变形观测与数据处理

地面网与GNSS网联合变形监测数据处理分析1.对变形监测的概念的理解以前，对于变形监测数据的处理和分析过程我一直简单地以为对变形体进行测量然后确定其随时间的变化特征，即简简单单地把几次周期观测所得数据相减，所得结果就是变形体发生的变形。

但是，经过后来查阅文献，我才发现对数据的处理和分析过程是一个复杂和精细的过程。

其可以分为外部变形和内部变形，对于不同工程的变形体都有其特殊的处理方法和相关的仪器。

其处理过程包括数据粗差检测、位移显著性分析和根变形体的结构、组成物质的物理力学性质、外力作用等进行变形分析和预报。

近年来, 用数学模型来逼近、模拟和揭示变形体的变形和动态特性成为新的研究方向, 其中比较有代表性的模型是:确定函数模型、回归分析模型、时间序列分析模型、灰色系统模型、卡尔曼滤波模型、神经网络模型、马尔柯夫模型和尖顶突变模型。

卡尔曼滤波法是现代控制理论中的一种重要方法, 其最大特点是能够剔除随机干扰噪声, 从而获取逼近真实情况的有用信息, 在变形分析与预报中应用效果明显, 预测误差小。

但应用中首先要考虑模型设计中可能存在的误差, 其次要考虑模型噪声和量测噪声的统计性质, 在进行递推计算时, 要注意引起发散的可能原因。

通常, 在地学和工程领域中的变形体产生变形的原因是错综复杂的, 不同的变形体,其变形的时空特性不相同, 即使是同一变形体, 在不同的变形阶段和不同的区域(块体), 其影响因素和变形的时空特性也可能不同。

因此, 多种模型和方法的有机结合与综合比较分析将是解决复杂的变形分析与预报问题的有效途径。

但需要指出, 由于变形监测是通过周期性地测定监测点的位置变化来获取变形信息, 而变形体上的所有监测点之间是相互关联的, 不论是静态还是动态模型, 线性还是非线性模型, 都不应停留在对单个点或单个时间序列的分析上, 而应考虑观测点变形信息之间的相关性, 进行变形体的整体变形分析与预报方法的研究。

（王晓华,胡友健,柏柳. 变形监测研究现状综述）2.对卡尔曼滤波模型的初步学习20世纪年代，匈牙利数学家提出了卡尔曼滤波算法，是一种对动态监测数据进行处理的有效方法，拥有最小无偏差性，是利用观测向量来估计随时间不断变化的随机向量，该随机向量又称为状态向量卡尔曼滤波具有提高数据处理效率，减少噪声，提高预测精度等优点，能满足变形监测数据分析的要求，为保证工程建筑物安全运营提供技术支持。

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。

高精度地面变形监测技术的操作方法与数据分析地面变形监测技术是一种用于精确测量地面表面形变的应用技术。

它在土木工程、地质灾害预警、环境监测等领域中具有广泛的应用。

本文将介绍高精度地面变形监测技术的操作方法和数据分析过程。

一、高精度地面变形监测技术的操作方法1. 安装监测设备：在进行地面变形监测之前，首先需要选择合适的监测设备。

常用的设备包括全站仪、GNSS测量系统、激光扫描仪等。

根据监测目的和具体情况，选择适合的设备进行安装。

2. 建立监测网格：为了有效监测地面变形，需要在监测区域内建立监测网格。

监测网格的设置应该考虑地形地貌特点、监测目的以及监测设备的技术参数等因素。

一般情况下，监测网格的间距应该小于变形规律的空间尺度。

3. 进行测量观测：按照预先设定的监测网格，使用监测设备进行观测。

观测过程中，需要注意设备的稳定性和观测角度的准确性。

为了提高测量精度，可以采取多次观测并取平均值的方法。

4. 数据采集与处理：观测数据采集后，需要进行数据处理。

数据处理的方法多种多样，根据不同的情况选择合适的方法。

常用的数据处理方法包括数据平差、大地坐标系转换、变形分析等。

二、高精度地面变形监测数据的分析1. 数据预处理：在进行地面变形监测数据分析之前，需要对原始数据进行预处理。

这包括数据的格式化、异常数据的剔除、数据的去噪等步骤。

预处理的目的是减少数据误差，获得可靠的数据。

2. 数据分析方法选择：根据监测目的和数据特点，选择合适的数据分析方法。

常用的数据分析方法包括时间序列分析、空间插值分析、趋势分析等。

通过数据分析，可以了解地面变形的规律和趋势。

3. 变形分析：地面变形监测的主要目的是了解地面的变形情况。

通过变形分析，可以得出地面的变形量和变形速率等指标。

变形分析需要结合地质地貌特征和环境背景，综合考虑多方面因素进行判断和分析。

4. 结果评估与报告撰写：根据变形分析的结果，对监测数据进行评估。

评估的目的是判断监测数据的准确性和可靠性。

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+数据整理+数据编制+科傻平差概述：（一）全站仪可以测斜距、平距、角度，普通工作在要求不高时，我们可以直接用平距，但是一旦涉及导线等精密测量时，“平距”必须通过别的渠道进行改正得到（斜距改平或边长改正）（二）当测量任务涉及到变形监测、导线网、多测回测角等精密测量时，不少测工受制于仪器、或者相关后处理软件的制约（如建策Dam6.0 徕卡三维变形软件）、其“数据整理归纳”和“斜距改平”的工作难以推进，困惑不前。

（三）本文主要交流探讨：①徕卡tca2003、tcr1201、tm30、tm50、ts15/16、ts60等徕卡测量机器人的非官方软件多测回测角测量的外业采集及数据后处理平差替代方法。

②普通1″仪器（特指：无马达、无自动照准、无多测回测角）的外业测量-原始数据—整理—编制—科傻平差的流程作业。

（四）本文是关于：徕卡测量机器人和普通仪器对精密测量外业数据作用于后期数据平差的探讨和交流，交流指正（如测距仪的气象改正系数K1、K2）（五）仪器架设为控制点上（不用设站）采用全圆观测方法, (非极坐标方法)进行数据采集（仪器架设A点以B为0方向，观测其余待监测点C1/C2/C3.再以B测站点以A为0方向，观测其余待监测点C1/C2/C3）外业上不带入任何坐标，只采集边角数据。

内业用A/B的已知坐标，加入气象等条件后，通过软件解算得出C1/C2/C3坐标，可先做A/B/D为高等级控制网、再测量时候把D也测进去，用于复核（网形图片参考附件五）关键：全圆观测、变形监测、导线、网平差、边坡监测、三角高程平差难点：多测回测角、斜距化平、边长改正要点：（一）精密测量都是mm级别范畴、需要严谨的态度对待（注意：仪器对中精度、量取精度、温度、干湿、气压、成像条件等）（二）对变形监测、导线网、三角高程的外业数据采集步骤要有大致了解（三）明白“多测回测角”对于工作的重要性（四）关于“斜距化平”的突破（五）常用到的参数（大气折光系数K、地球曲率R、仪器加（乘）常数、温度℃、气压Pa 等）①仪器加（乘）常数通过该台仪器的检定证书查看如（常数主要是对测距改正）（加常数：K=-1.38mm 乘常数：R=1.78mm/km ）②更严谨的会涉及到激光的波长、及频率、周期等③测距仪气象改正系数K1，K2公式（请百度：查阅全站仪距离气象改正与推导）（六）针对从非自动仪器，下载出原始数据进行编制及—Cosa进行平差，我们得掌握Cosa 的高程in1、平面in2及其斜距化平.SV 文件的编写、明白其具体含义. （七）适合无马达、无ATR的普通全站仪外业采集数据—整理外业—编制cosa.SV文件进行后处理。

变形观测规范变形观测规范，是指在地质调查和地质工程中，对地表和岩石体变形进行观测和记录的一系列规定。

它是进行土地开发、工程设计、地质灾害预防和岩土工程稳定性评估等工作的基础。

下面将对变形观测规范进行详细阐述。

一、变形观测目的和基本原则1. 变形观测的目的是为了掌握工程或地质体的变形情况，及时发现和总结变形规律，为工程设计和风险评估提供依据。

2. 变形观测的基本原则是准确、连续、稳定。

观测仪器需要经过校准和调试，观测过程需要持续进行，观测点选取需要牢固稳定，以确保观测数据的可靠性。

二、变形观测方法和技术1. 变形观测方法包括传统测量和现代测量两种。

传统测量包括经验和定性判断，现代测量包括全站仪、激光测距仪、GNSS 等。

2. 针对不同的变形类型，应选择相应的观测方法。

常见的观测方法有水准观测、位移监测、测斜仪观测、应变测试等。

3. 在进行变形观测时，需要控制测量误差，比较不同方法的适用性和准确性，并采取校正措施，以获得准确的变形数据。

三、变形观测点的选择和布设1. 变形观测点的选择应根据工程设计、地质状况和变形特征来确定。

观测点应尽可能覆盖整个观测区域，同时应选择不同类型的地质体进行观测。

2. 变形观测点的布设应做到合理、稳定和可靠。

观测点应固定在岩石体或地表上，要保证测点的牢固稳定，避免测点的变形影响观测结果。

四、变形观测数据的处理与分析1. 变形观测数据应及时记录和编制。

观测数据要详细记录每一次观测的时间、观测位置、观测方法和观测结果，以便进行后续数据处理和分析。

2. 变形观测数据的处理应根据实际情况采取相应的方法。

对于连续变形观测，可以通过插值和平滑等方法处理数据；对于离散变形观测，可以通过拟合或者分布曲线等来表示数据。

3. 变形观测数据的分析应结合地质条件和变形规律进行。

通过比较观测数据的差异和趋势，总结出地质体的变形规律，并进行相应的预测和风险评估。

综上所述，变形观测规范是确保地质工程稳定性和风险评估准确性的基础。

如何进行建筑物的变形监测？
建筑物变形监测是确保建筑物安全的重要手段。

通过定期对建筑物进行变形监测，可以及时发现建筑物的异常变形，采取相应的措施，防止建筑物损坏或造成人员伤亡。

在进行建筑物变形监测时，一般需要遵循以下步骤：
1. 确定监测目标：首先要明确监测的目标，包括需要监测的建筑物、监测的目的、监测的项目等。

这有助于确定监测方案、监测周期、监测点布设等后续工作。

2. 制定监测方案：根据监测目标，制定合理的监测方案。

包括选择合适的监测方法、确定监测点布设位置、确定监测周期等。

3. 建立监测网：根据监测方案，建立相应的变形监测网。

这包括选择合适的基准点、工作基点和观测点，并进行实地布设。

4. 进行观测：按照监测方案规定的周期，定期对建筑物进行变形观测。

观测时需要使用高精度的测量仪器，如全站仪、水准仪等，以确保测量结果的准确性。

5. 数据处理与分析：将观测得到的数据进行整理、分析，以确定建筑物的变形情况。

这包括对数据的处理、绘制变形曲线、进行统计分析等。

6. 评估与预警：根据数据处理与分析的结果，对建筑物的安全状况进行评估，并在必要时发出预警。

7. 制定措施：根据评估结果和预警，制定相应的措施，如加固、维修等，以防止建筑物进一步变形或损坏。

总之，建筑物变形监测是一项系统性的工作，需要综合考虑多种因素，确保监测结果的准确性和可靠性。

通过定期的变形监测，可以及时发现建筑物的异常变形，采取相应的措施，保障建筑物的安全和人民的生命财产安全。

本次变形观测实训旨在使学生掌握变形观测的基本原理、方法和操作技能，了解变形监测在工程中的应用，提高学生在实际工程中运用理论知识解决实际问题的能力。

二、实训时间2023年X月X日至2023年X月X日三、实训地点XX大学工程实训中心四、实训内容1. 变形观测基本原理- 变形观测的定义及分类- 变形观测的原理和方法- 变形观测的精度要求2. 变形观测仪器设备- 水准仪、经纬仪、全站仪等基本仪器的使用- GPS定位仪的使用- 电子水准仪的使用3. 变形观测数据处理- 数据采集与整理- 数据计算与分析- 变形曲线的绘制4. 现场实习- 参观变形观测现场，了解变形观测的实际情况- 学习变形观测现场的操作流程- 参与变形观测数据的采集与处理1. 理论学习- 通过查阅相关资料，学习变形观测的基本原理、方法和操作技能- 认真听讲，积极参与课堂讨论，提高自己的理论水平2. 仪器操作- 在指导下，熟练掌握水准仪、经纬仪、全站仪等仪器的操作方法- 通过实际操作，熟悉仪器的性能和特点3. 数据处理- 学习数据采集与整理的方法，掌握数据处理的基本步骤- 通过计算和分析，绘制变形曲线，了解变形规律4. 现场实习- 参观变形观测现场，了解变形观测的实际情况- 在指导老师的带领下，学习变形观测现场的操作流程- 参与变形观测数据的采集与处理，提高自己的实践能力六、实训成果1. 掌握了变形观测的基本原理、方法和操作技能2. 熟练掌握了水准仪、经纬仪、全站仪等仪器的操作方法3. 学会了数据采集、整理、计算和分析的方法，能够绘制变形曲线4. 提高了在工程中运用理论知识解决实际问题的能力七、实训体会通过本次变形观测实训，我深刻认识到变形观测在工程中的重要性。

以下是我的一些体会：1. 变形观测是工程安全监测的重要组成部分，对于保障工程安全具有重要意义2. 变形观测需要严谨的态度和熟练的操作技能，只有掌握基本原理和方法，才能保证观测数据的准确性3. 变形观测数据处理是变形观测的关键环节，需要认真对待4. 变形观测实训让我对工程测量有了更深入的了解，提高了自己的实践能力八、总结本次变形观测实训让我受益匪浅，不仅提高了自己的理论水平和实践能力，还让我对工程测量有了更深入的认识。

目录摘要 (I)Abtract.............................................................................................................................................. I I1 工程概况 (1)2 监测目的 (2)3 编制依据 (3)4 控制点和监测点的布设 (4)4.1 变形监测基准网的建立 (4)4.2 监测点的建立 (4)4.3 监测级别及频率 (5)5 监测方法及精度论证 (6)5.1水平位移观测方法 (6)5.2沉降观测方法 (8)5.3基坑周围建筑物的倾斜观测 (9)6 成果提交 (10)7 人员安排及施工现场注意事项 (11)8 报警制度 (13)9 参考文献 (13)附录1 基准点布设示意图 (15)附录2 水准观测线路设示意图 (16)附录3 水平位移和沉降观测监测报表 (17)附录4 巡视监测报表样表 (18)附录5 二等水准测量观测记录手薄 (19)附录6 水平位移记录表 (20)1 工程概况黄金广场6#楼基坑支护工程位于合肥市金寨路和黄山路交口西南角，基坑开挖深度为12.4m~13.3m，为临时性工程,为一级基坑，重要性系数1.1，基坑使用期为六个月。

由于多栋建筑物与基坑侧壁距离较近，均在基坑影响范围内。

按照国家现行有关规范强制性条文，“开挖深度大于或等于5m或开挖深度小于5m但现场地质情况和周围环境较复杂的基坑工程以及其他需要监测的基坑工程应实施基坑工程监测。

”为了及时和准确地掌握基坑在使用期间的变形情况以及基坑相邻建筑物主体结构的沉降变化，需对基坑进行水平位移(或沉降)变形监测，并对相邻建筑物进行沉降监测。

为此，编制以下检测方案。

2 监测目的在基坑施工期间，由于坑内土体开挖，会引起基坑底面的回弹；在外侧土压力的作用下，会引起围护结构内力发生变化，同时产生变形；如果围护结构强度和刚度不足，将导致支护桩倾斜，甚至坍塌等严重事故；同时由于基坑降水，水位的下降会引起坑外土体的固结，使地面发生沉降，特别是如果支护防渗系统存在缺陷，将会发生渗漏，流沙等现象，结果导致地坪开裂以及周围建筑物产生不均匀沉降。

浅谈高速公路边坡位移变形监测与数据处理【摘要】根据普惠高速公路某段边坡坡体的长期实际变形观测资料，阐述了边坡监测的方法，以及常用的监测方案；通过资料分析得出影响边坡稳定性的主要因素，并采取相应的防护措施。

中图分类号：u412.36+6 文献标识码：a 文章编号：1.概述随着国民经济的发展，我国的高速公路系统不断完善，并逐渐进入山区。

山区高速公路一般地形条件复杂，高速公路的建设不可避免的要切坡、填沟、打隧道，会对地质环境造成严重破坏，尤其是人工开挖边坡，极易诱发滑坡，增加公路建设投资，影响工期，甚至给运营带来严重的安全隐患。

我国多年前曾发生过多起严重的山体滑坡事件：如2002年由于暴雨在云南山区诱发了多起滑坡或泥石流；如2007年11月，在湖北宜万铁路巴东木龙河段附近山体滑坡并造成多人死亡等等。

边坡工程的安全性保障变的越来越重要。

长期以来，边坡工程的安全主要依靠设计来保证。

但由于岩土体复杂，岩土力学尚具有半经验半理论的特点，在时间和空间上对岩土工程的安全度作出准确的判断还有较大困难。

因此对公路边坡特别是对破坏后果严重的重点边坡应有相应的监测手段，做好监测与设计、施工、勘察的动态互补，利用监测与勘察指导设计、施工，确保工程安全和公路的正常运营。

2.边坡位移变形监测方法边坡位移变形监测的方法有很多，包括大地测量法、全球定位系统法(gps)和近景摄影法。

（1）大地测量法常用的大地测量法主要有两方向(或三方向)前方交会法、双边距离交会法、视准线法、小角法、测距法、几何水准测量法以及精密三角高程测量法等。

大地测量法由于能够准确确定边坡地表变形范围，量程不受限制，并且能观测到边坡体的绝对位移量，因此在边坡位移变形监测中被广泛应用。

（2）gps(全球定位系统)测量法gps测量法的基本原理是用gps卫星发送的导航定位信号进行空间后方交会测量，确定地面待测点的三维坐标。

gps测量法由于观测站之间无须通视，选点方便；而且观测点的三维坐标可以同时测定，对于运动的观测点还能精确测出它的速度，因此在边坡变形监测中的应用正变的越来越多。