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工程变形监测技术与方法概述工程变形监测是指对建筑物、桥梁、隧道等工程结构进行实时监测和分析，以评估其变形情况并采取必要的措施。
准确的变形监测可以发现潜在的结构问题，提前预防工程事故的发生，保障人民生命财产安全。
本文将概述工程变形监测技术与方法。
1.传统监测方法传统的工程变形监测方法包括水准测量、全站仪测量、倾斜仪测量等。
水准测量通过测量标高，可以获得地面的高程信息，但是在结构变形监测中应用较少。
全站仪测量通过测量水平角、垂直角和斜距，可以获得建筑物各个点的坐标信息，但无法实时监测变形情况。
倾斜仪测量可以实时监测结构的倾斜变形，但只能监测小范围结构。
2.遥感监测技术遥感监测技术通过使用卫星、航空摄影、无人机等遥感设备，获取地面建筑物的变形信息。
卫星遥感监测具有覆盖面广、周期长的优势，但分辨率较低，适用于大尺度结构变形监测。
航空摄影遥感具有分辨率较高的优势，适用于中小尺度结构变形监测。
无人机遥感监测具有灵活性强、分辨率高的优势，适用于小尺度结构变形监测。
3.基于传感器的监测技术基于传感器的监测技术是利用传感器对结构变形进行实时监测。
其中，应变传感器可以实时监测结构的应变情况，通过应变-应力关系可以评估结构的变形情况。
加速度传感器可以实时监测结构的振动情况，通过振动频率和幅值等参数可以评估结构的变形情况。
位移传感器可以实时监测结构的位移情况，通过连续测量可以获得结构的变形曲线。
应力传感器可以实时监测结构的应力情况，通过监测应力变化可以评估结构的变形情况。
4.监测数据处理与分析工程变形监测涉及大量的监测数据，如何进行数据的处理与分析是重要的一环。
常用的数据处理与分析方法包括数据滤波、数据融合、数据插值、数据拟合等。
数据滤波可以去除数据中的噪声，提取出变形信号。
数据融合可以将不同传感器收集到的数据进行整合，提高数据的可靠性和准确性。
数据插值可以通过已有数据推算出未监测到的数据，填补监测数据的空白。
数据拟合可以通过拟合曲线获取变形的趋势和规律。
9.3 变形监测技术和方法
一、常规的大地测量方法
精密高程测量、精密距离测量、角度测量、重力测量
二、专门测量手段和技术
液体静力水准测量、准直测量、应变测量、倾斜测量
三、空间测量技术
GPS测量、合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术
四、摄影测量和激光扫瞄技术
摄影测量方法、激光扫瞄技术
一、常规的大地测量方法
(1) 能够提供变形体整体的变形状态；
(2) 观测量通过组成网的形式可以进行测量结果的校核和精度的评定；
(3) 灵活性大，能够适应于不同的精度要求，不同形式的变形体和不同的外界条件。
一、常规的大地测量方法
地面高程的变化也可以间接地用重力测量测定。
目前重力测量的精度约10微伽，相当于高程变化30㎜。
这样的精度虽然不够高，但是由于重力测量的成本比较低，因此可以在较大范围的地面变形监测中作为水准测量的补充。
一、常规的大地测量方法
重力测量一般可以用于：
①在地震预报时，测定和解释地面的垂直运动，监测和解释地震后地壳的垂直运动。
②在火山地区结合水准测量和重力测量可以发现地下岩浆的运动。
③研究用于采油、抽地下水和利用地热蒸汽等造成的地表变形。
④研究地壳的板块运动和变形。
二、专门测量手段和技术
（一）液体静力水准测量
利用静止液面原理来传递高程
（二）准直测量
测量测点偏离基准线的垂直距离
（三）应变测量
相对距离的变化
（四）倾斜测量
有相对于水平面和相对于垂直面两类。
前者主要有监测地面倾斜和建筑物基础倾斜，而后者主要有监测高层建筑物倾斜。
二、专门测量手段和技术
（一）液体静力水准测量
它是利用静止液面原理来传递高程的方法。
利用连通管原理测量各点处容器内液面高差的变化以测定垂直位移的观测方法，可以测出两点或多点间的高差。
适用于混凝土坝基础廊道和土石坝表面垂直
位移观测。
该方法无需点点之间的通视，
容易克服障碍物之间的阻挡，另外
还可以将液面的高程变化转换成电
感输出，有利于实现监测自动化。
二、专门测量手段和技术
（二）准直测量
准直测量就是测量测点偏离基准线的垂直距离的过程，它以观测某一方向上点位相对于基准线的变化为目的，包括准直法和铅直法两种。
准直法为偏离水平基线的微距离测量，该水平基准
线一般平行于被监测的物体。
基准线一般可用光学法、
光电法和机械法产生；
铅直法为偏离垂直基准线的微距离测量，过基准点的铅垂线作为垂直基准线，该基准线同样可以用光学法、光电法或
机械法产生。
二、专门测量手段和技术
（三）应变测量
应变是相对距离的变化，可通过材料的物理参数与应力建立关系，因此它是变形观测中重要的观测量。
应变计有机械式和电子式两种。
前者是两点间安装一根金属杆或金属丝，测量两点间距离的变化。
后者有多种形式，常用的电阻应变片。
电阻应变片的基本原理是基于导体的“应变效应”,也就是利用导体的电阻随机械变形而变化的物理现象。
这种测量方式成本比较高，对环境要求也比较高，而且误差比较大。
二、专门测量手段和技术（三）应变测量
工程型光纤应变测量仪：
二、专门测量手段和技术
（四）倾斜测量
倾斜测量有相对于水平面和相对于垂直面两类。
前者主要有监测地面倾斜和建筑物基础倾斜，而后者主要有监测高层建筑物倾斜。
相对于水平面倾斜可以通过测定两点间相对沉陷方法未确定，也可以用倾斜仪测定。
常用倾斜仪有水准管式倾斜仪，气泡式倾斜仪和电子倾斜仪。
二、专门测量手段和技术
（四）倾斜测量
相对于垂直面倾斜测量的关键是测定建筑物顶部中心相对于底部中心或者各层上层中心相对于下层中心的水平位移矢量。
建筑物倾斜观测的基本原理大都是测出建筑物顶部中心相对于底部中心的水平偏差来推算倾斜角，常用倾斜度（上下标志中心点间的水平距离与上下标志点高差的比值）来表示。
三、空间测量技术（一）GPS测量
1、GPS一机多天线技术
2、伪卫星定位技术
三、空间测量技术
（二）合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术
是近年来迅速发展起来的一种微波遥感技术,它是利用合成孔径雷达的相位信息提取地表的三维信息和高程变化信息的一项技术，目前已成为国际遥感界的一个研究热点。
四、摄影测量和激光扫瞄技术
（一）摄影测量方法
摄影测量具有以下一些优点：
(1) 不需要接触被监测的变形体；
(2) 观测时间短，因而外业工作量小，可以大量减少野外测量工作量、可快速获取变形过程；
(3) 信息量大、利用率高。
摄影测量方法可以同时测定变形体上任意点的变形信息，对变形前后的信息做各种后处理后、通过底片可以获得变形体的任一位置的状态等优点。
四、摄影测量和激光扫瞄技术
（二）激光扫描技术
激光扫描测量是通过激光扫描仪和距离传感器来获取被测目标的表面形态。
与传统的测量手段相比，激光扫描技术有其独特的优势：
①能全天候工作；
②数据量大、精度较高；
③获取数据速度快，实时性强；
④全数字特征，信息传输、加工和表达容易。
激光扫描测量可以应用于建筑物特征的提取、监测滑坡、度量岩石等的裂缝，还可以记录和监测古建筑物。
小结：变形监测技术与方法
一、常规的大地测量方法
精密高程测量、精密距离测量、角度测量、重力测量二、专门测量手段和技术
液体静力水准测量、准直测量、应变测量、倾斜测量三、空间测量技术
GPS测量、合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术
四、摄影测量和激光扫瞄技术
摄影测量方法、激光扫瞄技术
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