变形监测数据处理
变形监测数据处理第一章引论变形是自然界的普遍现象，它是指变形体在各种荷载作用下，其形状、大小及位置在时空域中的变化。
变形监测，就是利用测量与专用仪器和方法对变形体的变形现象进行监视观测的工作。
其任务是确定在各种荷载和外力作用下，变形体的形状、大小及位置变化的空间状态和时间特征。
变形体的范畴可以大到整个地球，小到一个工程建（构）筑物的块体，它包括自然的和人工的构筑物。
根据变形体的研究范围，可将变形监测研究对象划分为这样三类：1.全球性变形研究，如监测全球板块运动、地极移动、地球自转速率变化、地潮等；2.区域性变形研究，如地壳形变监测、城市地面沉降等；3.工程和局部性变形研究，如监测工程建筑物的三维变形、滑坡体的滑动、地下开采使引起的地表移动和下沉等。
变形监测的内容，应根据变形体的性质与地基情况来定。
1）工业与民用建筑物：主要包括基础的沉陷观测与建筑物本身的变形观测。
就其基础而言，主要观测内容是建筑物的均匀沉陷与不均匀沉陷。
对于建筑物本身来说，则主要是观测倾斜与裂缝。
对于高层和高耸建筑物，还应对其动态变形（主要为振动的幅值、频率和扭转）进行观测。
对于工业企业、科学试验设施与军事设施中的各种工艺设备、导轨等，其主要观测内容是水平位移和垂直位移。
2）水工建筑物：对于土坝，其观测项目主要为水平位移、垂直位移、渗透以及裂缝观测。
对于混凝土坝，以混凝土重力坝为例，由于水压力、外界温度变化、坝体自重等因素的作用，其主要观测项目主要为垂直位移（从而可以求得基础与坝体的转动）、水平位移（从而可以求得坝体的扭曲）以及伸缩缝的观测，这些内容通常称为外部变形观测。
此外，为了了解混凝土坝结构内部的情况，还应对混凝土应力、钢筋应力、温度等进行观测，这些内容通常称为内部观测。
3）地面沉降：对于建立在江河下游冲积层上的城市，由于工业用水需要大量地吸取地下水，而影响地下土层的结构，将使地面发生沉降现象。
对于地下采矿地区，由于在地下大量的采掘，也会使地表发生沉降现象。
这种沉降现象严重的城市地区，暴雨以后将发生大面积的积水，影响仓库的使用与居民的生活。
有时甚至造成地下管线的破坏，危及建筑物的安全。
因此，必须定期地进行观测，掌握其沉降与回升的规律，以便采取防护措施。
对于这些地区主要应进行地表沉降观测。
变形监测所研究的理论和方法主要涉及到这样三个方面：变形信息的获取；变形信息的分析与解释；以及变形预报。
对于工程建筑物，变形监测的意义重点表现在：确保安全、验证设计、灾害防治。
Ø具有实用上的意义，主要是掌握各种建筑物和地质构造的稳定性，为安全性诊断提供必要信息，及时发现问题，以便采取措施；Ø具有科学上的意义，包括更好地理解变形的机理，验证有关工程设计的理论和地壳运动的假说，进行反馈设计，以及建立有效的变形预报模型。
变形监测技术及其发展变形信息获取方法的选择取决于变形体的特征、变形监测的目的、变形大小和变形速度等因素。
Ø在全球性变形监测方面，空间大地测量是最基本最适用的技术，它主要包括全球定位系统（GPS）、甚长基线射电干涉测量（VLBI）、卫星激光测距（SLR）、激光测月技术（LLR）以及卫星重力探测技术（卫星测高、卫星跟踪卫星和卫星重力梯度测量）等技术手段；Ø在区域性变形监测方面，GPS已成为主要的技术手段。
近十年发展起来的空间对地观测遥感新技术——合成孔径雷达干涉测量（InSAR,Interferometric Synthetic Aperture Radar），在监测地震变形、火山地表移动、冰川漂移、地面沉降、山体滑坡等方面，其试验成果的精度已可达厘米或毫米级，表现出很强的技术优势。
但精密水准测量依然是高精度高程信息获取的方法。
Ø在工程和局部性变形监测方面，地面常规测量技术、地面摄影测量技术、特殊和专用的测量手段、以及以GPS为主的空间定位技术等均得到了较好的应用。
合理设计变形监测方案是变形监测的首要工作，对于监测网设计而言，其主要内容包括：确定监测网的质量标准；选择观测方法；点位的最佳布设和观测方案的最优选择。
目前，在变形监测方案与监测系统设计方面，其主要发展是监测方案的综合设计和监测系统的数据管理与综合处理。
GPS用于变形监测的作业方式可划分为周期性和连续性两种模式u 1）周期性变形监测与传统的变形监测网没有多大区别，因为有的变形体的变形极为缓慢，在局部时间域内可以认为是稳定的，其监测频率可以是几个月，有的长达几年，此时，采用GPS静态相对定位法进行测量，数据处理与分析一般都是事后的。
经过十多年的努力，GPS静态相对定位数据处理技术基本成熟，在周期性监测方面，其最大屏障还是变形基准的选择与确定，已成为近几年研究的关键。
u 2）连续性变形监测指的是采用固定监测仪器进行长时间的数据采集，获得变形数据序列。
虽然连续性监测模式也是对测点进行重复性的观测，但其观测数据是连续的，具有较高的时间分辨率。
根据变形体的不同特征，GPS连续性监测可采用静态相对定位和动态相对定位两种数据处理方法进行观测，一般要求变形响应的实时性，它为数据解算和分析提出了更高要求。
u 在动态监测方面，过去一般采用加速度计、激光干涉仪等测量设备测定建筑结构的振动特性，但是，随着建筑物高度的增高，以及连续性、实时性和自动化监测程度的要求加强，常规测量技术已越来越受到局限。
GPS作为一种新方法，由于其硬件和软件的发展与完善，特别是高采样率（目前有的已高达20Hz）GPS接收机的出现，在大型结构物动态特性和变形监测方面已表现出其独特的优越性。
展望变形监测技术的未来：①多种传感器、数字近景摄影、全自动跟踪全站仪和GPS的应用，将向实时、连续、高效率、自动化、动态监测系统的方向发展；②变形监测的时空采样率会得到大大提高，变形监测自动化可为变形分析提供极为丰富的数据信息；③高度可靠、实用、先进的监测仪器和自动化系统，要求在恶劣环境下长期稳定可靠地运行；④实现远程在线实时监控，在大坝、桥梁、边坡体等工程中将发挥巨大作用，网络监控是推进重大工程安全监控管理的必由之路。
第二章数理统计的有关理论随机过程理论：是研究随机性表现为一个过程的随机现象的学科，通常它是研究动态测量过程及其测量结果的理论依据。
随机变量通常用它的概率分布函数、算术平均值和标准差作为特征量。
随机过程的特征量是：①概率密度函数；②均值、方差和均方差；③自相关函数；④谱密度函数；谱密度函数从频率的领域描述随机过程，而自相关函数从时间的领域描述随机过程。
平稳随机过程：若随机过程x(t)的所有特征量与t无关，即其特征量不随t的推移而变化，则称x(t)为平稳随机过程。
否则，称为非平稳过程。
各态历经随机过程：从单个观测得到的时间历经求出特征量的一类平稳过程的总称。
第三章变形监测技术地面监测方法主要是指通过高精度的地面测量仪器及其设备测量角度、长度和高程的变化来确定变形。
主要方法有：前方交会法（角度、边长交会）、后方交会法（自由设站法）、极坐标法、视准线法、小角法、测距法、几何水准测量、三角高程测量。
地面监测方法的基本特点：ü能够直接提供测点的变形状态，监控面积较大；ü布网式的观测量可以相互校核和精度评定；ü灵活、简便，可适应于不同的精度要求。
测量机器人工作原理及其应用测量机器人是一种能代替人进行自动搜索、跟踪、辨识和精确照准目标并获取角度、距离、三维坐标以及影像等信息的智能型电子全站仪。
它是在全站仪基础上集成步进马达、CCD影像传感器构成的视频成像系统，并配置智能化的控制及应用软件发展形成的。
测量机器人通过CCD影像传感器和其他传感器对现实测量世界中的“目标”进行识别，迅速作出分析、判断与推理，实现自我控制，并自动完成照准、读数等操作，以完全代替人的手工操作。
测量机器人在与能够制定测量计划、控制测量过程、进行测量数据处理与分析的软件系统相结合，完全可以代替人完成许多测量任务。
测量机器人进行变形监测的方式：固定式全自动持续监测【结构与组成：基站（测量机器人）、参考点（放置棱镜，三维坐标已知）、目标点（监测点，放置棱镜）、控制中心】、移动式半自动变形监测。
固定式全自动变形监测系统可实现全天侯无人守值监测，并有高效、全自动、准确、实时性强等特点。
但也有缺点：a.没有多余观测量，测量精度随着距离的增长而显著的降低，且不易发现粗差；b.系统所需的测量机器人、棱镜、计算机等设备因长期固定而需采用特殊措施保护起来；c.需要雄厚的资金作保证，测量机器人等昂贵仪器设备只能在一个变形监测项目中专用。
移动式半自动变形监测系统的作业与传统观测方法一样，在各观测墩上安置整平仪器，输入测站点号，进行必要的测站设置，后视之后测量机器人会按照预置在机内的观测点顺序、测回数，全自动的寻找目标，精确的照准目标、记录观测数据，计算各种限差，作超限重测或等待人工干预等。
完成一个测点的工作后，人工将仪器搬到下一个施测的点上，重复上述的工作，直到所有外业工作完成。
这种移动式网观测模式可大大减轻观测者的劳动强度，所获得的成果精度更好。
地面摄影测量方法及其特点用地面摄影测量方法测定工程建筑物、构筑物、滑坡体等的变形，就是在变形体周围选择稳定的点，在这些点上安置摄影机，并对变形体进行摄影，然后通过内业量测和数据处理得到变形体上目标点的二维或三维坐标，比较不同时刻目标点的坐标得到它们的位移。
摄影测量方法进行变形观测的主要特点：ü可以同时测定变形体上任意点的变形；ü提供完全和瞬时的三维空间信息；ü大量减少野外的测量工作量；ü可以不需要接触被测物体；ü通过摄影底片，可以观测到变形体以前的状态。
地面摄影测量进行变形观测的两种基本方式：固定摄站的时间基线法、地面立体摄影测量法。
其中地面立体摄影测量根据光轴与摄影基线的相对位置不同，摄影方式分为正直摄影、等偏摄影、交向摄影和等倾摄影。
GPS变形监测的特点：测站间无需通视、同时提供监测点的三维位移信息、全天候监测、监测精度高、操纵简便，易于实现监测自动化、GPS大地高可直接用于垂直位移测量。
GPS变形监测分为周期性监测模式和连续性监测模式。
特殊的测量手段包括应变测量、准直测量和倾斜测量。
特点如下：测量过程简单；容易实现自动化观测和连续监测；提供的是局部的变形信息。
变形监测方案制定的主要内容：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。
变形监测内容的确定：应根据变形体的性质、监测要求和环境等因素来确定变形监测工作的内容。
监测方法、仪器和监测精度的确定：变形监测方法和仪器的选择：取决于工程地质条件以及工程周围的环境条件，根据监测内容的不同可以选择不同的方法和仪器。
三维变形监测处理方案-百度发表文章
三维变形监测-后处理解决方案一. 项目概况测区: 某小型水电站时间： 2014年1月13日海拔高度: 2000米测量仪器: 徕卡TS30技术参数： 0.5〃 1+1ppm季节: 冬季室外温度: 2-8摄氏度（干湿温度计）气压： 846mba （精密气压计）控制点： 3个（TL01 TL02 TL03） TL01为复核点监测点： 4个（TP01 TP03 TP05 TP07）测点局部被损坏/临时遮挡目标：墩+强制型对中盘采用对中螺丝+基座棱镜组，由于基座使用的磨损墩上对中盘的自然侵蚀，所以量取每个目标高都不一样，就很正常采集软件：徕卡机载三维变形监测软件可任意设站采集边角数据（本次采用）多测回测角中国版可任意设站，采集边角数据多测回测角国际版区别极坐标可直接察看坐标值（未精密平差）测回数:一共2个测站每测站9测回数TL02测站09:17:33am 开始测量（气压为846mba 干温2℃湿温1.5℃） TL03测站11:33:32am 开始测量（气压为846mba 干温8℃湿温6.5℃）其它参数：折光系数选取 0.13/0.14 （考虑到山区，冬季本次采用0.13）地球曲率半径标准为6371000米（本次特殊，使用的是6366358）投影面高程本次采用 1996米处理方法：外业数据采集导出原始数据tpt txt tzt文件导入DAM6.0平差处理EDM设置：除棱镜常数-34.4采用外（leica仪器直接选用圆棱镜），其余气象均不改正（PPM=0）。
所有改正在软件内部完成过程描述：第一站全站仪架站TL02-以TL03定向-学习-采集（记录气象数据）第二站全站仪架站TL03-以TL02定向-学习-采集（记录气象数据）本次采用软件：格式转换+中铁一院地面通用控制处理包 /科傻/四院/二院相关软件控制网点位图：控制点已知坐标TL02,153.4613,188.2105,2018.1597 TL03,81.2320,22.4400,1991.5280 TL01,68.1052,199.1692,2016.0374外业记录信息检定证书相关值二. 仪器设置 (leica为例) 输出文件格式设置为TXT三. 后处理过程 (转换后)测量机器人TPT TXT TZT 原始数据后处理平差作业流程➢利用转换工具(该软件支持仪器高目标高棱镜常数的事后录入 ), 整理出每一个测站SUC格式文件的数据,以待备用。
如何进行变形监测数据的处理与分析
如何进行变形监测数据的处理与分析变形监测是工程领域中一个重要的技术手段，用于实时观测和分析建筑物、桥梁、坝体等工程结构的变形情况，以便及时评估结构的稳定性和安全性。
而变形监测数据的处理与分析是确保监测数据准确可靠、为工程安全评估提供可用依据的重要步骤。
本文将探讨如何进行变形监测数据的处理与分析。
首先，变形监测数据的处理应从数据采集的角度出发。
在进行监测前，需要选择合适的监测手段和仪器设备，如全站仪、位移传感器等，以确保监测数据的准确性和可靠性。
同时，还需要设置合理的监测点，以覆盖结构的重要部位和关键位置，确保监测数据全面、全面。
在数据采集过程中，需要注意操作规范，避免误操作或仪器故障导致的数据失真。
其次，进行变形监测数据的处理时，需要注意数据的质量控制。
在数据处理前，需要对采集的原始数据进行初步筛查和清理，剔除异常值和明显错误数据。
然后，需要对数据进行有效性验证和信度分析，通过对数据的序列分析、相关性分析等手段，评估监测数据的准确性和可靠性。
同时，还需要进行数据的去趋势处理和周期性处理，以消除季节性和周期性影响，提取出变形的趋势和规律。
在变形监测数据处理的基础上，进行数据的分析与解释是至关重要的。
首先，需要进行定量分析，计算各监测点的位移、变形速率等指标，以量化变形的程度和变化趋势。
此外，还可以对某些关键位置的变形数据进行空间插值，绘制等值线图或变形云图，以直观显示结构变形的分布情况。
同时，还可以通过时间序列分析、趋势预测等方法，预测和评估结构未来的变形趋势和稳定性。
此外，进行变形监测数据处理与分析时，还需要进行案例比对和评估。
通过与历史数据、设计数据或模型仿真数据对比，评估监测数据的一致性和可信度，及时发现并解决可能存在的问题。
同时，可以通过对不同类型结构的监测数据进行跨结构比对，建立监测数据的统计模型和分析模型，为今后类似结构的变形监测和安全评估提供参考。
综上所述，进行变形监测数据的处理与分析是确保工程结构安全评估的重要环节，需要从数据采集、数据质量控制、数据分析和解释等多个方面综合考虑。
《变形监测与数据处理》考试复习参考
参考书目：《工程测量》（李青岳、陈永奇）《变形监测数据处理》（武大出版社）1 变形监测的概念，目的，意义？概念：就是利用测量与专用仪器和方法对变形体的变形现象进行监视观测的工作。
目的：首要目的是掌握变形体的实际性状，为判断其安全提供必要的信息，其次获得变形体变形的空间状态和时间特性（几何分析），同时还要解释变形的原因（物理解释）。
意义：实用上的意义：主要掌握各建筑物和地质构造的稳定性，为安全性诊断提供必要的信息，以便及时的发现问题并采取措施。
科学上的意义：更好的理解变形的机理，验证有关工程设计的理论和地壳运动的假说，进行反馈设计以及建立正确的预报变形的理论和方法。
2 变形体：变形体的范畴可以大到整个地球，小到一个工程建（构）筑物的块体,包括自然和人工的构筑物。
(对可能产生变形的各种自然的或人工的建筑物或构筑体的统称)3 引起变形的因素？(可总结为3个方面,自然因素工程自身与工程有关的勘测、设计、施工、运营等)（1）人类开发自然资源的活动会破会地壳上部平衡，造成地面变形。
（2）人口密集的地方大量抽去地下水，造成地面沉陷。
（3）地下采矿引起矿体上方岩层移动。
（4）地壳中的应力长期的积累,引起地壳位移甚至地震 （5）与工程本身相联系的勘测、设计、施工、运营产生。
4 变形体的范畴：全球性变形研究（空间大地测量）、区域性变形研究（GPS、INSAR）、工程和局部性变形研究（地面常规测量技术、地面摄影测量技术、特殊和专用的测量手段、以及以GPS为主的空间定位技术）。
5.变形监测的内容及其分类分类：（1）按研究范围分类：全球性的、区域性的、局部性的（2）按时间特性分类：运动式（变形总趋势朝一个方向）、动态式（观测主要得到振动的幅值，周期等信息） 静态变形:空间位置随时间的变化特性,占多数; 动态变形:变形体空间位置在外力作用下,在某一时刻的变化.内容：应根据建筑物的性质和地基情况来定。
（1）工业和民用建筑：对于基础而言：内容是均匀沉陷和不均匀沉陷；对建筑物本身而言：是倾斜和裂缝观测； 对工业企业等各种设备而言：是水平位移和竖直位移； 对高层和高耸建筑物：还应观测瞬时变形、可逆变形、扭转； （2）水工建筑物：水平位移、垂直位移、渗透（浸润线）以及裂缝观测（3）钢筋混泥土建筑物：外部观测：水平位移、垂直位移、伸缩缝的观测 内部观测（4）地表沉降：定期进行观测，掌握其沉降与回升的规律。
变形监测数据处理方法
变形监测数据处理方法摘要：随着社会的不断进步以及经济的迅猛发展，现代工程建筑物的规模、造型和难度都有了更高的要求。
近年来，变形监测技术在自然灾害的预防和工程建筑物的倒塌与沉降等各个生产、生活领域都得到了广泛的应用与发展，变形监测也与我们的生产和生活紧密相连。
基于此，本文对变形监测的意义进行阐述，分析了变形监测处理中存在的问题，并提出了变形监测数据的处理方法，望对未来变形监测数据的发展提供一定的帮助。
关键词：变形监测；数据处理方法引言变形监测是测量工程中的重要工作内容，和很多方面的学科（比如地球物理、岩土力学、土木工程等）有着紧密的关联。
近年来，人们除了对发展新的监测方法、手段以及仪器重视外，对变形监测数据的处理方法也愈加重视。
而变形监测工作开展的目的主要是通过变形监测技术得到监测数据，并对监测数据进行处理研究，根据变形数据分析发生变形的原因，并提前做好预防工作。
1、变形监测技术的研究意义变形监测主要是利用各种设备以及先进检测技术对变形体的变形趋势进行持续监测，并不断对变形体的动态形变数据进行记录，再根据对观测数据的智能分析，对变形体的变形趋势建立直观的数学预测模型，当变形超过特定的数值时，则认为是可能发生事故灾害的前兆。
采取科学合理的手段对变形体的形变做好监测，不仅能及时准确地对变形体的稳定性和安全性做出判断，降低事故发生的可能，减少国民经济的损失、保障人身财产安全；同时，通过对监测资料的分析，能够更好地解释变形的机理，为研究灾害预报的理论与方法、制定工程设计规范等提供了重要依据。
2、变形监测数据处理中存在的问题2.1数据模型单一现有变形监测数据模型不能做到真实体现变形体的实际变形机理，且变形体还存在力学参数模糊的问题，因此，当变形体处于环境复杂、变形因素不稳定的情况时，如果使用单一的数据模型进行预报，展现效果比较差。
2.2数据准确度低在变形监测数据资料中，经常会出现数据缺失或是粗差等问题，在这种情况下对继续变形趋势进行预测，得出的结果会因数据缺失或是粗差的影响而使得数据的准确度比较低。
变形观测和数据处理
回归分析法
利用数学模型对观测数据进行拟 合，找出数据之间的内在规律。
高级数据处理技术
小波分析法
利用小波变换对观测数据进行多尺度分析，提取 有用信息，适用于非平稳信号处理。
神经网络法
模拟人脑神经元网络结构，对观测数据进行学习 和预测，适用于复杂数据的处理和分析。
支持向量机法
基于统计学习理论，构建分类或回归模型，对观 测数据进行分类或预测。
数据处理技术的选择与优化
1
根据观测数据的特性和需求选择合适的数据处理 技术。
2
对多种数据处理技术进行比较和评估，选择最优 方案。
3
根据实际应用情况对数据处理技术进行优化和改 进，提高数据处理效率和精度。
04
变形分析与预测
变形观测与数据处理将与多个学科融合，如地理信息系统、遥 感技术等，为更多领域提供服务。
对行业的启示和建议
加强技术研发和创新
鼓励企业和研究机构加强变形观测与数据处理技术的 研发和创新，提高我国在该领域的国际竞争力从业人员的培训和教育，提 高其专业素质和技术水平。
通过布设导线网，测量 各导线边长和角度变化，
确定整体变形。
利用全站仪进行三维坐 标测量，可实现高精度
变形监测。
现代变形观测方法
01
02
03
04
GPS监测
利用全球定位系统进行大范围 、高精度变形监测。
InSAR技术
利用卫星遥感干涉测量技术， 实现大面积地表形变监测。
光纤应变监测
通过光纤传感器监测结构内部 应变变化，适用于桥梁、大坝
根据观测数据的特性和应用需求，制定相应的质量控制标准。
变形监测数据处理
§5.1 绝对网和相对网
1.何为绝对网和相对网（P84） 2.基准点 3.平差问题的基准（参考系） 4.监测网平差的基准与一般平差问题的
基准的区别（P86） 5.三种可选的监测网平差基准
6.模型误差（P88） 7.变形分析中，平差方法的选择
§5.3 平均间隙法
平均间隙法的基本思想（P90）
1.变形观测 2.地面监测方法有(P30) 3.地面监测方法的优点 4.测量机器人 5.测量机器人自动化变形监测的两种方
式及工程应用 6.地面摄影测量方法(P33)
7.摄影测量方法的优点 8.GPS变形监测的特点 9.GPS变形监测自动化系统 10.特殊的测量手段
§6.5 人工神经网络
1.人工神经网络的特点，五个方面 2.BP网络的拓扑结构 3.BP网络的学习过程 4.BP网络的一般学习步骤
作业 P129 6，7
第七章 变形的确定性模型和混 合模型
1.弹性力学的有关内容简介 2.有限元法的基本概念 3.大坝位移确定性模型的建立 4.混合模型的表达式 5.确定性模型和混合模型的应用实例 6.反分析理论及其应用
§2.2 假设检验原理与方法
1.假设检验的概念 2.假设检验的方法
§2.3 随机过程及其特征
1.随机过程的基本概念 2.随机过程的特征量 3.随机过程特征量的实际估计
第三章 变形监测技术
1.变形监测技术 2.变形监测方案 3.变形监测网优化设计
§3.1 变形监测技术
§5.4 GPS变形监测网的数据 处理
1.GPS变形监测网可直接测定变形体的 三维空间变形（P93）
2.GPS变形监测网的两种平差方法，静 态平差和动态平差
《变形监测与数据处理》复习资料整理总结
《变形监测与数据处理》复习资料整理总结变形监测：对被监测的对象或物体（简称变形体）进行测量以确定其空间位置及内部形态随时间的变化特征。
隧道施工过程中，使用各种类型的仪表和工具，对围岩、支护和衬砌的力学行为以及它们之间的力学关系进行量测和观察，并对其稳定性进行评价，称为监控量测变形监测的时间间隔称为观测周期变形监测又称变形测量或变形观测。
在水平方向所产生的位移叫做建筑物的水平位移，向上的垂直位移叫做上升，而向下的垂直位移叫做建筑物的沉降。
由于建筑物基础的不均匀沉降而使建筑物垂直轴线偏离其设计位置时，叫做建筑物的倾斜。
由基准点、工作基点组成的平面控制网叫做平面监测网也叫水平位移监测网由基准点、工作基点组成的高程控制网叫做高程监测网也叫垂直位移监测网为观测建筑物、构筑物的变形而建立的专用测量控制网叫变形监测网变形监测的目的与意义1分析和评价建筑物的安全状态、2验证设计参数3反馈设计施工质量 4研究正常的变形规律和预报变形的方法变形监测的特点1周期性重复观测2精度要求高3多种观测技术的综合应用4监测网着重于研究点位的变化变形监测系统设计原则针对性、完整性、先进性、可靠性、经济性变形监测方案设计内容变形监测方案有哪些内容：1监测内容2监测方法和仪器3监测精度施测部位和测点布置4监测期限和频度5预警值及报警制度等实施计划6仪器设备及检定要求7观测与数据处理方法提交成果内容。
变形监测系统设计主要内容1技术设计书2有关建筑物自然条件和工艺生产过程的概述3观测的原则方案4控制点及监测点的布置方案5测量的必要精度论证6测量的方法及仪器7成果的整理方法及其它要求或建议。
8观测进度计划表9观测人员的编制及预算资料分析的常用方法：作图分析、统计分析、对比分析、建模分析。
沉降产生的原因1与地基的土力学性质和地基的处理方式有关；2与建筑物基础的设计有关；3与建筑物的上部结构有关，即与建筑物基础的荷载有关；4施工中地下水的升降对建筑物沉降也有较大的影响。
变形监测数据处理
1.2 变形监测技术及其发展
本节重点为：
➢ 变形信息获取的手段 ➢ 变形监测方案设计问题 ➢ 地表变形监测方法 ➢ GPS周期性和连续性变形监测问题 ➢ GPS动态监测 ➢ 变形监测技术的未来
GPS在工程中的应用
厦 门 的 高 层 建 筑
GPS在高层建筑动态监测中
的应用
厦 门 建 设 银 行 大 厦
2）地面摄影测量技术在变形监测中的应用起步较早,但是 由于摄影距离不能过远，绝对精度较低，使得其应用受到局 限，仅大量应用于高塔、烟囱、古建筑、船闸、边坡体等的 变形监测.后来发展起来的数字摄影测量和实时摄影测量为地 面摄影测量技术在变形监测中的深入应用开拓了非常广泛的 前景。地面三维激光扫描系统将是变形监测领域的一种重要 技术。
3）光、机、电技术的发展，研制了一些特殊和专用的监 测仪器可用于变形的自动监测，它包括应变测量、准直测量 和倾斜测量。采用光纤传感器测量系统将信号测量与信号传 输合二为一，具有强的抗雷击、抗电磁场干扰和抗恶劣环境 的能力，便于组成遥测系统，实现在线分布式监测。
1.2 变形监测技术及其发展
4）GNSS作为一种全新的现代空间定位技术,已逐渐在许 多领域取代常规光学和电子测量仪器，在变形监测领域也不 例外.
变形分析的内涵就是从错综复杂的变形现象中找出其 内在规律性。
1.3 变形分析的的内涵及其研究进展
变形分析的研究内容涉及到变形数据处理与分析、变形 物理解释和变形预报的各个方面,通常将其划为两部分：
1）变形的几何分析; 2）变形物理解释. 变形的几何分析是对变形体的形状和大小的变形作几何 描述，其任务在于描述变形体变形的空间状态和时间特性。 变形物理解释的任务是确定变形体的变形和变形原因之 间的关系，解释变形的原因。
变形监测与数据处理综述
2024/9/15
变形监测
3
❖ 世间万物皆变形。
❖ 静止是相对的, 运动是绝对的；
❖ 不变是相对的, 变化是绝对的。
❖ 绝对的“运动”和“变化”必然会导致物体 产生变形。
❖ 所有的变形都须有“度”（限度）。
❖ 只要变形的速度与程度不超过一定的“限 度”, 则这种变形是正常的、安全的, 否则就 是不正常的、危险的。
第三方实时监测（是指除施工单位和监理 单位的具有一定资质的第三方监测单位, 对施工过程中全天候的监测 ）已逐步纳 入各大型重点工程, 成为其关键工序。
2024/9/15
变形监测
14
l 变形:
1 变形的定义
在自重和各种外力的共同作用下, 有形 物体随着时间的推移而发生的形体或 位置的改变称为变形。
变形是自然界普遍存在的现象, 各种荷 载作用于变形体, 使其形状、大小及 位置在时间域或空间域发生变化均为
2024/9/15
变形监测
19
2 变形监测的对象
广义而论, 变形观测的研究对象既包括工程建筑物变 形、板块运动、地壳变形、滑坡移动等自然现象, 也包 括人类活动(例如石油开采、矿山开挖、水库蓄水、地下 水过量开采、地下核爆炸等)导致的地表运动。 变形体的范畴可以大到整个地球, 小到一个工程建 (构)筑物的块体, 它包括自然和人工的建(构)筑物。 根据变形体的研究范围, 可将变形监测的研究对象划分 为三大类。
建筑物、大坝、防护堤、矿区等。它们产生变形的原 因一般有以下几点:
(1)自然条件及变化，包括建筑物地基的工
程地质、水文地质、土壤的物理性质、大气温度变化 影响。
(2)与建筑物本身相联系的原因，即建筑物 本身的荷重、建筑物结构型式及动荷载(如风力、震 动)等。
变形监测数据处理5-2
1 0 1 0 0 1 0 1 T H 0 0 0 0 y1 x1 y 2 x2 0 0 0 0 x1 y1 x2 y 2
1
0 0 ym x
0 m
0 1 0 xm 0 y m 42 m
第 五 章
监 测 网 的 参 考 系 和 稳 定 性 分 析
可见，采用固定基准的经典平差、重心基准的伪逆平差和相 对稳定基准的拟稳平差所得各点的沉降数值是完全不同的。 因此，变形分析中应选择何种平差方法，应从所计算的变形 值是否接近实际变形值来考虑。当网中没有稳定或相对稳定 点时，可考虑用自由网伪逆平差；当网中存在相对稳定点时 ，可考虑用拟稳平差。
0 P0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0
T
第 五 章
监 测 网 的 参 考 系 和 稳 定 性 分 析
三、基准方程 GT x 0 中系数矩阵 G T 的确定
AH 0
这个H就是附加约束条件的矩阵G:
H G
第 五 章
监 测 网 的 参 考 系 和 稳 定 性 分 析
一、监测网平差的参考系
我们需要注意的是，自由网平差只是解决法方 程式
Nx W
中系数阵N奇异问题的一种方法，不能误解成解决 没有起算数据的平差问题的方法。 在变形分析中，笼统地说那种平差方法最好是 不合适的，问题的关键在于平差方法中所定义的 参考系是否与实际变形情况相符合。因此，实际 中，要根据具体情况选择恰当的变形参考系。
T
G H P 0
T 0 T
其中,
I 0 0 P0 0 0 I 0 为单位矩阵,下标0表示拟稳点