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浅谈几种水平位移的方法【摘要：】本文对常用的几种水平位移的观测方法进行了比较系统的分析和比较，列出了这几种方法的原理，精度分析，优点以及不足，他们适用的场合等内容，对于在生产实践中进行水平位移观测时进行方法的选取具有一定的指导价值。
【关键字：】水平位移，视准线法，测小角法，前方交会法，极坐标法，反演小角法当要观测某一特定方向（譬如垂直于基坑维护体方向）的位移时，经常采用视准线法、小角度法等观测方法。
但当变形体附近难以找到合适的工作基点或需同时观测变形体两个方向位移时，则一般采用前方交会法。
水平位移观测观测实践中利用较多的前方交会法主要有两种：测边前方交会法和测角前方交会法。
另外还有极坐标法以及一些困难条件下的水平位移观测方法。
视准线法：当需要测定变形体某一特定方向（譬如垂直于基坑维护体方向）的位移时，常使用视准线法或测小角法。
另外此方法还受到大气折光等因素的影响。
优点：视准线观测方法因其原理简单、方法实用、实施简便、投资较少的特点, 在水平位移观测中得到了广泛应用，并且派生出了多种多样的观测方法，如分段视准线，终点设站视准线等。
不足：对较长的视准线而言, 由于视线长, 使照准误差增大, 甚至可能造成照准困难。
当即准线太长时，目标模糊，照准精度太差且后视点与测点距离相差太远，望远镜调焦误差较大，无疑对观测成果有较大影响。
精度低，不易实现自动观测，受外界条件影响较大，而且变形值（位移标点的位移量）不能超出该系统的最大偏距值，否则无法进行观测。
测小角法：当需要测定变形体某一特定方向（譬如垂直于基坑维护体方向）的位移时，常使用视准线法或小角度法原理：如下图所示，如需观测某方向上的水平位移PP′，在监测区域一定距离以外选定工作基点A，水平位移监测点的布设应尽量与工作基点在一条直线上。
沿监测点与基准点连线方向在一定远处（100~200m）选定一个控制点B，作为零方向。
在B水平位移观测中误差的公式，表明：①距离观测误差对水平位移观测误差影响甚微，一般情况下此部分误差可以忽略不计，采用钢尺等一般方法量取即可满足要求；②影响水平位移观测精度的主要因素是水平角观测精度，应尽量使用高精度仪器或适当增加测回数来提高观测度；③经纬仪的选用应根据建筑物的观测精度等级确定，在满足观测精度要求的前提下，可以使用精度较低的仪器，以降低观测成本。
水平位移几种监测方法本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March水平位移几种监测方法的分析和比较【摘要：】本文对常用的几种水平位移的观测方法进行了比较系统的分析和比较，列出了这几种方法的原理，精度分析，优点以及不足，他们适用的场合等内容，对于在生产实践中进行水平位移观测时进行方法的选取具有一定的指导价值。
【关键字：】水平位移，视准线法，测小角法，前方交会法，极坐标法，反演小角法当要观测某一特定方向（譬如垂直于基坑维护体方向）的位移时，经常采用视准线法、小角度法等观测方法。
但当变形体附近难以找到合适的工作基点或需同时观测变形体两个方向位移时，则一般采用前方交会法。
水平位移观测观测实践中利用较多的前方交会法主要有两种：测边前方交会法和测角前方交会法。
另外还有极坐标法以及一些困难条件下的水平位移观测方法。
视准线法：当需要测定变形体某一特定方向（譬如垂直于基坑维护体方向）的位移时，常使用视准线法或测小角法。
可知，当即准线太长时，目标模糊，读数照准精度太差；且后视点与测点距离相差太远，望远镜调焦误差较大，无疑对观测成果有较大影响。
另外此方法还受到大气折光等因素的影响。
优点：视准线观测方法因其原理简单、方法实用、实施简便、投资较少的特点, 在水平位移观测中得到了广泛应用，并且派生出了多种多样的观测方法，如分段视准线，终点设站视准线等。
不足：对较长的视准线而言, 由于视线长, 使照准误差增大, 甚至可能造成照准困难。
当即准线太长时，目标模糊，照准精度太差且后视点与测点距离相差太远，望远镜调焦误差较大，无疑对观测成果有较大影响。
精度低，不易实现自动观测，受外界条件影响较大，而且变形值（位移标点的位移量）不能超出该系统的最大偏距值，否则无法进行观测。
测小角法：当需要测定变形体某一特定方向（譬如垂直于基坑维护体方向）的位移时，常使用视准线法或小角度法原理：如下图所示，如需观测某方向上的水平位移PP′，在监测区域一定距离以外选定工作基点A，水平位移监测点的布设应尽量与工作基点在一条直线上。
水平位移观测法垂直位移观测法的种类特点和适用条件1.全站仪观测法：全站仪是一种高精度、全自动的测量仪器，可以通过测量目标点到水平方向上的相对位移来计算出水平位移。
该方法具有测量范围广、仪器精度高的特点，适用于长期观测和大范围水平位移变化的研究。
2.GPS观测法：GPS（全球定位系统）依靠卫星发射的信号测量地面目标点的位置和速度，可以通过对时间、速度和距离的测量来计算出地壳水平位移。
GPS观测法具有测量精度高、覆盖范围广、实时性好的特点，适用于对地壳水平位移的长期监测和研究。
3.激光测距仪观测法：激光测距仪通过测量光束的往返时间和速度来计算出目标点的距离和位移。
该方法具有高精度、测量速度快的特点，适用于小范围内地壳水平位移的观测和研究。
垂直位移观测法是指通过测量地面特定点相对于参考点在垂直方向上的位移来研究地壳运动的一种方法。
根据测量的原理和方法的不同，可以分为以下几种垂直位移观测法：1.水准测量法：水准测量法是一种传统的测量方法，通过测量地面上不同点的高程差来计算出垂直位移。
该方法具有简单、便捷的特点，适用于小范围内地壳垂直位移的观测和研究。
2.GPS观测法：GPS观测法不仅可以用来测量水平位移，也可以用来测量垂直位移。
通过对卫星信号的测量和计算，可以得到目标点的高程信息，从而计算出地壳的垂直位移。
该方法具有测量精度高、覆盖范围广的特点，适用于全球范围内地壳垂直位移的观测和研究。
3.高程测量仪观测法：高程测量仪是一种专门用于测量高程的仪器，可以通过测量目标点的高程差来计算出地壳的垂直位移。
该方法具有高精度、测量速度快的特点，适用于小范围内地壳垂直位移的观测和研究。
以上水平位移观测法和垂直位移观测法的选择应根据具体的研究目标和测量条件来确定。
水平位移观测法适用于对地壳的水平位移变化进行长期监测和研究，而垂直位移观测法适用于对地壳的垂直位移变化进行长期监测和研究。
同时，不同观测法的特点和适用条件也需要根据具体情况进行综合考虑，选择合适的方法来进行观测和研究。
水平位移观测方法
水平位移观测方法包括：
1. 大地测量法：通过直接测量地面点的位置变化来监测水平位移。
大地测量法通常使用全站仪、测距仪和GPS等工具。
2. InSAR（合成孔径雷达干涉测量法）：该方法使用合成孔径雷达技术测量地面形变，通过比较两次卫星测量的数据来推导地面位移。
InSAR技术能够解决区域范围内的位移问题。
3. GPS：全球定位系统可以进行实时观测，通过监测GPS测站的位置变化来推测水平位移。
4. 扫描测量法：使用多光束激光扫描测量系统或者摄影测量方法，对地面进行高密度的三维重建，再将两次重建的数据进行比对分析，得出地面的水平位移。
5. 基于卫星的影像测量法：使用卫星影像，并经过图像处理分析，可以推测出地表的表面变化和水平位移。
这些方法依据监测区域的范围和测量精度的需求，可以在单一或多种方法之间进行选择。
水平位移观测法、垂直位移观测法的种类,特点和适用条件
水平位移监测：对水工建筑物的顺水流方向或顺轴线方向的水平位移变化进行监测常用观测方法分两大类。
一类是基准线法,基准线法是通过一条固定的基准线来测定监测点的位移,常见的有视准线法、引张线法、激光准直法、垂线法。
另一类是大地测量方法,大地测量方法主要是以外部变形监测控制网点为基准,以大地测量方法测定被监测点的大地坐标,进而计算被监测点的水平位移,常见的有交会法、精密导线法、三角测量法、GPS观测法等。
一、视准线法：通过视准线或经纬仪建立一个平行或通过坝轴线的铅直平面作为基准面，定期观测坝上测点与基准面之间偏离值的大小即为该点的水平位移。
适用于直线形混凝土闸坝顶部和坝面的水平位移观测。
当采用这一方法时，主要的是要求它们的端点稳定，所以必须要作适当的布置，只能是定期地测定端点的位移值，而将观测值加以改正。
视准线观测方法特点是速度快，精度较高，原理简单、方法实用、实施简便、投资较少的特点, 在水平位移观测中得到了广泛应用。
不足是对较长的视准线而言, 由于视线长, 使照准误差增大, 甚至可能造成照困难。
当即准线太长时，目标模糊，照准精度太差且后视点与测点距离相差太远，望远镜调焦误差较大，无疑对观测成果有较大影响。
小角法：是水平位移监测中常用的方法，该方法最早应用于水库大坝的变形监测，其基本原理是一通过大坝轴线的固定不变的铅直平面为基准面，通过测定基准线方向之间的微小角度从而计算观测点相对予基准线的偏离值，根据偏离值在各观测周期中的变化确定位移量。
由于所需测定的位移通常很细微，因此对位移的观测精度要求很高，需要采取各种提高观测精度的措施，观测过程中需要对各作业环节严格把握，哪怕仅仅是一个小环节的失误，都可能导致最终监测精度不能满足要求。
二、引张线法：利用张紧在两工作基点之间的不锈钢丝作为基准线，测量沿线测点和钢丝之间的相对位移，以确定该点的水平位移。
适用于大型直线形混凝土的廊道内测点的水平位移观测。
主要用于测定混凝土建筑物垂直于轴线方向的（顺水流方向）水平位移。
活动觇牌法: 主要用于短距离视准线观测中，活动觇牌多用于水工建筑物、桥梁、码头和滑坡等水平位移观测，可满足坝内精密导线测量的近坝区水平位移监测网等各种场合的测量需要，活动觇标是被安置在位移标点上，供经纬仪照准，从而在觇标的游标尺上读出位移标点的偏离值。
主要特点传动灵活、隙动差小，可精确到0.1mm
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三、激光准直法：利用激光束代替视线进行照准的准直方法，使用的仪器有激光准直仪，波带板激光准直系统和真空管道激光准直系统等。
适用于大型直线形混凝土坝观测。
对于布设在直线型的土石坝或混凝土坝顶上观测点的水平位移，主要是采用视准线法和激光准直方法观测。
因为它们速度快，精度较高，计算工作也较简单。
当采用这一方法时，主要的是要求它们的端点稳定，所以必须要作适当的布置，采用适当的方法来检核这一要求是否满足。
四、垂线法:以坝体或坝基的铅垂线作为基准线，采用坐标仪测定沿线点位和铅垂线之间的相对水平位移。
这种方法适用于各种形式的混凝土坝。
垂线由不锈钢丝制成，钢丝下部吊重锤,悬挂点在上部的称为正垂线(见彩图)；锚固点在基岩深处,依靠顶部浮筒的浮力将钢丝张紧的称为倒垂线。
前者可测相对于悬挂点的相对水平位移，后者可测相对于锚固点的绝对水平位移，
五、交会法：利用三角网或导线测定两个或三个固定基点的坐标，通过基点测定闸坝上位移标点的水平位移。
适用于长度超过500m的混凝土和土石坝的水平位移观测，也可用于混凝土坝顶和下游面的水平位移观测。
对于混凝土坝下游面上的观测点以及对于拱坝的观测，常采用前方交会法。
这时系以坝下游地区的控制点为测站，对观测点进行前方交会，从而求得其位移值。
用前方交会法则可求得位移值的总量，这是该法的优点。
基点布置有较大灵活性。
能同时观测2个方向的位移。
观测耗时少。
当测点较多，并分布在多条直线上时，交会法的耗时较视准线等方法少。
不足：前方交会法由于受测角误差、测边误差、交会角及图形结构、基线长度、外界条件的变化等因素影响，精度较低。
另外，其观测工作量较大，计算过程较复杂，故不单独使用，而是常作为备用手段或配合其他方法使用。
六、导线法：在混凝土拱坝廊道内布置折线形导线，以导线端点的倒垂线作基准，用以测量坝内导线点的水平位移
只适用于大型混凝土厚拱坝或曲线形重力坝。
如重力拱坝、曲线型桥梁以及一些高层建筑物的位移观测就不如导线测量法、前方交会法以及地面摄影（见第十四章）等方法有利；这些方法可以同时测定建筑物上某观测点在两个方向的位移（即在水平面内的位移）。
与一般测量工作相比，由于变形观测是通过重复观测，由不同周期观测成果的比较中确定观测点的位移；因此这种导线在布设、观测以及计算诸方面都具有其自身的特点。
六、GPS测量：GPS进行水平位移监测应用GPS全球卫星定位技术
GPS进行变形监测有以下特点：测站间无需通视、可同时提供测点三维位移信息、可以全天候监测、操作简便。
二、垂直位移观测：对水工建筑物垂直方向的位移变化进行监测,用以了解水工建筑各种监测部位的垂直位移变化,从各监测点垂直位移变化情况了解有无不均匀垂直位移变化出现。
垂直位移观测也是闸坝安全监测的重要项目。
常用的方法有几何水准测量方法、三角高程测量法、液体静力水准法等
一、几何水准测量法：是利用水准仪和水准尺从水准基点开始测量各点位高程的方法，通过各点位高程变化求得其垂直位移，适用于混凝土闸坝和土石坝垂直位移观测。
目前沉陷观测中最常采用的是水准测量方法（有时采用液体静力水准测量的方法。
参见§2-4）。
对于中、小型厂房和土工建筑物沉陷观测可采用普通水准测量；而对于高大重要的混凝土建筑物，例如大型工业厂房、高层建筑物以及混凝土坝，要求其沉陷观测的中误差大于1mm，因而，就得采用精密水准测量的方法。
二、三角高程测量 :三角高程测量往往在一些进行水准测量比较困难，监测精度相对较低的外部变形监测项目中使用。
精确量取棱镜高、测站一起高。
控制最大视线长度。
气象条件观测。
必须进行地球曲率和大气折光差改正。
三、液体静力水准法：利用连通管原理测量各点位容器内液面高差以测定各点垂直位移的观测方法。
适用于混凝土闸坝基础廊道和土石坝表面垂直位移观测。
由于用液体静力水准仪作业时，一定要在液面平衡后才进行读数，因而作业效率就比较低。
应用液体静力水准测量，两点不需要通视，精度高，对于解决所提出的任务，不仅能对设备位置进行遥测，而且还能实现自动调整。
为保证对建筑物上观测点位置的长期观测，应用固定设置的液体静力水准仪是合适的。
三、建筑物倾斜观测：
建筑物产生倾斜的原因主要是地基承载力的不均匀、建筑物体型复杂形成不同载荷及受外力风荷、地震等影响引起建筑物基础的不均匀沉降。
测定建筑物倾斜度随时间而变化的工作叫倾斜观测。
倾斜观测一般是用水准仪、经纬仪、垂球或其他专用仪器来测量建筑物的倾斜度。
1.水准仪观测法
建筑物的倾斜观测可采用精密水准仪进行观测，其原理是通过测量建筑物基础的沉降量来确定建筑物的倾斜度，是一种简洁测量建筑物倾斜的方法。
如图8-8所示，定期测出基础两端点的沉降量，并计算出沉降量的差，并根据两点间的距离L，即可计算出建筑物基础的倾斜度，若知道建筑物的高度H,同时可计算出建筑物顶部的倾斜位移值。
2..经纬仪观测法
利用经纬仪可以直接测出建筑物的倾斜度，其原理是用经纬仪测出建筑物顶部的倾斜位移值，即可计算出建筑物基础的倾斜度。
该方法是一种直接测量建筑物倾斜度的方法。
3.悬挂垂球法
此方法是直接测量建筑物倾斜度的最简单的方法，适用于内部有垂直通道的建筑物。
从建筑物的上部悬挂垂球，根据上下应在同一位置上得点，直接量出建筑物的倾斜位移值，最后计算出倾斜度。
