水平位移监测

测绘学院工测教研室
工程变形测量
水平位移测量
其他测量技术 工业测量技术
平面测量技术 18m36m多波束天线 世界同类最大天线 利用GPS和全站仪建立 控制网，点位精度 0.5mm 三台经纬仪前方交会测 量，测点精度优于 0.3mm 面型精度优于 0.66mm
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工程变形测量
A
li
D
DBi
B
1 1 Dli DAi DBi sin 2 2 DAi DBi li sin(180 ) D
DAi DBi li sin D
180 DAi DBi li DAi DBi
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D Ai DBi mli D Ai DBi m
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工程变形测量
水平位移测量
空间测量技术
参考站网络RTK技术
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工程变形测量
水平位移测量
一机多天线技术
平面测量技术 空间测量技术
传统做法 多天线GPS
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工程变形测量
水平位移测量
一机多天线技术
平面测量技术 空间测量技术 Antenna array

1
1 D Ai
1 2 m ( m ) ( m D )
2 li
D Ai
2
1i
li

2 DBi
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mli
DBi

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2 m l ml ili li 2 m ml i
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工程变形测量
1.视准线法
i
（1）测小角法 D Ai
第3章
水平位移监测
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工程变形测量
位移测量的概念 测定变形体的水平位置和形状随时间而产生的变化特征,解 释原因,并提供变形趋势及稳定预报而进行的测量工作。 通过重复的平面测量来实现 · 水平位移测量概述
· 专用位移测量技术
· 常规位移测量技术(下次课讲）
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工程变形测量
其他测量技术
特点： 测量速度快； 测量自动化程度高； 自动生成三维模型； 扫描精度达毫米级。
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工程变形测量
水平位移测量
平面测量技术 其他测量技术 室内GPS 采用室内激光发射器 角度交会的方法 测量速度：20Hz 测量空间从几米到几百米 10米范围：0.1mm
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水平位移测量
激光跟踪仪
平面测量技术
其他测量技术
测距精度：(0.01mm+510-6D)； 坐标测量精度：(0.01mm+1010-6D)； 快速动态测量：1000p/s； 跟踪速度：>3m/s； 测量范围: (0.1～40)m；
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工程变形测量
水平位移测量
平面测量技术 地面激光扫描系统 Laser Scanner
视准线法:利用经纬仪或视准仪的视准轴构成基准 线，通过该基准线的铅垂面作为基准面，并以此 铅垂面为标准，测定其他观测点相对于该铅垂面 的水平偏移量。
A B
l0
1 l1 l0
1 l1
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工程变形测量
1.视准线法
i
（1）测小角法 D Ai
A
1
li D
2
DBi
B
li
1
Automatic switch
GPS receiver
多天线逻辑图
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水平位移测量
摄影测量技术
平面测量技术
特点：无接触、高效、瞬时信息、信息量大等 摄影＋计算机
ห้องสมุดไป่ตู้
1 100000
1 120000
1 1000000
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工程变形测量
1.视准线法
中间设站法 一端设站法
（1）测小角法
D Ai DBi mli D Ai DBi m
DAi mli m 2
mli
DAi

m1i
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工程变形测量
1.视准线法
（2）活动觇牌法
li
A
B
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工程变形测量
1.视准线法
视准线法的注意事项
• 整条视准线应离各种障碍物一定距离，以减弱旁 折光的影响； • 各观测墩面力求基本位于同一高程面内，以减弱 仪器竖轴倾斜的影响； • 《建筑变形测量规范》要求，小角法的偏角不应 大于30″； • 利用活动觇牌法时，变形观测点的偏离值不应超 过活动觇牌的量程； • 活动觇牌的零位要精确测定。
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参考点 1 目标点 1 参 考 系
基站 测量机器人 通 讯 电 缆 计算机
目标点 m 参考点 n
处理软件
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测量机器人变形测量系统
……
工程变形测量
水平位移测量
平面测量技术
空间测量技术 GPS在变形测量中的应用越来越广泛 特点：高精度、全天候、高效率、多功能、操作简便、应 用广泛 应用实践已经证明，GPS相对定位精度在50km以内可达 10 -6 ， 100 ～ 500km 可达 10 -8 ， 1000km 以上可达 10 -9 。在 300～1500m精密定位中，1小时以上观测的解其平面位置 误差小于1mm 导航卫星的组合应用(GPS、GLONASS、北斗、 GALILEO等) 可接受多种卫星信号并能进行综合处理的接收机。
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工程变形测量
3.垂线测量
• 垂线有两种形式：正垂线和倒垂线。 • 正垂线一般用于建筑物各高程面处的水平 位移监测、挠度观测和倾斜测量等。 • 倒垂线大多用于岩层错动监测、挠度监测 ，或用作水平位移的基准点。
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工程变形测量
3.垂线测量
（1）正垂线
多点观测法
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4.激光准直测量
（2）波带板激光准直
激光器 工作基点 变形观测点 工作基点
光电接收靶
A
s Ai li i s AB
li
i
B
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作业
1、解释名词：视准线法 、引张线法 2、视准线观测方法及注意事项 3、适用于平面位移变形观测的方法有哪些？
多点夹线法
工程变形测量
3.垂线测量
图3-22 正垂线装置
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3.垂线测量
（2）倒垂线
对中中心 液体 浮子
连接杆
柔性吊丝
基岩
标志中心
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倒垂线浮托装置
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4.激光准直测量
• 激光准直测量按照其测量原理可分为直接测 量和衍射法准直测量两种，按照其测量环境 可分为大气激光准直和真空激光准直。 • 在大气条件下，激光准直的精度一般为105~10-6，影响其精度的主要原因是大气折光 的影响。在真空条件下，激光准直的精度可 达10-7~10-8 ，其精度较大气激光准直有明显 的提高，但其工程的造价和系统的维护费用 也相应的提高。 • 目前，在水利工程的变形监测中，主要采用 衍射法激光准直测量。 工程变形测量 测绘学院工测教研室
4.激光准直测量
• 波带板大气激光准直系统主要由激光器点 光源、波带板和接收靶三部分组成。
图3-25 波带板大气激光准直系统
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4.激光准直测量
• 波带板的形式有圆形和方形两种，其作用是把 从激光器发出的一束单色相干光会聚成一个亮 点（圆形波带板）或十字亮线（方形波带板） ，它相当于一个光学透镜。
(a) 圆形波带板
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(b) 方形波带板
工程变形测量
4.激光准直测量
• 接收靶可采用普通活动觇牌按目视法接 收，也可用光电接收靶进行自动跟踪接 收。
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工程变形测量
4.激光准直测量
• 采用波带板激光准直法观测水平位移，是将 激光器和接收靶分别安置在两端固定工作基 点上，波带板安置在位移标点上，并要求点 光源、波带板中心和接收靶中心三点基本上 同在一高度上，这在埋设工作基点和位移标 点时应考虑满足此条件。 • 当激光器发出的激光束照准波带板后，在接 收靶上形成一个亮点或“＋” 字亮线，按照 三点准直法，在接收靶上测定亮点或十字亮 线的中心位置，即可决定位移标点的位置， 从而求出其偏离值。
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工程变形测量
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2.引张线法
系统构造： 端点装置 测点装置 测线及保护管
水箱水面应有足够的调节余 地，寒冷地区水箱中应采用 防冻液。
读数尺的长度应大于位移量 的变幅，尺面应保持水平， 尺的分划线应平行于测线
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2.引张线法
系统构造： 端点装置 测点装置 测线及保护管 一般采用0.8～1.2mm的不锈钢丝，要求表面光滑， 粗细均匀，抗拉强度大。 为了防风及保护测线，测线套在PVC保护管内。
某建筑廊道内的引张线
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某型号引张线设备外观
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2.引张线法
引张线法的特点 • 设备简单，测量方便，速度快，精度高，成本 低，特别适用于直线形建筑物水平位移监测。 • 可采用自动观测设备，提高效率，降低劳动强 度。 • 浮液长期不进行更换，浮液被污染或变质，增 加了对浮船的阻力，增大了测线的复位误差。 解决办法：采用密度小、抗拉强度大的特殊线 材，取消浮托装置。
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D-InSAR
平面测量技术
其他测量技术
通过卫星能够获取 SAR影象
通过对SAR影象进行 干涉处理能够获取
照片 地面变形
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水平位移监测的基准线法
——适用于直线型建筑物的水平位移监测
视准线法 引张线法 垂线法 激光准直法
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1.视准线法
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平面测量技术
专用测量技术 特点：测量过程简单、精度高、容易实现自动化、局 部信息等 包括：应变测量、倾斜测量、正、倒锤准直法、引张 线法 等
准直测量技术：测定特定方向位移的方法，既有常规技 术、也有专用技术，如活动觇牌法、小角法、激光准直法、 引张线法、导线法、激光铅直仪法、正、倒锤垂直准直法 等
水平位移测量
平面测量技术 位移测量中的平面测量技术分为：常规测量技术、空间 测量技术、摄影测量技术、专用测量方法、基准线测量 方法5类。 常规测量技术：指在由经纬仪测角/or尺或测距仪测距 构成适当网形确定平面点坐标的方法。 如：距离/or角度交会法，导线法，边/or角网法等。 特点：精度高、可靠性好、灵活、适用面宽 测角精度：0.5 测距精度：0.01mm；10-7 以数字化测角、测距为基础发展起来的全站仪、超站 仪、测量机器人等，代表着常规测量技术自动化程度的 不断提高。从而，以全站仪为基础的变形测量系统得到 了广泛的应用。
活动觇牌法观测步骤
• 视准线两端分别架设仪器和固定觇牌，定向，固 定仪器； • 旋转活动觇牌微动螺旋，使觇牌中心与视准线重 合，读数； • 反方向调整微动螺旋，再次照准读数，完成上半 测回； • 经纬仪倒镜，重复操作，完成下半测回； • 测回间重新整平仪器。
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1.视准线法
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2.引张线法
引张线法：在两个基准点间，以重锤和滑轮拉紧 的金属丝作为基准线，测量变形观测点到基准线 的距离，确定偏离值的方法。
B
A
A
垂径
V 形支架 弦线 浮子
B
水槽
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2.引张线法
系统构造： 端点装置 测点装置 测线及保护管 1——滑轮； 2——线锤连接装置； 3——重锤； 4——混凝土墩座； 5——测线； 6——夹线装置； 7——钢筋支架； 8——保护管