浅谈工程变形监测网的优化设计
论工程测量变形监测的有效对策
论工程测量变形监测的有效对策发表时间：2020-12-09T07:06:07.099Z 来源：《建筑细部》2020年第24期作者：凌阳春[导读] 作为我国经济发展中最重要的支柱产业，建筑行业工程质量与安全直接关系到我国经济的发展以及人民生命财产安全。
建筑变形作为建筑质量的主要影响因素，在外力以及荷载作用下将出现不同程度的沉降问题，由此造成了位移以及断裂等建筑安全问题的产生。
基于此，本文针对工程测量变形监测进行了有效分析，希望为实现建筑物安全使用奠定坚实基础。
凌阳春中交三航（湖南）工程有限公司摘要：作为我国经济发展中最重要的支柱产业，建筑行业工程质量与安全直接关系到我国经济的发展以及人民生命财产安全。
建筑变形作为建筑质量的主要影响因素，在外力以及荷载作用下将出现不同程度的沉降问题，由此造成了位移以及断裂等建筑安全问题的产生。
基于此，本文针对工程测量变形监测进行了有效分析，希望为实现建筑物安全使用奠定坚实基础。
关键词：建筑物；工程测量；变形监测1前言如今我国国民经济正在飞速发展，这其中建筑行业占据着非常重要的部分，对整个社会的影响都十分巨大。
因此，建筑行业的安全和质量问题日渐吸引人们的关注，人们十分担心万一建筑物出现质量和变形问题，将对大家的生活造成极其不好的影响。
为了尽量避免这一问题，在建筑行业实施对建筑工程测量的变形监测，可以很及时地把握建筑物的实时变形情况，为建筑物的施工和后期维修打下良好的基础。
2建筑变形的类型建筑行业将建筑物的变形分为两种，一种是静态变形，这种变形基本是与时间相关；一种是动态变形，这种比较好理解，指的是建筑物受到外力作用产生的变形。
建筑物的变形虽然分为两种，但其实这两种类型会互相影响，然后一起作用于建筑物本身。
举个很简单的例子，生活中我们会看到有的废旧房屋会进行爆破拆除，当这个建筑物在被爆破拆除的同时，它周围的建筑物也发生了变形，这就是动态变形；而爆破拆除完成后，在一定的时间内，建筑物仍然会产生变形，这种就是静态变形。
大坝变形监测网优化设计
（2）在多余观测数一定的情况下，观测值之间的精度相差不要太大，边角观测值之间的精度应基本匹配。
（3）根据对于网的设计要求和所使用的仪器，进行图上设计和实地踏勘，确定观测精度和初始观测方案。观测精度应选取仪器所能达到的最高精度，是优化时有降低的余地；初始观测方案应对所有可能观测的边和方向进行全测，故有最大的多余观测数，是一个“肥网”或“密网”。
图1.5.2初始观测方案网图图1.5.3最终观测方案网图
5.2
在优化设计原理方法中，要求观测精度应选取仪器所能达到的最高精度，使优化时有降低的余地。本课程设计中大坝变形监测网的观测精度已经给定，优化设计要求也是给定的，考虑到现实情况（仪器和成本），我们仍然可以用更低的观测精度来满足优化设计要求。
该变形监测网观测精度为方向观测精度是±0.5”， 边长观测精度为±（1+1ppm），通过查资料发现大部分普通的全站仪达不到这个精度，只有少数的高精度全站仪、测量机器人能达到这个精度。下表展示了不同全站仪的参数。
徕卡TM50精密监测全站仪
0.5/1
0.6mm+1ppm
徕卡TCA1800全站仪
1
1mm+2ppm
徕卡TM30精密监测全站仪
0.5/1
0.6mm+1ppm/1mm+1ppm
从上表中可以看出，拓普康MS05A等测量机器人的观测精度已经达到甚至超过变形监测网的观测精度，这些仪器价格昂贵，考虑成本因素，没有必要使用这些仪器。南方天宇的CTS-661R全站仪观测精度略低，通过选择合适的观测方案，同样可以达到优化设计要求，而且是国产仪器，价格会更实惠。
点号
变形观测方案的优化实施
（ 有条件 国家等级 点联测 ，也 可布设独立控 制网） ， 采用静态 Ｇ Ｐ Ｓ作控制网或高精度全站仪和水准仪观
计划 。
表 １变形监测 的等级划分及精度要求
根据实际情况按照表 １确定观测等级 ，制 定最
优化 的观测方案 。变形测量的等级及精度要求取 决 于变形体设计 时的变形值大小和进行变形测量 的 目 的。 目前认为 ，如果观 测 目的是为 了使变形值不超
过 某 一 允许 值 而 保 证 建 筑 物 的 安 全 ，则 其 观 测 的 中 误差应小于变形值的 ｉ ／ １ Ｏ ～１ ／ ２ ０ 。
还可用特种工程测量仪 器进 行，如光学垂直仪 、激 光垂直仪 、气泡 式测倾 仪或传 感测倾仪、正锤 、倒 锤等 ，其主要适用 于烟 囱、电视塔、工业反应罐 、 高 城 建 筑 物 等 。裂 缝 观 测 通 常 不 用 测 量 仪 器 进 行 ，
简 单 的观 测 方 法 是在 裂 缝 两侧 埋 上 标 志 ，直 接 用 量 具 定 期 丈 量 期 间 的距 离 。
Ｇ Ｐ Ｓ观测 方法通常采 用静态模式观测法 ，其特
点是精度高 、定位快 、自动化及可对三维坐 标进行 同 时 测 定 ；外 业 一 般 采 用 三 台 以上 Ｇ Ｐ Ｓ作 同 步 观 测 ，
内业 解 算 使 用 自带 的平 差 软 件 即 可 完 成 ， 实 现 了数 据 的 采 集 、 传 输 、 管 理 及 变 形 的 分 析 和 预 报 等 各 方
综合的观测方法就是采用摄影测量法和 Ｇ Ｐ Ｓ观 测 法 以及 传统 的测 量法相 结 合 的方法 进行 变形 观 测 ，因地制宜 ，合理地利用测量 设备 。适合于危岩、
滑 坡 、城 乡 结 合 区域 的工 程 建 设 ，以 及 隧 道 、桥 梁 、 大 坝 施 工 和 营 运 监 测 ，还 包 括 矿 山 的动 态 检 测 等 。 二 、 变 形 观 测 方 案 的 制定 由于 变 形观 测 的 目的 、 内容 、精 度 等 的 差 异 ，
高层建筑变形监测网设计及监测方法的研究
高层建筑变形监测网设计及监测方法的研究发表时间：2016-07-29T15:27:21.540Z 来源：《基层建设》2016年10期作者：黄悦强[导读] 文章就GPS技术在建筑物变形监测中的应用展开了探讨，从建筑物变形观测点的控制、加密。
广州南沙南国测绘有限公司广东广州 510000摘要：建筑变形监测是业界关注和研究的热点领域，GPS定位技术与其他监测方法相比，不仅可以满足变形监测工作的精度要求，而且有助于监测工作的自动化和实时化。
文章就GPS技术在建筑物变形监测中的应用展开了探讨，从建筑物变形观测点的控制、加密、监测及结果分析和应用等方面进行探索和研究，旨在为建筑物移动变形规律找到科学监测研究方法。
关键词：建筑物变形监测；变形移动；GPS监测建筑变形监测是监测建筑物形体安全性的重要举措，主要是利用专业的仪器和方法对变形体的变形现象进行持续观测，并分析变形体变形形态和预测变形的发展趋势，保障建筑物运营安全。
随着科学技术的进步和对变形监测要求的不断提高，变形监测技术也在不断地发展。
GPS作为一种全新的现代空间定位技术，以其精度高、速度快、全天候作业、自动化程度高、测站间无需通视、可同时测定三维坐标等诸多优点，在各领域的应用越来越广泛。
文章就GPS技术在建筑物变形监测中的具体应用进行研究。
1、CSHY工程概况某建筑工程项目共建有1#、3#、4#、5#四栋高层建筑，该工程于2013年3月开始动工兴建，2015年12月竣工。
地基为湿陷性土质地基，在整个施工和峻工后一段时间内建筑物由于自身重量较大，地基松软必然会影响到建筑物不均匀变形、移动，这种移动必须在变形监测下，控制在国家《建筑变形测量规程》和《建筑基坑工程监测技术规范》要求范围内，确保建筑物能安全施工和运营。
本研究主要解决监测控制网的设计、布设及控制网GPS观测方法，在监测控制网布置和GPS控制测量基础上确定工作基点，在工作基点的控制下，按照“分级布网，逐级控制”原则，对监测（网）点设计，对监测点观测方法进行探讨，通过控制和监测得出建筑物变形的全面、准确、科学的评价结论。
大坝变形监测网优化设计
课程编号：课程性质：必修《工程测量学课程设计与实习》报告学院：测绘学院专业：测绘工程地点：三峡、葛洲坝、隔河岩工程班级：姓名：学号：教师：2016年6月19日至 2016年7月9日目录第一部分大坝变形监测网优化设计课程设计 (1)1 前言 (1)2 优化设计要求 (1)3 优化设计原理方法 (2)3.1 概述 (2)3.2 基于可靠性的模拟优化设计法 (2)4 优化设计过程 (3)4.1 启动软件 (3)4.2 生成正态标准随机数 (3)4.3 创建简化初始观测方案文件 (4)4.4 生成初始观测方案文件 (5)4.4 生成初始观测值文件 (6)4.5 平面网优化设计 (6)5优化设计结果 (7)5.1 最终设计方案 (7)5.2 不同观测精度的设计方案比较 (9)6 结语 (11)第一部分大坝变形监测网优化设计课程设计1 前言大坝建造在地质构造复杂、岩土特性不均匀的地基上，在各种荷载的作用和自然因素的影响下，其工作性态和安全状况随时都在变化。
如果出现异常，又不被及时发现，任其发展，其后果不堪设想。
如果事先运用有效的观测手段对这些工程进行监测，就能及时发现问题，采取有效的工程措施，就能避免灾难。
因此，建立稳健的大坝变形监测网是非常重要的环节。
本次实习主要目标是掌握工程测量控制网模拟法优化设计的基本理论和方法，对大坝变形监测网进行优化设计，对优化设计结果进行分析，发现问题，提出相应的对策，通过使用科傻软件的具体应用，加深对工程控制网的精度和可靠性这两个重要的质量指标的理解。
2 优化设计要求已知某大坝变形监测网由7点组成，其中1、2点为已知点，其他为未知点。
监测网的近似坐标如表1所示。
变形监测网观测精度如下：方向观测精度为±0.5”，边长观测精度为±（1+1ppm）。
优化设计要求如下:(1) 最弱点点位中误差不大于± 3.5mm;(2) 变形监测网平均可靠性不小于 0.3表1.2.1 变形监测网近似坐标值3 优化设计原理方法3.1 概述模拟法优化设计是借助测量工作者的实验经验和专业知识，为了得到优化解，需要多次进行网的模拟计算，其过程为：（1）提出设计任务，得到经过实地踏勘的网图。
关于变形监测控制网的建立与精度分析
关于变形监测控制网的建立与精度分析作者：周璇来源：《企业科技与发展》2019年第01期【摘要】针对在变形监测工作中具有重要作用和意义的控制网，在介绍变形监测技术及其一般要求的基础上，提出监测控制网建立的要求和方法，并对精度进行深入分析，以此为实际监测工作提供可靠的理论依据，保证检测结果的准确性与可靠性。
【关键词】变形监测；控制网；控制网建立；控制网精度【中图分类号】TU198.2 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2019）01-0132-021 变形监测技术与一般要求1.1 技术概述对于变形监测技术，其主要包含以下4种：其一，常规大地测量；其二，特殊变形测量；其三；摄影测量；其四，GPS技术。
其中，常规大地测量主要指借助常规测量设备对点变形值进行测定，具有以下优势特点：第一，可提供变形体所处变形状态信息；第二，能满足所有监测精度要求，且适应环境的能力很强；第三，能提供绝对变形方面的信息。
然而，该方法的外业工作量相对较大，且布点直接受地形地势影响，自动化监测难度很大。
对于特殊测量方法，主要包括倾斜测量、应变测量和准直测量3种，不仅过程简单，能对变形体内部发生的变形进行监测，而且还能为自动化监测创造良好条件，但也存在仅可以提供相对或局部变形信息等缺点。
1.2 一般要求对于变形监测项目，涉及如下内容：坝面变形观测、大坝结构内部变形观测、坝面裂缝和接缝观测、面板整体变形观测、岸坡位移情况观测。
在变形监测中使用的水准高程与平面坐标都必须和项目实施过程中所用坐标系统完全一致，并且在条件允许的情况下还要和国家网相联系。
（1）在变形观测时，应符合以下规定要求：对表面的竖向与水平位移进行观测，两者应使用同一个观测点；对于深层观测，需要尽可能实现结合布置；不同的观测任务要配合执行。
（2）在保持稳定的范围内进行基点布置；观测点必须和坝体等牢固结合，采用稳定的保护措施，同时要按照国家现行法律进行保护。
工程测量变形监测的有效对策探究
工程测量变形监测的有效对策探究摘要：当前建筑结构形式出现的变化比较突出，由原来简单、单一的结构形式转变为当前的复杂、多层次的结构形式，过于复杂多样的结构形式要求工程测量工作的整体质量必须得到保证，尤其是在变形监测方面，应该着重关注，主要是因建筑结构一旦发生变形，将会直接造成建筑结构的稳定性受到影响，甚至发生重大安全事故，而工程测量则能够对变形监测的有效开展发挥支持作用。
但是在开展具体的工程测量变形监测工作时，还要采取有效的对策为测量监测工作提供保障。
因此，本文首先对变形监测进行概述，了解变形的主要类型以及形成的原因，并对变形监测的方法和对策进行探究。
关键词：工程测量；变形监测；变形原因；对策工程测量是通过适当的测量工具、技术和方法对工程项目开展测量，工程测量主要分为设计阶段、施工阶段、运维阶段三个主要部分，在工程设计阶段的测量主要是对施工所在地的地形地貌、自然环境、地质环境等进行全面、准确的测量，并将测量数据作为工程设计的主要依据；在工程施工阶段的测量主要是依据设计要求，对工程开展实地测量，从而为工程施工提供支持；运维阶段的测量主要是在工程项目竣工投入使用后，对项目进行维护所进行的测量工作。
工程测量的主要内容是对角度、高差、距离等方面进行测量，而本文研究的变形监测便与之密切相关，做好工程测量变形监测对于提升工程质量及使用寿命具有重大意义。
1.建筑物变形及变形监测概述1.1建筑物变形的主要类型和原因建筑物变形一般分为静态变形和动态变形，前者指的是变形值同时间之间的函数关系，而后者则是受外力作用而出现的各种变形。
建筑物变形产生的原因有很多种，但最为常见的原因包含以下三种：（1）自然条件造成的变形：建筑施工时经常会受水文、气温、地质以及土壤物理性质等因素影响，从而会造成形变[1]。
以地质因素为例，若建筑物所处地质环境不同，则其出现沉降的程度也便存在差异，一旦建筑物出现较大程度的沉降，将会导致建筑物出现位移、裂缝、倾斜等变形；（2）自身结构因素所致变形：建筑物自身荷载的大小、结构类型、建筑物的高度等因素均是影响建筑物变形的因素。
工程变形监测网优化及自动化系统
工程变形监测网优化及自动化系统
黄汝麟;赵全麟
【期刊名称】《人民长江》
【年(卷),期】1991(022)005
【总页数】9页(P5-13)
【作者】黄汝麟;赵全麟
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TV698.11
【相关文献】
1.大坝变形监测网平差模型优化设计 [J], 刘凯
2.江垭枢纽工程坝区变形监测网优化设计 [J], 严建国;罗长春;张潇
3.三峡工程变形监测网优化设计 [J], 赵全麟;朱丽如
4.地面沉降变形监测网的优化设计及稳定性分析 [J], 陈骞
5.变形监测网平面观测方案设计优化与精度分析 [J], 江超;王志岗
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浅谈工程变形监测网的优化设计
引言
工程变形监测是一项非常复杂的工作，而需要结合某些专业学科如工程测量、地质、水文等才能恰当的解释及对变形原因具有正确的结论。
它在工程建设及保障人民生命财产安全方面具有很大的意义。
对测量角度而言，工程变形监测是一项具有较高精度的要求，因此从网设计、设备的选择、监测的方法、监测数据的处理与分析等不能忽略各个阶段，尤其是监测网的数据处理与分析造成变形的原因。
一：零类设计（或称控制网基准设计或参考系统设计）
参考系统选定与所给出的起算数据是密切相关的，一旦给定足够的起算数据就等于选定了坐标系统。
基准还可以被认为就是给监测网的平差提供起算数据的，在零类设计时，主要解决的是：是否给定起算数据？给定几个起算数据？起算数据配置在如何？把这三个问题解决了，未知数据、协因数阵也就随之确定了，即完成了基准设计。
已知数据对监测网的约束即有增强的外部精度作用，也有可能扭曲网的模型而降低网的内部精度。
有时变形监测网因为仅重视其相对位置而采用无起算数据的秩亏自由网。
二：—类设计（或称结构图形设计问题）
由于未知参数的平差值及其精度除了与监测精度有关以外，还与网的几何图形有关，在给定监测条件下，通过控制网点的最优配置和最优构网方案的选择来获得未知量的最大精度。
从数学意义上讲，网形最优化的目的就是要确定网形矩阵A，而网形矩阵A主要受网点点位和监测值的配置所制约。
从几何意义来讲，就是不仅要确定点位，还要确定点间的连线。
一类设计即在已知监测值的权阵P的条件下，确定设置矩阵A，使网中某些元素的精度达到预定值或最高精度，或使坐标的协因数阵最佳逼近一个给定的矩阵（准则矩阵）。
三：二类设计（或称监测值权的分配问题）
它是在监测网网形已经选定的情况下，对个观测量的权进行最优分配，即选定最佳监测纲要。
从数学意义来讲，此类设计就是在给定系数矩阵A和未知数协
因数阵，而求最优的监测量权阵P。
监测纲要设计是控制网优化设计研究最多，最早的课题，随着对网设计要求不断提高、检测方法，监测方法的改变和边角等不同类监测值的权的优化设计要从精度、可靠性、灵敏度等各方面综合考虑，这就使该类设计问题的内容更加丰富。
四：三类设计（或称网的改造加密方案的设计问题）
在变形监测优化设计过程中，首先要对监测网进行基准设计，已确定监测网的坐标系统和已知数据的配置。
接着对监测网进行网形优化设计，已确定监测网的网点配置和选择必要观测和多余观测。
进而应对监测网进行观测权的优化设计，以确定各观测值的最优观测，即确定最优观测纲要。
至此，已分阶段完成了监测网的基准、结构、观测纲要的初步设计。
由于上述设计是分类设计且总是在某假定下进行的，而实际上各类设计的设计是相互影响的。
因此，对优化后的初步方案经过试算，如果发现不能满足监测网精度要求，或原给定的精度标准过低，或费用超过预算，或在实施上产生困难等，都必要对初步方案进行设计修正。
以上的四类设计问题的已知量和设计变量在表1所示
表1变形监测优化设计分类
变形监测网的优化设计可以归纳为即解析法和模拟法（或称机助法）两种方法，每种都有优缺点，但常用的方法就是模拟方法（利用计算机帮助），因为如下的理由：
1）适应性广，可用于除零阶段设计问题外的任何一阶段设计，特别是一类，二类和各种混合的设计問题。
2）设计结果的合理性和切实可行性。
由于设计过程中融入了设计者的知识和经验，使最终结果一定是切实可行的。
3）计算模型简单，可直接利用平差模型和分析模型，一般无需建立优化设计的数学模型，有利于一般人员掌握和在生产单位的推广使用。
五：变形监测网的灵敏度指标
灵敏度是用来衡量变形监测控制网质量的一个标准，它反映的是变形监测控制网发现变形、区分变形的能力，它不适用于其他类型的测量控制网。
不同的变形监测网发现变形位移矢量的能力有强有弱，并且与变形位移矢量的方向有关，这种发现变形位移矢量能力的强弱就是变形监测的灵敏度。
它由网结构、观测点
与被监测点的相关位置以及观测所决定方案。
每一个变形监测网都有一个不利于监测变形体位移的方向。
分析该不利方向与变形体位移矢量之间的关系，以查明所设计的变形监测网是否适宜，与对该变形体位移矢量进行监测，这对于变形监测网的优化设计具有重要意义。
因此，在变形监测网优化设计时，除应考虑网的精度、可靠性和费标准用外，还应着重考虑所布设的网对需要监测的变形向量具有尽可能高的灵敏度。
结语
变形监测网方案被设计好还是不好对以后的变形监测工作、数据质量、观测结果等具有较大的影响，方案设计需要符合要求、对工程建筑具有实用性、经济性才好。
为得到好方案设计，应该使用网优化设计的知识，网优化不但能灵活调整方案设计，而且能保证目的的要求。
通过网优化的特点如精度、可靠性、灵敏度、经济等显著该方法的优点。
参考文献：
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[2]陈亮，黄腾.基于灰色关联分析的卡尔曼滤波在桥梁变形监测中的应用[J].测绘工程，2010（4），47-50.
[3]陈久宇，林见.观测数据的处理方法[M].上海交通大学出版社，1987
[4]陈蕾，刘立龙，陈东银.自适应卡尔曼滤波法用于变形监测数据处理[J].测绘工程，2008，17（1），48-52.。