武漢大學測繪學院變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理考試知識點總結

1、變形變形：變形是自然界普遍存在的現(xiàn)象，它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和空間域中的變化。變形監(jiān)測變形監(jiān)測：就是利用測量與專用儀器和方法對變形體的變形現(xiàn)象進行監(jiān)視觀測的工作。其任務任務是確定在各種荷載和外力作用下，變形體的形狀、大小及位置變化的空間狀態(tài)和時間特征。變形監(jiān)測工作是人們通過變形現(xiàn)象獲得科學認識、檢驗理論和假設的必要手段。變形體變形體：變形體的范疇可以大到整個地球，小到一個工程建(構)筑物的塊體，它包括自

2、然和人工的構筑物。變形監(jiān)測對象變形監(jiān)測對象：①全球性的變形研究，如監(jiān)測全球板塊運動、地級移動、地球自轉速率變化、地潮等；②區(qū)域性變形研究，如地殼形變監(jiān)測、城市地面沉降等；③工程和局部性變形研究，如監(jiān)測工程建筑物的三維變形、滑坡體的滑動、地下開采引起的地表移動和下沉等。變形監(jiān)測的內(nèi)容變形監(jiān)測的內(nèi)容應根據(jù)變形體的性質(zhì)與地基情況來定。要求有明確的針對性，既要有重點，又要作全面考慮，以便能正確反映出變形體的變化情況，達到監(jiān)視變形體的安全、了解其

3、變形規(guī)律之目的。有工業(yè)與民用建筑物，水工建筑物，地面沉降(以水工建筑物為例以水工建筑物為例)：對于土壩，其觀測項目主要為水平位移、垂直位移、滲透以及裂縫觀測；對于混凝土壩，以混凝土重力壩為例，由于水壓力、外界溫度變化、壩體自重等因素的作用，其主要觀測項目為垂直位移(從而可以求得基礎與壩體的轉動)、水平位移(從而可以求得壩體的扭曲)以及伸縮縫的觀測，這些內(nèi)容通常稱為外部變形觀測外部變形觀測。此外，為了了解混凝土壩結構內(nèi)部的情況，還應對混凝

4、土應力、鋼筋應力、溫度等進行觀測，這些內(nèi)容通常稱為內(nèi)部觀測內(nèi)部觀測。雖然內(nèi)部觀測一般不由測量人員進行，但在進行檢測數(shù)據(jù)處理時，特別是對變形原因作物理解釋時，則必須將內(nèi)、外部觀測的資料結合起來進行分析。變形監(jiān)測的目的和意義變形監(jiān)測的目的和意義：對于工程建筑來說，確保安全，驗證設計，災害防治。①實用上的意義，主要是掌握各種建筑物和地質(zhì)構造的穩(wěn)定性，為安全性診斷提供必要的信息，即便及時發(fā)現(xiàn)問題并采取措施；②科學上的意義，包括更好地理解變形的機

5、理，驗證有關工程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變形預報模型。.變形監(jiān)測的方法變形監(jiān)測的方法：取決于變形體的特征、變形監(jiān)測的目的、變形大小和變形速度全球性變形監(jiān)測：空間大地測量(GPSVLBISLRLLR衛(wèi)星重力探測技術)。區(qū)域性變形監(jiān)測：GPSInSAR精密水準測量。工程和局部性變形監(jiān)測：地面常規(guī)測量技術、地面攝影測量技術、特殊和專用的測量手段、以GPS為主的空間定位技術。傳統(tǒng)的地表變形監(jiān)測方法采用的是大地測量法

6、和近景攝影測量法。變形監(jiān)測的特點：變形監(jiān)測的特點：1）周期性重復觀測；2）精度要求高；3）多種測繪技術的綜合應用；4）監(jiān)測網(wǎng)著重研究點位的變化。1.隨機現(xiàn)象：在同樣條件下進行同樣的觀察或?qū)嶒?，卻可能發(fā)生種種不同結果的現(xiàn)象，稱為隨機現(xiàn)象或偶然現(xiàn)象。2.統(tǒng)計規(guī)律性：表面上看來，隨機現(xiàn)象的發(fā)生，完全是隨機的、偶然的，沒有什么規(guī)律可循。但是，如果我們在相同的條件下進行多次重復的實驗或大量的觀察，就會發(fā)現(xiàn)隨機現(xiàn)象結果的出現(xiàn)，也具有一定的規(guī)律性。在

7、自然界和人類社會中，這種現(xiàn)象是普遍存在的，看起來毫無規(guī)律的隨機現(xiàn)象，卻有著某種規(guī)律性的東西隱藏在它的后面。我們稱這種規(guī)律性為隨機現(xiàn)象的統(tǒng)計規(guī)律性。監(jiān)測：指的是采用固定監(jiān)測儀器進行長時間的數(shù)據(jù)采集，獲得變形數(shù)據(jù)序列。雖然連續(xù)性監(jiān)測模式也是對測點進行重復性的觀測，但其觀測數(shù)據(jù)是連續(xù)的，具有較高的時間分辨率。變形分析的內(nèi)涵變形分析的內(nèi)涵：透過現(xiàn)象看本質(zhì)，從雜亂無章中找出其內(nèi)在規(guī)律，然后遵循規(guī)律辦事。變形分析的研究內(nèi)容變形分析的研究內(nèi)容：變形的

8、幾何分析和變形的物理解釋。幾何分析幾何分析是對變形體的形狀和大小的變形作幾何描述，其任務在于描述變形體變形的空間狀態(tài)和事件特性。變形物理解變形物理解釋的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。幾何分析幾何分析：參考點的穩(wěn)定性分析、觀測值的平差處理和質(zhì)量評定以及變形模型參數(shù)估計等.變形物理解釋變形物理解釋的方法可分為統(tǒng)計分析法、確定函數(shù)法和混合模型法。統(tǒng)計分析法統(tǒng)計分析法：以回歸分析模型為主，是通過分析所觀測的變形

9、（效用量）和外因（原因量）之間的相關性，來建立荷載變形之間的關系的數(shù)學模型，它具有后驗的性質(zhì)，是目前應用比較廣泛的變形成因分析法。確定函數(shù)法：確定函數(shù)法：以有限元法為主，它是在一定的假設條件下，利用變形體的力學性質(zhì)和無力相知，通過應力與應變關系建立荷載與變形的函數(shù)模型，然后利用確定函數(shù)模型預報在荷載作用下變形體可能的變形。具有先驗的性質(zhì)，比統(tǒng)計模型物理意義明確，但計算工作量較大，并對用作計算的基本資料有一定的要求?；旌夏Ｐ头ǎ夯旌夏Ｐ头?/p>

10、：對于那些與效用量關系比較明確的原因量（如水質(zhì)分量）用有限元法德計算值，而對于另一些與效用量關系不是很明確或采用相應的物理理論計算成果難以確定他們之間函數(shù)關系的原因量則仍采用統(tǒng)計模型，然后與實際值進行擬合而建立的模型變形體變形體：對可能產(chǎn)生變形的各種自然或人工的建筑物或構筑體我們可以統(tǒng)稱為變形體。變形觀測變形觀測：對變形體在運動中的空間和時間域內(nèi)進行周期性的重復觀測，就稱為變形觀測。地面監(jiān)測方法地面監(jiān)測方法：主要是指用高精度測量儀器(如

11、經(jīng)緯儀、測距儀、水準儀、全站儀等)測量角度、邊長和高程的變化來測定變形，它們是目前變形監(jiān)測的主要手段。常用的地面監(jiān)測方法主要有兩方向(或三方向)前方交會法、雙邊距離交會法、極坐標法、自由設站法、視準線法、小角法、測距法及幾何水準測量法，以及精密三角高程測量法等。常用前方交會法、距離交會法監(jiān)測變形體的二維(XY方向)水平位移；用視準線法、小角法、測距法觀測變形體的水平單向位移；用幾何水準測量法、精密三角高程測量法觀測變形體的垂直(Z方向)

12、位移。地面監(jiān)測方法的優(yōu)點地面監(jiān)測方法的優(yōu)點：①能夠提供變形體的變形狀態(tài)，監(jiān)控面積大，可以有效地監(jiān)測確定變形體的變形范圍和絕對位移量；②觀測量通過組成網(wǎng)的形式可以進行測量結果的校核和精度評定；③靈活性大，能適用于不同的精度要求、不同形式的變形體和不同的外界條件。測量機器人：是一種能代替人進行自動搜索、跟蹤、辨識和精確照準目標并獲取角度、距離、三維坐標以及影像等信息的智能型電子全站儀。固定式變形監(jiān)測優(yōu)缺點固定式變形監(jiān)測優(yōu)缺點：優(yōu)點優(yōu)點高效、

13、全自動、準確、實時性強、結構簡單、操作簡便等特點，特別適用于小區(qū)域內(nèi)的變形監(jiān)測，可實現(xiàn)全自動的無人守值的形變監(jiān)測。缺點缺點①沒有多余的觀測量，測量的精度隨著距離的增長而顯著地降低，且不易檢查發(fā)現(xiàn)粗差；②系統(tǒng)所需的測量機器人、棱鏡、計算機等設備因長期固定而需要采取特殊的措施保護起來；③這種方式需要有雄厚的資金作保證，測量機器人等昂貴的儀器設備只能在一個變形監(jiān)測項目中專用。移動式半自動監(jiān)測移動式半自動監(jiān)測：在各觀測墩上安置整平儀器，輸入測站