变形监测数据处理课程教案第三章

1、变形监测数据处理课程教案班级测绘工程科目变形监测课程类型专业课0841-08420-1021 学时数教学目的重点难点教学方法教学进程4 教学内容第三章变形监测技术通过本章的学习,要求同学把握变形监测的方案和变形监测网优化设计；变形监测方法、仪器和监测精度的确定和变形监测网优化设计指标和方法；变形监测精度的确定和网优化设计的实现；课堂讲授第一讲变形监测方案（2 学时）其次讲变形监测网优化设计（2 学时）1、 变形监测内容的确定 2、 监测方法、仪器和监测精度的确定 3、 监测部位和测点布置的确定课后总结4、 变形监测频率的确定 5、 综合变形监测系统6、 掌握网优化设计问题的分类及解法 7、 掌

2、握网优化设计的质量标准 8、 变形监测网机助法优化设计系统作业第三章无变形监测技术3.2 变形监测方案 变形监测方案包括：变形监测内容的确定 监测方法、仪器和监测精度的确定 监测部位和测点布置的确定 变形监测频率的确定 综合变形监测系统（1）变形监测内容的确定 监测工作的内容,例如：沉降或垂直位移监测 水平位移监测：应依据变形体的性质、监测要求和环境等因素来确定变形倾斜监测、裂缝监测、挠度监测 应力应变监测物理参数 气温、水位、地下水、降雨量、地震等环境因素的监测（2）变形监测方法和仪器的挑选：取决于工程地质条件以及工程四周的环境条件,依据监测内容的不同可以挑选不同的 方法和仪器；（3）变形监

3、测的精度要求：取决于该工程建筑物估计的答应变形值对于工程建筑物来说,变形监测的精度要求,的大小和进行观测的目的；如何依据答应变形值来确定观测的精度,国内外仍存在着各种不同的看法；在国际测量师联合会（ FIG）第十三届会议（1971 年）工程测量委员会的争论中提出：“ 假如观测的目的是为了使变形值不超过某一答应的数值而确保建筑物的安全,就其观测的中误差应小于允许变形值的 1/10 1/20 ；假如观测的目的是为了争论其变形的过程,就其中误差应比这个数值小得多” ； 也有人认为精度愈高愈好,尽可能提高观测的精度；由于观测的精度直接影响到观测成果的牢靠性,同时也涉及到观测方法、仪器设备和投入费用等；

4、因此, 有关精度的问题,值得进一步争论；在工业与民用建筑物的变形监测中,由于其主要监测内容是基础沉陷和建筑物本身的倾斜,其观测精度应依据建筑物基础的答应沉陷值、答应倾斜度、倾斜相对弯矩等来打算,同时也应考虑其沉陷速度；例如, 我国建筑设计部门在争论高层建筑物的倾斜时,依据前述的观点以答应倾斜值的 1/20 作为观测的精度指标；某综合勘察院在监测一幢大楼的变形时,依据设计人员提出的答应倾斜度 =4求得顶部的答应偏移值为 120mm,以其 1/20 作为观测中误差,即 = 6mm；在生产实践中, 求得必要的中误差以后,假如依据本单位的仪器设备和技术力气,能够比较简单地达到精度要求,而且在不必花费很

5、大的精力、不增加许多工作量的情形下,仍能达到更高的精度时,也可以将观测的精度指标提高；例如前述情形,在求得 = 6mm后,即按此思想将精度指标提高,取2mm作为最终的观测中误差；对于依据沉陷速度来确定观测精度,是指沉陷连续的时间很长而沉陷量又较小的基础,其观测的精度就应当高些；一般来讲, 从有用的目的动身,对于连续生产的大型车间（钢结构、钢筋混凝土结构的建筑物） 通常要求观测工作能反映出1mm的沉陷量； 对于一般的厂房, 没有很大的传动设备、连续性不大的车间,要求能反映出 2mm的沉陷量； 因此, 对于监测点高程的测定误差,应在 1mm以内；而为了科学争论的目的,往往就要求达0.1mm的精度；

6、对于水工建筑物,依据其结构、外形不同,观测内容和精度也有差异；即使对于同一建筑物（如拱坝）的不同部位,其观测精度也不相同,变形大的部位（拱冠）的观测精度可稍低于变形小的部位（如拱座）；对于混凝土大坝,测定变形值的精度一般为1mm；对于土工建筑物,测定其变形值的精度不低于2mm；（4）监测部位和测点布置的确定：基准点应布设在稳固位置；监测点布设在变形体的特点部位,重点突出；（5）变形监测频率的确定：变形监测的频率取决于变形的大小、速度以及观测的目的；（6）综合变形监测系统：综合应用各种方法和技术,取长补短,满意变形监测工作需 要；3.3 变形监测网优化设计测量掌握网包括：测图掌握网、施工掌握网、

7、变形监测网测量掌握网优化设计具有理论性和有用性：（1）在人、财、物的条件下,掌握网具有最好的精度、灵敏度和牢靠性；（2）在满意精度、灵敏度和牢靠性的条件下,掌握网的成本最低；变形监测掌握网优化包括三个方面：（1）掌握网优化设计问题的分类及解法（2）掌握网优化设计的质量标准（3）变形监测网机助法优化设计系统 掌握网优化设计问题的分类及解法：（1）零类设计（基准设计）（2）一类设计（结构图形设计）（3）二类设计（观测值权的安排）（4）三类设计（网的改造或加密方案设计）掌握网优化设计方法：解析设计法和机助设计法；掌握网优化设计的质量标准包括四个方面的指标机助法优化设计的基本原理： 1）初步方案 2）

8、数学模型 3）显示、人机对话 4）调整方案 5）成果输出示例一、概述：精度、牢靠性、灵敏度、经济；采纳常规大地测量仪器与全球定位系统（GPS）相结合,对某大坝（坝体全长 18.2km ）坝顶和护坡进行周期性的三维变形监测,以满意大坝安全运行治理的需要；该方案本着变形监测工作准时、观测精度高、数据牢靠、监测全面且重点突出、费用经济等要求进 行设计；二、设计依据本方案技术设计依据于相关的国家标准和行业标准进行；所引用的部分技术规范：三、监测范畴、监测精度和监测周期1. 监测范畴：坝顶、护坡；1.0mm（位移量中误差相对于工作2. 监测精度： 水平位移和垂直位移的测量中误差基点运算）；3. 监测周期

9、：开头按1 测次 / 月或 1 测次 /2 月；观测肯定测次后,再依据实际变形情形确定监测周期；四、监测方案4.1 水平位移监测考虑到坝体全长 18.2km,水平位移监测方案可采纳如下方式进行布置：（1）GPS基准网： 如图 1 所示,由 6 点组成；其中,G04、G06点设置在大坝的延长线上, G05位于坝顶的下游；G01、 G02、 G03设置在大坝下游的适当位置处；要求G01、G02、G03 、G04、 G06五点位于稳固、不易破坏的基岩上；（2）GPS工作基准网： 如图 2 所示,由 20 点组成；其中,G04、G05、G06为上述图 1中基准网点,该工作基准网点与图 1 的基准网点联

10、为一起组成 GPS监测基准网；（3）监测网： 利用图 2 所示的大坝下游工作基准点,采纳高精度全站仪,按图 3 所示对坝顶、护坡的工作基点进行观测,也可以一次性同时测定坝顶和护坡的各监测点；假如按图 3 仅测定工作基点,就工作基点数大致为 150 个；假如按图 3 对全部测点进行测定,按 25m间隔设置测点,就测点数大致为 2400 个；（4）视准线法： 假如上述按图 3 仅测定工作基点,就在 400m之内的测点可以用视准线法进行测定；4.2 垂直位移监测垂直位移监测网采纳一等精密水准测量,可以将水平位移监测的基准点 G01、G02、G03 、G04、G06同时作为垂直位移监测基准点,并在 G01或 G03邻近另设置一个水准稳固点和 G06或 G04构成水准稳固点组；垂直位移监测点与水平位移监测同点位,另外, 在坝顶上游增加一排垂直位移监点；这样,垂直位移测点总数大致为 4.3 点位标志3200 个；垂直位移测点可以采纳二等精密水准测量；水平位移监测网点采纳强制归心的仪器观测墩,水平位移测点建议采纳强制归心标志,这样有利于提高观测精度,节约观测时间；垂直位移监测基准点建立在水平位移监测网点邻近,也可以采纳同标石；垂直位移测点与水平位移测点同标石；4.4 监测设备为提高工作效率、