武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理考試知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

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(shí)間域和空間域中的變化。變形監(jiān)測(cè)變形監(jiān)測(cè)：就是利用測(cè)量與專用儀器和方法對(duì)變形體的變形現(xiàn)象進(jìn)行監(jiān)視觀測(cè)的工作。其任務(wù)任務(wù)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(shí)間特征。變形監(jiān)測(cè)工作是人們通過變形現(xiàn)象獲得科學(xué)認(rèn)識(shí)、檢驗(yàn)理論和假設(shè)的必要手段。變形體變形體：變形體的范疇可以大到整個(gè)地球，小到一個(gè)工程建(構(gòu))筑物的塊體，它包括自

2、然和人工的構(gòu)筑物。變形監(jiān)測(cè)對(duì)象變形監(jiān)測(cè)對(duì)象：①全球性的變形研究，如監(jiān)測(cè)全球板塊運(yùn)動(dòng)、地級(jí)移動(dòng)、地球自轉(zhuǎn)速率變化、地潮等；②區(qū)域性變形研究，如地殼形變監(jiān)測(cè)、城市地面沉降等；③工程和局部性變形研究，如監(jiān)測(cè)工程建筑物的三維變形、滑坡體的滑動(dòng)、地下開采引起的地表移動(dòng)和下沉等。變形監(jiān)測(cè)的內(nèi)容變形監(jiān)測(cè)的內(nèi)容應(yīng)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(duì)性，既要有重點(diǎn)，又要作全面考慮，以便能正確反映出變形體的變化情況，達(dá)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(duì)于土壩，其觀測(cè)項(xiàng)目主要為水平位移、垂直位移、滲透以及裂縫觀測(cè)；對(duì)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(cè)項(xiàng)目為垂直位移(從而可以求得基礎(chǔ)與壩體的轉(zhuǎn)動(dòng))、水平位移(從而可以求得壩體的扭曲)以及伸縮縫的觀測(cè)，這些內(nèi)容通常稱為外部變形觀測(cè)外部變形觀測(cè)。此外，為了了解混凝土壩結(jié)構(gòu)內(nèi)部的情況，還應(yīng)對(duì)混凝

4、土應(yīng)力、鋼筋應(yīng)力、溫度等進(jìn)行觀測(cè)，這些內(nèi)容通常稱為內(nèi)部觀測(cè)內(nèi)部觀測(cè)。雖然內(nèi)部觀測(cè)一般不由測(cè)量人員進(jìn)行，但在進(jìn)行檢測(cè)數(shù)據(jù)處理時(shí)，特別是對(duì)變形原因作物理解釋時(shí)，則必須將內(nèi)、外部觀測(cè)的資料結(jié)合起來進(jìn)行分析。變形監(jiān)測(cè)的目的和意義變形監(jiān)測(cè)的目的和意義：對(duì)于工程建筑來說，確保安全，驗(yàn)證設(shè)計(jì)，災(zāi)害防治。①實(shí)用上的意義，主要是掌握各種建筑物和地質(zhì)構(gòu)造的穩(wěn)定性，為安全性診斷提供必要的信息，即便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并采取措施；②科學(xué)上的意義，包括更好地理解變形的機(jī)

5、理，驗(yàn)證有關(guān)工程設(shè)計(jì)的理論和地殼運(yùn)動(dòng)的假說，進(jìn)行反饋設(shè)計(jì)以及建立有效的變形預(yù)報(bào)模型。.變形監(jiān)測(cè)的方法變形監(jiān)測(cè)的方法：取決于變形體的特征、變形監(jiān)測(cè)的目的、變形大小和變形速度全球性變形監(jiān)測(cè)：空間大地測(cè)量(GPSVLBISLRLLR衛(wèi)星重力探測(cè)技術(shù))。區(qū)域性變形監(jiān)測(cè)：GPSInSAR精密水準(zhǔn)測(cè)量。工程和局部性變形監(jiān)測(cè)：地面常規(guī)測(cè)量技術(shù)、地面攝影測(cè)量技術(shù)、特殊和專用的測(cè)量手段、以GPS為主的空間定位技術(shù)。傳統(tǒng)的地表變形監(jiān)測(cè)方法采用的是大地測(cè)量法

6、和近景攝影測(cè)量法。變形監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)：變形監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)：1）周期性重復(fù)觀測(cè)；2）精度要求高；3）多種測(cè)繪技術(shù)的綜合應(yīng)用；4）監(jiān)測(cè)網(wǎng)著重研究點(diǎn)位的變化。1.隨機(jī)現(xiàn)象：在同樣條件下進(jìn)行同樣的觀察或?qū)嶒?yàn)，卻可能發(fā)生種種不同結(jié)果的現(xiàn)象，稱為隨機(jī)現(xiàn)象或偶然現(xiàn)象。2.統(tǒng)計(jì)規(guī)律性：表面上看來，隨機(jī)現(xiàn)象的發(fā)生，完全是隨機(jī)的、偶然的，沒有什么規(guī)律可循。但是，如果我們?cè)谙嗤臈l件下進(jìn)行多次重復(fù)的實(shí)驗(yàn)或大量的觀察，就會(huì)發(fā)現(xiàn)隨機(jī)現(xiàn)象結(jié)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(huì)中，這種現(xiàn)象是普遍存在的，看起來毫無規(guī)律的隨機(jī)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(jī)現(xiàn)象的統(tǒng)計(jì)規(guī)律性。監(jiān)測(cè)：指的是采用固定監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)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(cè)模式也是對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)性的觀測(cè)，但其觀測(cè)數(shù)據(jù)是連續(xù)的，具有較高的時(shí)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?jī)?nèi)容變形分析的研究?jī)?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(duì)變形體的形狀和大小的變形作幾何描述，其任務(wù)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(wù)是確定變形體的變形和變形原因之間的關(guān)系，解釋變形的原因。幾何分析幾何分析：參考點(diǎn)的穩(wěn)定性分析、觀測(cè)值的平差處理和質(zhì)量評(píng)定以及變形模型參數(shù)估計(jì)等.變形物理解釋變形物理解釋的方法可分為統(tǒng)計(jì)分析法、確定函數(shù)法和混合模型法。統(tǒng)計(jì)分析法統(tǒng)計(jì)分析法：以回歸分析模型為主，是通過分析所觀測(cè)的變形

9、（效用量）和外因（原因量）之間的相關(guān)性，來建立荷載變形之間的關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，它具有后驗(yàn)的性質(zhì)，是目前應(yīng)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(shè)條件下，利用變形體的力學(xué)性質(zhì)和無力相知，通過應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)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(yù)報(bào)在荷載作用下變形體可能的變形。具有先驗(yàn)的性質(zhì)，比統(tǒng)計(jì)模型物理意義明確，但計(jì)算工作量較大，并對(duì)用作計(jì)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(duì)于那些與效用量關(guān)系比較明確的原因量（如水質(zhì)分量）用有限元法德計(jì)算值，而對(duì)于另一些與效用量關(guān)系不是很明確或采用相應(yīng)的物理理論計(jì)算成果難以確定他們之間函數(shù)關(guān)系的原因量則仍采用統(tǒng)計(jì)模型，然后與實(shí)際值進(jìn)行擬合而建立的模型變形體變形體：對(duì)可能產(chǎn)生變形的各種自然或人工的建筑物或構(gòu)筑體我們可以統(tǒng)稱為變形體。變形觀測(cè)變形觀測(cè)：對(duì)變形體在運(yùn)動(dòng)中的空間和時(shí)間域內(nèi)進(jìn)行周期性的重復(fù)觀測(cè)，就稱為變形觀測(cè)。地面監(jiān)測(cè)方法地面監(jiān)測(cè)方法：主要是指用高精度測(cè)量?jī)x器(如

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

12、位移。地面監(jiān)測(cè)方法的優(yōu)點(diǎn)地面監(jiān)測(cè)方法的優(yōu)點(diǎn)：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(cè)確定變形體的變形范圍和絕對(duì)位移量；②觀測(cè)量通過組成網(wǎng)的形式可以進(jìn)行測(cè)量結(jié)果的校核和精度評(píng)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(cè)量機(jī)器人：是一種能代替人進(jìn)行自動(dòng)搜索、跟蹤、辨識(shí)和精確照準(zhǔn)目標(biāo)并獲取角度、距離、三維坐標(biāo)以及影像等信息的智能型電子全站儀。固定式變形監(jiān)測(cè)優(yōu)缺點(diǎn)固定式變形監(jiān)測(cè)優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)高效、

13、全自動(dòng)、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，特別適用于小區(qū)域內(nèi)的變形監(jiān)測(cè)，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的無人守值的形變監(jiān)測(cè)。缺點(diǎn)缺點(diǎn)①?zèng)]有多余的觀測(cè)量，測(cè)量的精度隨著距離的增長(zhǎng)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(cè)量機(jī)器人、棱鏡、計(jì)算機(jī)等設(shè)備因長(zhǎng)期固定而需要采取特殊的措施保護(hù)起來；③這種方式需要有雄厚的資金作保證，測(cè)量機(jī)器人等昂貴的儀器設(shè)備只能在一個(gè)變形監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中專用。移動(dòng)式半自動(dòng)監(jiān)測(cè)移動(dòng)式半自動(dòng)監(jiān)測(cè)：在各觀測(cè)墩上安置整平儀器，輸入測(cè)站