 测量原理
➢ 通过摆锤受重力作用来测量探头轴线与铅锤线之 间的倾角，计算出垂直位置各点的水平位移量：
➢
( Li 通常取0.5m～
1m ) i Li sin i
物理量监测(力学量测试)：
测试仪器——测试系统。 被测对象
传感器
信号变换、 测量电量
指示仪器 记录仪器 数据处理仪器
测试系统组成：荷载系统打印〔机 被测对象
〕、传感器、信号变换与测量电路、 荷载系统
测量系统
显示与记录系统
图1－显1 测示试记系录统系的组统成。
• 传感器：将测量的非电物理量〔位移、压力、应 力厚度〕转换成相应的便于检测的电量。
• 传感器形式：
• 电感式
•
•
电阻式——差动电阻式，钢弦式〔振弦式〕
•
• 电容式
•
• 差动变压形式
•
• 光电式
•
• 弹簧式
§1.6 监测精度
原那么上：应高于变形量 〔一个监测周期内的变形量〕 。
无法到达测试精度，可以通过变形趋 势。〔图〕
§1.7 监测频率
➢ 施工期： ① 按时间确定——每周，每天、每几个小时。时间
5. 土体分层的沉降监测
➢ 测量原理：分层沉降管由波纹柔性塑料管制成， 管外每隔一定距离安放一个钢环〔钢环位置根据 测量的土层位置而定〕，地层沉降时，带动钢环 同步下沉。当探头从钻孔中缓慢下放遇到钢环时， 电感探测装置上的蜂鸣器鸣叫，这是测读出孔口 处导线上的标尺刻度，以及孔口的标高，即可计 算出钢环所在位置的标高和沉降值。
➢ 测斜管埋设方法：
• 绑扎埋设——适用于砼桩墙体； • 钻孔埋设——适用于土体。
➢ 测斜仪量测原理图
4. 深层水平位移测量
➢ 测量原理
➢ 通过摆锤受重力作用来测量探头轴线与铅锤线之 间的倾角，计算出垂直位置各点的水平位移量：
➢
( Li 通常取0.5m～
1m ) i Li sin i
变形观测与数据处理82页PPT
变形观测与数据处理
46、法律有权打破平静。——马·格林 47、在一千磅法律里，没有一盎司仁 爱。— —英国
48、法律一多，公正就少。——托·富 勒 49、犯罪总是以惩罚相补偿；只有处 罚才能 使犯罪 得到偿 还。— —达雷 尔
50、弱者比强者更能得到法律的保护 。—— 威·厄尔
6、最大骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
Thank you
46、法律有权打破平静。——马·格林 47、在一千磅法律里，没有一盎司仁 爱。— —英国
48、法律一多，公正就少。——托·富 勒 49、犯罪总是以惩罚相补偿；只有处 罚才能 使犯罪 得到偿 还。— —达雷 尔
50、弱者比强者更能得到法律的保护 。—— 威·厄尔
6、最大骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
重要技术。
3）光、机、电技术的发展，研制了一些特殊和专用的监
测仪器可用于变形的自动监测，它包括应变测量、准直测量
和倾斜测量。采用光纤传感器测量系统将信号测量与信号传
输合二为一，具有强的抗雷击、抗电磁场干扰布式监测。
46
1.2 变形监测技术及其发展
4）GNSS作为一种全新的现代空间定位技术，已逐渐在许 多领域取代常规光学和电子测量仪器，在变形监测领域也不 例外。
43
1.2 变形监测技术及其发展
本节重点为：
变形信息获取的手段 变形监测方案设计问题 地表变形监测方法 GPS周期性和连续性变形监测问题 GPS动态监测 变形监测技术的未来
44
1.2 变形监测技术及其发展
数十年变形监测技术的发展，传统的地表变形监测方法主 要采用的是大地测量法。
1）常规地面测量方法的完善与发展，其显著进步是全站 型仪器的广泛使用，尤其是全自动跟踪全站仪（RTS, Robotic Total Stations），也称测量机器人（Georobot），为局部工程 变形的自动监测或室内监测提供了一种很好的技术手段，它可 进行一定范围内无人值守、全天侯、全方位的自动监测。
欢迎 各位同学！
1
课程：变形监测数据处理
2
1.2 变形监测技术及其发展
本节重点为：
变形信息获取的手段 变形监测方案设计问题 地表变形监测方法 GPS周期性和连续性变形监测问题 GPS动态监测 变形监测技术的未来
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1.2 变形监测技术及其发展
变形信息获取方法的选择取决于变形体的特征、变 形监测的目的、变形大小和变形速度等因素。 在全球性变形监测方面，空间大地测量是最基本最 适用的技术，它主要包括全球定位系统（GPS）、甚长 基线射电干涉测量（VLBI）、卫星激光测距（SLR）、 激光测月技术（LLR）以及卫星重力探测技术（卫星测 高、卫星跟踪卫星和卫星重力梯度测量）等技术手段；
自从上世纪80年代以来，尤其是进入90年代后，GPS卫星 定位和导航技术与现代通信技术相结合，在空间定位技术方 面引起了革命性的变化。用GPS同时测定三维坐标的方法将测 绘定位技术从陆地和近海扩展到整个海洋和外层空间，从静 态扩展到动态，从单点定位扩展到局部与广域差分，从事后 处理扩展到实时（准实时）定位与导航，绝对和相对精度扩 展到米级、厘米级乃至亚毫米级，从而大大拓宽了它的应用 范围和在各行各业中的作用。
1.2 变形监测技术及其发展
本节重点为：
变形信息获取的手段 变形监测方案设计问题 地表变形监测方法 GPS周期性和连续性变形监测问题 GPS动态监测 变形监测技术的未来
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1.2 变形监测技术及其发展
合理设计变形监测方案是变形监测的首要工作，对于监测网 设计而言，其主要内容包括：确定监测网的质量标准；选择观测 方法；点位的最佳布设和观测方案的最优选择。在过去三十年里 ，变形监测方案设计和监测网优化设计的研究较为深入和全面， 取得了丰富的理论研究成果和实用效益，这一点可从众多文献中 得到体现。目前，在变形监测方案与监测系统设计方面，其主要 发展是监测方案的综合设计和监测系统的数据管理与综合处理。 例如，在大坝的变形监测中，要综合考虑外部观测和内部观测设 计，大地测量与特殊测量的观测量（geodetic and geotechnical observations）要进行综合处理与分析。
态相对定位法进行测量，数据处理与分析一般都是事后的。经过
十多年的努力，GPS静态相对定位数据处理技术基本成熟，在周
期性监测方面，其最大屏障还是变形基准的选择与确定，已成为
近几年研究的关键 。
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GPS在工程中的应用
清江隔河岩大坝GPS自动监测系统
清 江 隔 河 岩 大 坝
例如，在美国加州南部的一个新水库（Diamond Valley Lake已安装了由8个永久性 RTS 和218个棱镜组成的地面自动 监测系统。但是，TPS（Terrestrial Positional System）的最大 缺陷是受测程限制，测站点一般都处在变形区域范围之内。
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1.2 变形监测技术及其发展
2）地面摄影测量技术在变形监测中的应用起步较早，但
是由于摄影距离不能过远，绝对精度较低，使得其应用受到
局限，仅大量应用于高塔、烟囱、古建筑、船闸、边坡体等
的变形监测。后来发展起来的数字摄影测量和实时摄影测量
为地面摄影测量技术在变形监测中的深入应用开拓了非常广
泛的前景。地面三维激光扫描系统将是变形监测领域的一种
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变形信息获取的手段 变形监测方案设计问题 地表变形监测方法 GPS周期性和连续性变形监测问题 GPS动态监测 变形监测技术的未来
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数据通讯技术、计算机技术和以GPS为代表的空间定位技术的
日益发展和完善，使得GPS法由原来的周期性观测走向高精度、
实时、连续、自动监测成为可能。
GPS用于变形监测的作业方式可划分为周期性和连续性两种
模式（episodic and continuous mode）。
1）周期性变形监测与传统的变形监测网没有多大区别，因为
有的变形体的变形极为缓慢，在局部时间域内可以认为是稳定的
，其监测频率可以是几个月，有的长达几年，此时，采用GPS静
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1.2 变形监测技术及其发展
在区域性变形监测方面，GPS已成为主要的技术手段 。近十年发展起来的空间对地观测遥感新技术——合成 孔径雷达干涉测量（InSAR,Interferometric Synthetic Aperture Radar），在监测地震变形、火山地表移动、 冰川漂移、地面沉降、山体滑坡等方面，其试验成果的 精度已可达厘米或毫米级，表现出很强的技术优势。但 精密水准测量依然是高精度高程信息获取的方法。 在工程和局部性变形监测方面，地面常规测量技术 、地面摄影测量技术、特殊和专用的测量手段、以及以 GPS为主的空间定位技术等均得到了较好的应用。 41