TCA2003全站仪在昌吉市三屯河水库大坝外部位移变形监测中的应用
三屯河水库大坝外部变形监测成果初步分析
摘
要 ：本文通过 对三 屯河大坝除险加 固后 的外部 变形监测成果 的初 步分析 ，认 为大坝纵
向水平位移主要受库水位的影响 ；大坝横 向水平位移 主要 受气温的影 响 ；大坝垂直位移 与库 水
位和 气温没有明显的对应关 系。并 通过地 震前后对 大坝 的变形监测分析 ，证 实大坝加 固后 强度 明显提 高，变形量小 ，运行 安全。
１１ｒ ．５ ｍ。随后 库 水 位 降 低 至 高 程 １ ０ ．６ ａ ３９ ｍ， ０
Ｓ 、Ｓ 表现为向上游位移 ，其位移量分别为 １ ２
０
ｌ
２
３
４
５
６
７
８
９
ｌ ０
ｆ 一 面 甄 覆； － 一 ｔ 一
嘧
ｊ ＿ ． ＇ｉ 一 一 ＿ — 一＝ ：－￣ ｓ ＿ 二
三屯河水 库是 一座 拦河 水库 ，位于 昌吉 市
以南 ３ ｋ ２ ｍ，是 以灌 溉 为 主兼 顾 防洪 的 中型 水 库 ，水库大坝主要 由浆砌石重力坝 、放水隧洞 、 溢洪 道三部分组成 。其 中大坝总长 ２ ３ ４ ｍ，最 大
坝高 ５ｍ，底 宽 ４ ｍ，顶 宽 ６ ２ ４ ｍ，坝 顶 高 程 １ ３ ｍ，坝底高程 ９ ４ ６ ７ ０ ８ ．ｍ。 １９ 年 ，为了能对 大 坝除险加 固 的效果 进 ９９
皿▲
ｓ ６
行定量分析 并通 过对 监测 成果 的分析 来科 学
地指导水库安全运行 ，于 当年 １ ０月安装调试 完
Ｓ ｌ
５ ２ ５ ▲ ３ ～
成了 大坝 安 全 自动 监 测 系 统 ，现 对 已 采 集 到
１９ 至 ２ ０ 年的监 测数 据进行初 步整 理分析 ， ９９ ０１ 以反映其 间大坝 的运行状况 。
TCA2003全站仪在基坑水平位移监测中的应用
Ｄｉｐ ａ ｅ ｅ ｔ Ｍ ｏ ｔ ｒ ｎｇ ｏ ｕ ｄ ｔｏ ｔ ｓ ｌｃ ｍ ｎ ｎｉｏ ｉ ｆ Ｆｏ ｎ ａ ｉ ｎ Ｐｉｓ
维普资讯
第 ７卷 第 １期
２ ０ 年 ３月 ０７
徐 州 建 筑 职 业 技 术 学 院 学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡＩ ＯＦ ＸＵＺＨＯＵ Ｉ ＴＩ ＮＳ ＴＵＴＥ ＯＦ ＡＲＣＨ Ｉ ＣＴＵＲＡＩ ＴＥ ＴＥＣＨＮ（Ｉ ） ＯＧＹ
Ｖｏ ． № ．】 １７
Ｍａ． ２ ０ ｒ ０ ７
Ｔ Ａ２０ Ｃ ０ ３全 站 仪在 基 坑 水 平 位移 监测 中的应 用
黄 泽健
（中 国有 色金 属工业 长沙 勘察 设计 研究 院 ， 湖南 长 沙 ４ ０ １ １ ０ １）
摘 要 ：对极 坐标 法水平位移监测 的精 度进行 了分析． 介绍 ＴＣ ０ ３ 密全站仪 特 点的基础上 ， 在 Ａ ２０ 精
在 城市复 杂环 境 中进 行 基坑 施 工 ， 其 支护 结 对
点 ， 起 算 边 至 施 测 方 向 的 夹 角 ； 始 方 位 角 为 为 起 Ｏｐ Ａ、 ｌ ， Ｐ坐标方 位 角 Ｏ ｐ— ＯＢ＋卢 Ａ、 的平 距 为 Ａ ｌ Ａ Ｉ Ａ ； Ｐ Ｄ； Ｐ的坐标 分别 为 Ａ（ Ａ，Ａ ， ｘ ， ， Ａ、 ｚ ｙ ） Ｐ（ Ｙ ） 则
ａ ｔ ｎ ｉｎ ｒ ｑ ｉｅ ｎ ｐ ｌ卜 ｃ ｏ ｄｎ ｔ ｒｚ ｎ ａ ｉｐａ ｅ ｅ ｔｍ ｏ ｉｏ ｉｇ ｏ ｏ ｎ ａ ｉｎ ｐｔ ． ｔｅ ｔ ｅ ｕ ｒ ｄ ｉ ｏ ａ ｏ ｒ ｉ ａｅ ｈｏ ｉｏ ｔ ｌｄｓ ｌｃ ｍ ｎ ｎ ｔ ｒｎ ｆｆ ｕ ｄ ｔｏ ｉ ｏ ｓ Ｋ ｅ ｒ ｓ： ｐ ｌｒｃ ｏ ｄｎ ｔ ｅ ｈ ｄ； ＴＣＡ ０ ３ ｔ ｔｌｓａ ｉｎ； ｈ ｒｚ ｎ ａ ｉｐａ ｅ ｅ ｏ ｉｏ ｉｇ ｙ ｗｏ ｄ ｏ ａ ｏ ｒ ｉａ ｅ ｍ ｔ ｏ ２ ０ ｏ ａ ｔ ｔ ｏ ｏ ｉｏ ｔ ｌｄ ｓ ｌｃ ｍ ｎｔｍ ｎ ｔ ｒｎ
TCA测量机器人在大坝变形监测中的应用
（ 福建 ［ 程学院 建筑与规划系 ， 福建 福州 ３０ ０ ） ５ ０７
摘
要 ： 年 来 我 国在 西 南地 区 ， 划建 设 了许 多大 型 的 水 利 枢 纽 工 程 ， 如 何 确 保 这 些 水 利 设 施 的 安 全运 营 ， 近 规 但
成 了目前研究的热门课题。大坝 变形监测是 大坝安全监测 系统的一个主要项 目。本 文以紫坪铺 大坝 变形监 测
第３ ３卷 第 ３期
２ １ 年 ６ 月 ００
测绘 与 空 间地 理信 息
ＧＥＯＭＡＴ Ｃ ＆ ＳＰ Ｉ ＮＦＯｌＭ Ａ ＯＮ ＩＳ ＡＴ ＡＬ ｌ ｔ Ｔｌ ＴＥＣＨＮＯＬ ｏＧＹ
Ｖｏ ． ３， ． １ ３ Ｎｏ ３
Ｊ ｎ ，２ １ ｕ ． ００
Ｔ Ａ 测 量 机 器 人 在 大 坝 变 形 监 测 中 的应 用 Ｃ
０ 引
言
１ 工程 概 述
紫 坪铺 水利 枢纽工 程是 我 国实施 西 部大 开发 的 十大
现 阶段 变形监 测网 的施 测方 法 主要有 ： 统 方法 、 传 测
量 机器人 方法和 Ｇ Ｓ方法。传统 方法 选用 测距 仪和 经 纬 Ｐ 仪 进行施 测 ， 多都是 人工 观测 和记 录 ， 大 对操作 人 员的技 能 和经验要 求相 当 高 ， 容易产 生人 为粗 差 ， 已跟 不上 现在 快节奏 、 低成 本的发展 趋 势 ； Ｐ Ｇ Ｓ具有 全 能性 、 全球 性 、 全 天候 、 连续 性 和实 时性 的特点 ， 传统测 绘技 术 的革命 性 是
Ｔｈ ｐ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｅ Ａｐ ｌ ｔｏ ｆ ＴＣＡ ｕ ｖ ｙ Ｒｏ ｏ ｎ Ｄａ ｆ ｒ ａ ｉ ｎ Ｍ ｏ ｉｏ ｉ ｇ ｃ Ｓ ｒ ｅ ｂ ｔｉ ｍ Ｄｅ ｏ ｍ ｔ ｏ ｎ ｔ ｒｎ
TCA2003说明书
TCA2003全站仪的简介与使用说明
所谓测量机器人就是智能型全站仪，是当代最先进的全站仪。
在仪器内部安装了伺服马达，它通过内置的自动目标识别装置ATR1发射出的激光束经棱镜反射后由CCD相机接收，实现自动寻找和自动精确照准目标。
能在不用人操作的情况下，全天候的对建筑物进行监测，为建筑物的安全提供了保证。
目前精度较高的有leicaTCA2003全站仪。
目前，测量机器人在工程建筑物的变形监测领域应用非常广泛。
通常，在工程建筑物的运营期间，要对它的安全性和稳定性进行监测，同时也要验证设计数据是否正确，则需要定期地对其位移、沉陷、倾斜及摆动进行监测。
而测量机器人正好发挥了能自动寻找和自动精确照准目标、自动测定测站点至目标点的距离、水平方向值和天顶距，并能同步计算出目标点相对测站点三维坐标，最后记录在PC卡或计算机内。
由于它不需要人工照准、读数、计算，有利于消除人差的影响、减少记录计算出错的机率。
该仪器每次观测记录一个目标点约7秒钟，每点观测四测回也仅30秒钟。
一周期观测10个点（2个后视定向点、8个观测点）不超过5分钟。
通过观测数据的比较，从而可掌握对建筑物在不同时刻（X,Y,Z）的变化量。
其观测速度之快是人工无法比拟的。
一，仪器基本参数：
1、仪器名称：leicaTCA2003智能型全站仪
2、应用领域：工程、房产测绘、市政建设等；
3、技术参数：
测角精度 ±0.5”
测距精度±(1mm+1ppm)
测程单棱镜3000m三棱镜4000m
二，仪器快速操作指南。
TCA2003测量机器人在水库大坝基准网测量中的应用
技 术在 李 家河 水利 枢 纽安 全监 测基 准 网 中的 实践应 用 ， 对 其 成果精 度进 行 分析 ， 结果 认 为 Ｔ Ｃ Ａ ２ ０ ０ ３测 量机 器人 用 于 变形监 测 工作 自动 化程 度 高 ， 精 度 可靠 ， 并能 大大 的提 高作 业 效率 。
［ 关 键词 ］ Ｔ Ｃ Ａ ２ ０ ０ ３自动 全站仪 ； 监 测基 准 网布设 ； 监 测基 准 网观 测 ； 数 据处 理 ［ 中图分 类号 ］ Ｐ ２ ５ ８ ［ 文 献标 识 码 ］ Ｂ ［ 文章编 号 ］ １ ０ ０ ４一ｌ ｌ ８ ４ （ ２ ０ １ ３） ０ ６— ０ １ ５ ３— ０ ３
位 ８ ８ ０ ． ０ ｍ。
依 据 工程 要求 和规 模 ， 监 测基 准 网 由 ７座 具 有 强 制 对 中 标 志 的钢 筋混 凝 土 观 测墩 组 成 三 维 网 ， 平 面精 度 为专 一 级 ， 高 程精 度 为二 等 。
２ ． １ 监 测 基 准 网 网 形 设 计
（ 陕西 省水利 电力勘 测设 计研 究 院测 绘分 院 ， 陕西 西安 ７ １ ０ ０ ０ ２）
［ 摘 要 ］ 外部 变形 监测 作 为水 利工程 安 全监 测 的 重要 组 成部 分 ， 而Ｔ Ｃ Ａ ２ ０ ０ ３高性 能 精 密 全站 仪 自动 目标识
别 与 自动 跟 踪 技 术 的 应 用 ， 使 得 外部 变形 监 测的技 术 手段 更 为先进 ， 操 作 更 为 方便 。 采 用 Ｔ Ｃ Ａ ２ ０ ０ ３全 站 仪 自动 观 测
查 各 项误 差 ， 超 限后 自动处 理 。能 完 全避 免 因外业 观 测 数 据 不合 格造 成 的复测 和 人为 造假 。
控制 网的精 度要 求 ， 而且 提高 工作 效率 。
TCA2003测量机器人在大坝监测中的应用
TCA2003测量机器人在大坝监测中的应用摘要:介绍了TCA2003自动全站仪、观测系统的组成、变形监测方法和使用的测量软件,小浪底大坝外部变形点的布设。
叙述了TCA2003监测基准网和监测网的建立,探索了数据后处理的方法,并对TCA2003监测实际精度作了分析。
关键词: TCA2003自动全站仪;大坝监测;测量软件;数据处理1概况小浪底大坝为壤土斜心墙堆石坝,最大坝高154m、大坝长1667m。
为了监测大坝的外部变形,在大坝上下游各布设4条视准线。
其中下游坡EL220视准线、下游坡EL250视准线、下游侧EL283视准线的监测使用了TCA2003自动全站仪。
在变形点布设中,由于大坝较长,有些视准线为分段布设,中间的工作基点亦属变形点。
传统视准线法观测方法有小角法和觇牌法。
传统方法在大坝监测时存在几个问题:一是土石坝变形较大,会超出觇牌量程。
二是观测时视线不可避免的靠近坝面,从而使视线发生折射或抖动,以至观测结果很不容易达到规定精度。
三是只能监测各点上下游方向变形而垂直变形还需水准测量。
四是每次监测必须先校测中间的工作基点。
因此根据大坝情况,我们把部分视准线的观测方法改为TCA2003自动观测。
实践证明使用该方法提高了工作效率和观测精度,完全能够满足土石坝变形监测要求。
大坝外部变形观测可分为水平位移观测、垂直位移观测和三维位移观测。
上述三条视准线采用的水平位移方法是前方交会法;垂直位移观测方法采用几何水准法。
观测使用TCA2003全站仪。
系统配置包括: TCA2003自动全站仪、棱镜、通讯与专用测量软件。
2TCA2003自动全站仪及其测量软件瑞士徕卡公司生产的TCA系列自动全站仪,又称“测量机器人”,它以其独有的智能化、自动化性能让用户轻松自如地进行大坝外部变形的三维位移观测。
TCA自动全站仪能够电子整平、自动正倒镜观测、自动记录观测数据,而其独有的ATR (Automatic Target Recognition)模式,使全站仪能够自动识别目标。
全站仪交会法在变形监测中的应用研究
其 平面 点坐 标基 本计算 公 式为 ：
ＰＡ ‘ Ａ＋ ＰＢ ・ Ｂ ４ － Ｐｃ ・ ｃ
一
ＰＡ＋ ＰＢ＋ Ｐｃ ＰＡ 。Ｙ＾４ － ＰＢ ・ＹＢ＋ Ｐｃ ・Ｙｃ Ｊ
Ｃ
（ ３ ）
Ｐ ＋ ＰＢ＋ Ｐｃ
式中 ：
图 １ 前 方 交 会
（ ４ ）
第 １期
２ ０ １ ４年 ２月
矿 山 测 量
ＭＩ ＮＥ ＳＵＲＶＥＹｌ ＮＧ
Ｎｏ ．１ Ｆｅ ｂ． ２ ０１ ４
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １—３ ５ ８ Ｘ． ２ ０ １ ４ ． ０ １ ． ０ ８
全 站 仪 交会 法 在 变 形 监 测 中 的应 用研 究
（ １ ）
其中 ： 已知点 Ａ、 Ｂ、 ｃ三 点 构 成 的 三角 形 内角 相 应命 名 为 Ａ 日 、 Ｃ， 其 角 值 由 已知 点 坐 标 反 算 的 坐 标
、
方位 角相 减求 得 ， Ｐ点 上 的 、 卢、 由观 测 方 向 值 相
２ ５
第 １期
矿 山 测 量
其平 面点 坐标基 本计 算公 式 为 ：
Ａ ｃ ｔ ｇ ＋ Ｂ ｃ ｔ ｇ ａ ４ － （ Ｙ Ｂ — Ｙ Ａ ）
一
ｃ ｔ ｇ Ｂ＋ｃ ｔ ｇ ｏ ￣
Ｙ Ａ ｃ ｔ ａ Ｓ ４ － Ｙ Ｂ ｃ ｔ ｇ ｏ ｔ 一（ Ｂ 一 Ａ ）
椰 ｃ ｔ ＋ｃ ｔ ｇ ａ
图3基准点网点布设示意图31前方交会获取基准网网点坐标及精度分析表1基准网点坐标值坐标系采用独立平面坐标系先在地面设置两点de其近似距离80m利用tc2003测量距离6测回得平均距离为80065m其相对中误差约为1800000然后在高层上设立基准点4个依次为fg日j如图3利用前方交会快速获得各点的坐标具体坐标值见表1角度测量采用测回法观测6测回测回间角值互差小于05s实测6测回因此测角中误差仅为0289mm利用式2计算其另外为了检核点坐标值的可靠性采取后方交点位精度最弱为25mm这一精度符合工程测量规会获得了任意两点坐标分别依次用fghghjfhj范gb500262007规定水平位移监测相邻基准作为已知点利用式3计算得到点坐标见表2
地铁隧道结构变形监测方案
地铁隧道结构变形监测方案一、工程概况珠江新城海心沙绿化改造及地下空间（三区）基础工程位于珠江新城海心沙区域的西部，正在运营的地铁三号线“珠江新城〜赤岗塔”区间盾构隧道在该工程的地下由西北向东南通过。
该工程位于地铁隧道上方的地基基础主要为直径 1.6和2.2米的钻（冲）孔灌注桩基础，桩底高程约为-23.35〜-20.7米（广州城建高程），并设置横、纵向转换梁支撑跨越地铁隧道的上部主体结构，最大的转换梁梁底高程约 2.70米。
经核查，位于地铁隧道两侧的钻（冲）孔桩与地铁隧道的最小水平净距约2.90米，位于地铁左、右线隧道中间的钻（冲）孔桩与地铁隧道的最小水平净距约 2.60米。
横、纵向转换梁梁底与地铁隧道结构顶面之间的最小垂直净距约为15.50米。
该工程范围内的地铁隧道结构顶面高程约-13.15米，地铁隧道结构底高程约-19.35米。
二、监测目的正在运营的地铁三号线“珠江新城〜赤岗塔”区间盾构隧道在该项目看台工程的地下由西北向东南通过，在地铁隧道结构外侧左右垂直距离15.0米范围内的看台工程桩及上部主体施工过程中，可能对地铁隧道结构产生变形、倾斜、位移、隆起或沉降等方面的影响。
受广州新中轴建设有限公司的委托对此区间的盾构隧道进行变形监测和裂缝监测。
主要目的是：1、了解各种因素对地铁盾构结构变形等的影响，为有针对性地改进施工工艺和修改施工参数提供依据；2、预测地铁隧道结构的变形趋势，根据变形发展程度，决定是否需要采取保护措施，并为确定经济合理的保护措施提供依据；3、了解上部工程施工过程中地铁隧道结构有无裂缝情况及其变化规律；4、建立预警机制，避免结构和环境安全事故造成不必要的损失；5、施工过程中，根据监测数据分析，及时反馈信息、指导施工，为地铁的安全运营提供可靠保障。
三、遵循的监测技术及方案编制依据3.1遵循的技术为TPS极坐标差分法该方法采用瑞士Leica公司的具有ATR (自动目标识别) 功能的TCA系列的全站仪(又称测量机器人)，进行极坐标差分作业。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 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)。
TCA2003全站仪在昌吉市三屯河水库大坝外部位移变形监测中的应用摘要：介绍了三屯河水库大坝自动变形监测自动化在水库安全运行的实施效果与应用成效，以及在应用过程中的监测成果分析、所出现的问题及注意事项。
大坝安全监测就是利用一切手段，确保大坝以较少的投入来保证长期、稳定、安全的运行，实现效益的最大化。
关键词：三屯河水库；大坝变形监测；位移；测点布置；监测分析；实施；应用1工程概况三屯河水库位于新疆维吾尔自治区昌吉市以南32公里的碾盘庄，地处天山北麓中段，准噶尔盆地南缘，属雨雪混合补给的山溪性河流。
水库大坝主轴线为南北走向，水库大坝主要由浆砌石重力坝防水隧洞和溢洪道三部分组成。
大坝总长274 m，其中主坝144m。
最大坝高52.4米，顶宽6米，底宽58米。
坝顶高程1039.79米，坝底高程986.5米，上游设有2米厚混凝土防渗墙一道,其上涂有一层防水材料聚胺脂。
水库正常蓄水位1032.94m，相应库容2600万方；设计洪水位1036.94米，相应库容3355万方，校核洪水位1037.94m，相应库容3500万方，是一座以灌溉为主，结合防洪、发电等综合效益的中型山区拦河水库。
2自动变形监测在水库管理中的实施及应用2.1大坝外部变形监测系统的构成三屯河水库位移变形监测系统使用了电动电子全站仪装备的自动监测装置——TPS全站仪定位系统，其测量精度达到亚毫米级，能实时准确监测大坝位移变形情况系统构成.该系统主要由TCA2003型电子全站仪（即观测站）、基准点、变形点及控制机房组成。
全站仪使用瑞士徕卡公司生产的TCA2003仪器。
基准点施测放样高程采用国家一等水准测量，平面控制采用国家精密工程二级测量。
大坝外部变形系统控制网坐标系建立在大坝主轴线上，垂直大坝主轴向下游为X轴正方向（即纵向水平位移），平行大坝主轴线向右岸为Y轴正方向（即横向水平位移），铅垂向上为Z轴正方向（即垂直位移）。
基准点和变形点上安设反射圆棱镜，相对于基准网，对各变形点在其控制网内的变化情况实施监测。
TCA2003型电子全站仪是一种能代替人进行自动搜索、跟踪、辩识和精确照准目标并获取角度、距离、三维坐标以及影象等信息的智能型电子全站仪，TCA2003型电子全站仪工作时对基准点、变形点进行识别，迅速做出分析、判断与推理，实现自我控制并自动完成照准、读数等操作。
大坝外部监测系统对各监测点进行每天12时监测一次，用APS软件所记录的原始数据，后期对数据进行差分处理，确保大坝位移数据的连续性由瑞士徕卡公司出品，有集成马达驱动、视频成像系统，并配置智能化的控制及应用软件。
TCA2003全站仪在水库大坝外部变形监测中发挥着先进、准确的测量作用。
及时了解掌握大坝的实际运行状态，掌握了水库大坝在某水位、温度下的位移及应力变化，为判断大坝安全提供必要的信息，TCA2003型电子全站仪工作时对基准点、变形点进行识别，迅速做出分析、判断与推理，实现自我控制并自动完成照准、读数等操作，对水库大坝安全分析起到重要的作用，为水库管理工作提供可靠的依据。
在今后的水库管理工作和大坝安全监测工作中及时发现、解决问题，使水库大坝安全运行、水库管理工作发挥更大的作用。
2.2系统的测点布设大坝外部变形监测系统由3个基准点、1个监测站、7个变形点和中央控制机房组成。
基准点、变形点使用瑞士徕卡公司的反光镜系统，在坝体变形区以外的基岩上建立3个基准点，在坝体上安置7个变形点，每个点上配有一套对准监测站的反射单棱镜。
3个基准点分别设在大坝两侧山体基岩上，其中JZ1和JZ2布设在大坝的上游，JZ3布设在大坝下游。
监测站基JZ0在大坝下游，并做为TCA测量机器人的位置点。
7个变形点分别布设在大坝坝体上，在1031米平台上有4个，1020米马道上有3个，其中S1、S2、S3设在大坝高程1020.0m马道上，S4、S5、S6、S7设在高程1031.0m坝顶平台上。
上述4个点（JZ0、JZ1、JZ2、JZ3）构成一个多边形，覆盖整个坝区，面积约为120m×320m,在控制机房计算机的控制下，通过测量机器人自动照准测距、测角，对基准点、变形观测点的变化来实施大坝位移监测。
观测点和三个基准点（JZ1、JZ2、JZ3）组成一个覆盖各变形点（S1——S7）的多边形监测基准网。
三屯河水库大坝外部变形监测网测点分布。
（如图3）图3 大坝外部变形观测系统测点布设2.3 系统控制网坐标系根据三屯河水库大坝周围的地貌、地形以及大坝的位置，将大坝外部变形监测系统控制网坐标系建立在大坝主轴线上，以监测站为坐标中心点，垂直主轴（即顺河向水平位移）向下游为X轴正向;平行大坝主轴线向右岸为Y轴正向（横河向水平位移）;铅垂向上为Z轴正向（垂直位移）。
大坝外部变形系统从1999年11月8日12时正式开始运行，并将该时各测点的测值定为基准值。
2.4系统软件大坝外部变形监测使用APSWIN1.41数集采集软件，该软件在TCA测量机器人上建立实测大坝外形监测网工作基点及各监测点的概略坐标数集库，当TCA测量机器人安置在测站点上并完成起始方向和度盘定向后，仪器按APSWIN1.41软件预先在该点设定的观测点集、观测顺序以及规定的等级测回数，依次对观测目标进行自动搜索，锁定目标，并测角、测边，TCA测量机器人实时地将观测结果记录到计算机硬盘相关目录下，并将采集的数据与设置的各项规范限差自动对比，当出现超限值时便自动报警，再以人工方式干预返工重测，最终可获得合格的外业观测数据文件。
开发挂靠软件MRDiff实时多重差分平滑改正软件对于新疆的低温、高温，高海拔和气候造成的系统误差影响进行实时差分改正。
开始监测时，照准JZ1，水平角归零后，启动TCA2003全站仪内置自动监测程序，即可实现对观测点的自动找点（10个点）、自动测量、自动发送、自动结束。
按极坐标的方式采集目标点，水平角、垂直角、斜距等测值传送到监控室，由报表软件DyRep动态三维报表,并可输入水位、温度、风力风向，生成相关曲线。
2.5外部变形监测初步成果分析三屯河水库大坝外部变形主要是通过TCA测量机器人对坝体上变形监测点在不同的库水位、水压力、温度等外界因素影响下，实施顺河向水平位移、横河向水平位移、垂直位移的监测，了解大坝外部变形情况，为水库大坝安全运行提供依据。
大坝外部监测系统对各监测点进行每小时观测一次，全年运行8760次，确保大坝位移数据的连续性。
(见表1)表1 观测点位移特征值一览表单位：mm注：纵向为垂直坝体上游指向下游；横向为大坝右岸指向左岸；垂向表示坝顶指向坝底。
（1）坝体顺河向水平位移依据水库大坝安全管理规范和除险加固工程技术要求，通过几年实测资料各观测点的位移特征值进行初步的比较、综合对比分析，坝体顺河向水平位移主要受库水位的变化影响，当库水位升高时，坝体上变形点位移值均为正数，坝体向下游位移;库水位降低时，变形点位移值为负数，坝体向上游位移。
气温变化对坝体位移也有一定的影响，但影响甚微，表现在气温升高，坝体向上游位移；气温降低时，坝体向下游位移。
其变化特征符合坝体的变化规律。
因为当库水位升高时，坝体承受的水平方向的静水压力增大，使得坝体向下游方向位移，由于受基础的约束作用，坝顶的位移量较坝腰的位移量大。
在同一坝段上，靠上部的测点位移较下部分移量大。
其变化特征符合坝体的变化规律。
观测资料成果表明，坝体左右岸方向水平位移也受库水位和温度变化的影响。
气温升高时，坝体向右岸位移；气温降低时，坝体向左岸位移；库水位升高时,坝体向右岸位移,库水位降低时,坝体向左岸位移,且坝体中部的测点较两侧测点的位移大。
（2）坝体垂直位移通过对坝体上7个变形点垂直位移量与库水位和气温分别进行相关分析，坝体垂直方向也受库水位和气温的变化影响，但不明显，库水位升高时，扬压力值增大，坝体向上位移,否则反之。
其结果表明库水位变化对垂直位移影响不明显。
只有气温变化对S2点有微小影响，其变化规律不明显。
气温对其他各测点的垂直位移变化没有明显的影响。
2.6应用分析结果通过对水库大坝外部变形监测资料的分析，其成果较好地反映了水库在两次蓄放过程中，在最高水位1034.70m与最低水位1002.50m，约32.2m水头高差之内的大坝变形情况，并得出如下结果：坝体顺河向水平位移受库水位的影响，库水位升高，坝体向下游位移;库水位降低，坝体向上游位移;气温变化对坝体横向位移有一定影响，横河向位移趋向左岸;垂直位移变化与库水位、气温无明显的对应关系，大坝总的变形量较小。
以上大坝变形监测成果表明，位移变化特征是合理的，符合坝体的变化规律，说明了在水库大坝除险加固后，强度明显提高，刚度增大，大坝变形量较小，各方向位移量的最大变幅一般在5.0mm以下，沉降量一般在3.0mm以下，均满足设计要求。
3应用成效三屯河水库大坝是在运行一定时间后实现大坝监测自动化的，采用先进的TCA测量机器人对大坝实施变形监测几年来，对水库管理工作起到了积极的先导作用，使水库工程管理工作起到了积极的先导作用，使水库工程管理走上了一个新的台阶，并获得了良好的成效。
此技术填补了水库大坝无原型监测系统的空白，实现了水库大坝外部变形监测自动化，改变了水库大坝管理现状，提高了科学技术应用含量，为水库大坝安全运行、调蓄控制提供了保障和科学依据，对水库管理具有重大的现实意义，同时也为水库带来了良好的经济效益。
但是大坝变形只能反映位移量，不能反映坝体的应力变化情况，应对软件系统进行进一步完善。
因水库大坝地处山区，在严寒的冬季受风、雪和低气温的影响，对采用双层玻璃的观测房带来了不利因素，使观测房正面和两侧玻璃外部产生雾气和薄冰，使测量机器人无法搜索到目标，观测仪无法照准监测点，从而造成变形监测中断。
现采用人工辅助办法在观测房内以电热器供热保温措施后，观测房玻璃产生内热外冷，从而造成玻璃裂缝现象的发生，建议用其它透明材料更换玻璃，以满足冬季监测的需要，保证监测数据的完整延续。
4结语利用TPS全站仪定位系统组成的监控网位移监测系统，为三屯河水库大坝提供了实时、准确、完整的观测资料，为大坝安全运行提供了数据支持。
我们要实现水库大坝安全监测的自动化，还应该进一步实现集水情、工情和闸门监控于一体的自动化监控系统，为水库更科学的调度提供决策依据。
水库大坝外部变形监测系统的应用，开辟了测量界新的应用前景，使测量工作变得更快、更轻松。
让自动监测系统真正为水库大坝安全运行、水库管理工作发挥作用。
参考文献：［1］刘观标.混凝土大坝安全自动化监测技术的发展方向.水电自动化与大坝监测，2004,28（2）：1-5［2］方卫华.对大坝安全监测的几点认识.大坝与安全,2004（6）26-28［3］李小平,周启,卢德军. 新疆三屯河水库大坝安全监测成果分析.人民长江,2003,34（12）39-41。