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    行業新聞

    測繪基礎知識—變形觀測

    作者: 百度百科 來源: 百度百科 時間:2019年06月26日
      變形觀測的概念:
      變形是指變形體在各種荷載作用下,其形狀、大小及位置在時間域或空間域的變化。
      變形監測又稱為變形測量或變形觀測,變形測量則是對設置在變形體上的觀測點進行周期性地重復觀測,求得觀測點各周期相對于首期的點位或高程的變化量。
      變形體用數量的有代表性的位于變形體上的離散點(稱監測點或目標點)來代表,監測點的變形可以描述變形體的變形。
      變形分類:
      1)變形體自身的形變。變形體自身的形變包括:伸縮、錯動、彎曲和扭轉四種變形,
      2)變形體的剛體位移。剛體位移則含整體平移、整體升降、整體轉動和整體傾斜。
      變形監測分類:
     ?。?)靜態變形監測,靜態變形是時間的函數,觀測結果只表示在某一期間內的變形,靜態變形通過周期測量得到。
     ?。?)動態變形監測,動態變形指在外力(如風、陽光)作用下產生的變形,它是以外力為函數表示的,動態變形需通過持續監測得到。
      變形觀測對象
      1)研究全球性變形,如監測全球板塊運動、地極運動、地球自轉速率變化、地潮等;
      2)區域性變形研究,如地殼形變監測、城市地面沉降;
      3)工程和局部性變形研究,工程變形監測一般包括工程(構)建筑物及其設備以及其他與工程建設有關的自然或人工對象,這是本課程研究的主要內容。
      工程變形的原因
      一、自然條件及其變化;
      二、與建筑物本身相聯系的原因;
      三、勘測設計、施工及運營管理工作做的不合理,也會引起建筑物額外的變形。
      變形監測的內容
      1)垂直位移(沉降)監測
      2)水平位移監測
      3)傾斜監測
      4)裂縫監測
      5)撓度監測
      6)日照和風振監測等
      變形觀測的意義
     ?。?)首先是實用上的意義,主要是掌握各種工程建筑物的地質構造的穩定性,為安全診斷提供要的信息,以便發現問題并采取措施;
     ?。?)其次是科學上的意義,包括好地理解變形的機理,驗證有關設計的理論和地殼運動的假說,進行反饋設計以及建立有效的預報模型
         對于工程的安全來說:監測是基礎,分析是手段,預報是目的。
      工程變形監測技術
      在工程和局部變形監測方面,地面常規測量技術、地面攝影測量技術、特殊和專業的測量手段、以及以GPS為主的空間定位技術等均得到了較好的應用。
      (1)常規大地測量方法
      常規大地測量方法的完善與發展,其顯著進步是全站型儀器的廣泛使用,尤其是全自動跟蹤全站儀(RTS,Robotic Total Stati**),有時也叫測量機器人(Georobot),為局部工程變形的自動監測或室內監測提高了一種良好的技術手段,它可以進行范圍內無人值守、全天候、全方位的自動監測。實際工程試驗表明,測量機器人監測精度可達亞mm級。大的缺陷是受測程限制,測站點一般都在變形區域的范圍之內。
     ?。?)地面攝影測量
      地面攝影測量技術在變形監測中的應用雖然起步較早,但是由于攝影距離不能過遠,加上精度較低,使得其應用受到局限,過去僅大量應用于高塔、煙筒、古建筑、船閘、邊坡體等的變形監測。近幾年發展起來的數字攝影測量和實時攝影測量為地面攝影測量技術在變形監測中的深入應用開拓了非常廣泛的前景。
     ?。?)特殊的測量手段
      光、機、電技術的發展,研制了一些特殊和專用的儀器可用于變形的自動監測,它包括應變測量、準直測量和傾斜測量。例如,遙測垂線坐標儀,采用自動讀數設備,其分辨率可達0.01mm;采用光纖傳感器測量系統將信號測量于信號傳輸合二為一,具有很強的抗雷擊、抗電磁干擾和抗惡劣環境的能力,便于組成遙測系統,實現在線分布式監測。
     ?。?)GPS空間定位技術。
      GPS用于變形監測的作業方式可劃分為周期性和連續性(Episodic and Continuous Mode)兩種模式。
     ?。?)3D激光掃描技術
      三維激光掃描技術是上世紀九十年代中期開始出現的一項高新技術,是繼GPS空間定位系統之后又一項測繪技術新突破。它通過高速激光掃描測量的方法,大面積高分辨率地快速獲取被測對象表面的三維坐標數據??梢钥焖?、大量、高精度地獲取空間點位及其變化信息。
      2、動態(連續)監測與靜態監測
      連續性變形監測指的是采用固定監測儀器進行長時間的數據采集,獲得變形數據序列。在動態監測方面,過去一般采用加速度計、激光干涉儀等測量設備測定建筑結構的振動特性,GPS作為一種新方法,由于其硬件和軟件的發展與完善,特別是高采樣率(目前有的已高達20Hz)GPS接收機的出現,在大型結構物動態特性和變形監測方面已表現出其的優越性。
      靜態監測是周期性的對建筑物進行變形觀測。
      3.監測技術的發展趨勢(1)多種傳感器、數字近景攝影、全自動跟蹤全站儀和GPS的應用,將走向實時、連續、效率高、自動化、動態監測系統的方向發展;
     ?。?)變形監測的時空采樣率會得到大大提高,變形監測自動化為變形分析提供了極為豐富的數據信息;
     ?。?)高度可靠、實用、先進的監測儀器和自動化系統,要求在惡劣環境下長期穩定可靠地運行;
     ?。?)實現遠程在線實時監控,在大壩、橋梁、邊坡體等工程中將發揮巨大作用,網絡監控是推動重大工程安全監控管理的由之路。
      變形分析的研究內容
      1.變形數據處理與分析;
      2.變形物理解釋;
      3.變形預報。
      變形分析分類
      通??蓪⑵浞譃樽冃蔚膸缀畏治龊妥冃蔚奈锢斫忉寖刹糠?。
      變形的幾何分析是對變形體的形狀和大小作幾何描述,其任務是描述變形體變形的空間狀態和時間特性。
      變形物理解釋的任務是確定變形體的變形和變形原因之間的關系,解釋變形的原因。
      變形分析的內容
      傳統的變形幾何分析主要包括參考點的穩定性分析、觀測值的平差處理和質量評定以及變形模型參數估計等內容。
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