chap10变形监测网与变形监测方案

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1、变形监测方案设计及变形监测网参考点稳定性分析西南交通大学测量工程系主讲人：张献州（教授）XZZHANG@HOME.SWJTU.EDU.CNXZZHANGSWJTU@163.COM第十讲变形监测方案设计及变形监测网参考点稳定性分析§10.1变形监测网和变形监测方案设计一、变形监测网设计变形监测网由参考点和目标点组成。目标点和参考点统称为监测点。为了方便，常常在变形体上或附近布设工作基点。由参考点和工作基点所构成的网称为参考网，由目标点所构成的网称为相对网.监测点的布设对于所有的变形监测都有共性，但具体的要求又不尽相同，

2、一般要与相邻学科(如地球物理、岩土力学、建筑工程、机械制造等)人员共同研究决定。参考点的布设主要应考虑稳定，不受干扰，埋标要求高，且要考虑测量技术。在参考点周围一般还要设保护点，当参考点受破坏时可用保护点来恢复，平时可用于参考点的检核。参考点一般要钻孔深埋，要求与基岩固结在一起。平面网点常设观测墩和强制对中装置；水准基准点有时还设在平峒内，或采用深埋双金属标等。工程控制网建网理论第十讲变形监测网目标点的布设应具有一定的密度，具有代表性。不仅仅布设在变形体的表面，而且还布设在内部的不同部位，呈立体式分布。应与变形体固连在

3、一起，能反映所代表部位的变形，且稳定；能长期保存，与变形体共存亡；便于观测，对其他干扰影响不敏感。目标点的埋设方式很多，可参见有关规程规范，如《工程测量规范》、《建筑变形测量规程》等.一个网可以由任意多个网点组成，但至少应由一个参考点和一个目标点(确定绝对变形)或两个目标点(确定相对变形)组成。变形体的变形由目标点的运动来描述。变形监测网分一维网、二维网和三维网。它可以布设成各式各样的形状，主要取决于变形监测的目的和变形体的形状，此外还与地形和环境条件有关。采用地面测量技术可布设成由三角形构成的边角网或三边网、导线或导

4、线网；用空间测量技术建立GPS监测网以及GPS网点与地面测量网点构成混合网已经得到广泛应用。工程控制网建网理论第十讲变形监测网图7-8是一个抽水蓄能水库环形大坝变形监测网的示意图。图中参考点周围的保护点起检查作用，根据它们与参考点的相邻关系检查参考点是否存在局部变动。参考点上的定向点应为足够远处的固定目标，其坐标无需精确知道，起改善网的定向之作用。变形体(大坝)上设工作基点，主要便于对其他目标点的观测，在数据处理分析中仍作为目标点看待。对一条堤坝进行监测，可布置成一条平行于堤坝的导线作为参考网，通过观测左、右角和重复测

5、量提高其可靠性。目标点设在堤上，其位置由多个参考点进行前方交会得到。对于一个高塔的变形监测甚至可通过一个参考点进行。工程控制网建网理论第十讲变形监测网图7-8某抽水蓄能水库的监测网工程控制网建网理论第十讲变形监测网监测网的坐标系和基准的选取遵循以下实际准则：变形体的范围较大且形状不规则时，可选择已有的大地坐标系统。其好处是已知系统的归化和投影改正公式，另一方面监测网也可得到检查。将监测网与已有的大地网连测或将大地控制网点直接作为参考点的方法可实现坐标系及基准的确定。因为一维网、二维网和三维网的秩亏数分别是1、3和6(测

6、边时)，故在理论上一维网只需一个已知点，二、三维网只需要两个已知点。由于变形监测网的精度有时还高于国家大地控制网的精度，与大地网点连接时，为了不产生尺度上的张紧，应采用无强制的连接方法，即只固定一个点的坐标，二、三维网再固定一个定向方向。对于那些具有明显结构性特征的变形体，最好采用基于监测体的坐标系统，该坐标系的坐标轴与监测体的主轴线重合、平行或垂直，这时目标点的变形刚好在某一坐标方向上。因为变形是通过目标点的坐标变化来反映的，采用什么样的坐标系和固定基准都不重要，关键是一旦选定了固定基准，该基准在整个变形监测时期都应

7、保持不变。换句话说，那些稳定的参考点的坐标在整个期间的坐标应保持不变。工程控制网建网理论第十讲变形监测网当仅对目标点的相对运动感兴趣时，可不设参考点，这时可采用自由基准，变形体的变形不是通过目标点的坐标变化而是用可估计的基准不变量导出的。根据网的布设，坐标系和基准的确定，各目标点在变形体上的位置以及精度要求，网的精度得以确定。在设计时可用准则矩阵表示网的精度，它是一个人为组成的网点坐标未知数的协方差阵，一般当做对角矩阵，它与基准有关。在确定测量精度时，就是根据设计网形、观测方案及观测值精度，用人机交互式的模拟优化设计方

8、法计算在同一基准下的坐标未知数的协方差阵，通过对和进行比较，来确定测量精度。优化设计包括增减观测值，修改测量方案，改变观测值精度等措施。例如采用网形“由密到疏”、“由肥到瘦”，观测精度“由高到低”等策略进行优化。此外，还应计算网的内部、外部可靠性以及网的灵敏度。工程控制网建网理论第十讲变形监测网内部可靠性:是网发现观测值粗差的能力