论变形监测技术的现状与发展趋势

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1、doi:10.3969/jissn1001-358X201204004论变形监测技术的现状与发展趋势姜兴阁(山西寿阳段王煤业集团有限公司•山西寿阳045405)摘要：文中从地下、地面、空间三个方向综述了变形监测技术的最新发展及应用现状并对GPS、测量机器人、三维激光扫描、D-InSAR等最新测绘技术在变形监测领域的应用特点进行了分析。随韋现代GIS技术及网络通讯技术的发展提出了以下观点：变形监测的数据获取将逐步实现自动化；变形监测的设备将实现多层次集成化；变形数据分析与处理将实现网络化。尖键词：测量机器人；GPS;三维激光扫描；

2、D・InSAR中图分类号:P228文献标识码：B文章编号:1001・358X(2012)04・0007・04现代科学技术的发展促使了变形监测手段的快速更新。地下观测技术正逐步实现自动化、数字化、网络化它以沉降仪、测斜仪、应变计为技术代表；地面观测技术方面•由于三维激光扫描仪和测量机器人的出现战大的提高了传统地面观测的效率初步实现了地面观测自动化；空间观测技术方面・GPS技术、D-InSAR技术以及机载激光雷达技术逐步得到应用和发展；在变形监测通讯技术方面有线网络通讯、卫星通讯、无线移动通讯技术的飞速发展为形变信息的远程实时传输提

3、供了保障；随着以上技术的发展现代变形监测技术逐步朝多层次、多技术、自动化的监测体系方向发展。1地下观测技术地下监测观测技术指监测岩土内部变形及结构体的技术。常用的观测仪器主要有位移计、测斜仪、测缝计、沉降仪、引张线、垂线坐标仪、应变计和多点变位计等。传统的位移监测设备常用电阻式、电容式、压电式电感式等传感器故障概率高且易受电磁干扰。利用光纤传感器进行变形监测中数据的输入•具有传播距离远数据传输容量大且不受电磁干扰等优点可以应用于变形监测的远距离测控⑸。对于不能连接光纤的布设点该技术无法使用。目前形变监测常用的光纤传感器的主要指标

4、如下表1所示。方式面状点状光纤监测技术BOCDABOTDRMDMFBG精度测量7x10"1xW4-1xIO"1mm4x10"时间不详5'15min高速实时鬲速实时测量范围/测点数1km/分布式10'50km/分布式10km/数百点10km/数十点长度分辨率10cm1m点点优点空间分辨率高、分布云长距离、分布式高速高精度高速高精度点式、光纤两端测量长距蔭点式监测、测点多时测监测距离及点数缺点监测不可高速监测性能差定时间长与光源强度有尖不适合激烈变形的隧适合激烈变化的边坡适用工程结构物如桥梁的监测道、堤防、边坡监测结构物监测工程桥梁

5、振动表1用于变形监测传感器的光纤的主要技术指标2地面变形监测技术激光测量地面点到雷达中心的距离和角度信息•达到地面点的三维数据获取的目的不需要任何的合三维模型的构建。在测程上分为超短程(10m以模型精度一般可以达到2'3mmo目前地面三维激内)、短程(10~100m)，中程(100'300m).远程光扫描仪的主要技术指标如下表2所示。(300m以上)三维激光扫描系统。三维激光扫描仪表2常用的三维激光扫描仪的技术指标型号厂家最大范围(m)扫描视场ILRIS-36DOptech150C360°x360°Cyrax2500Leica1

6、0040°x40°HDS3000Leica100360°x270°HDS4500Leica252360°x310°LMS・Z420iRiegl100C360°x80°测量精度测量速度""模型化精度：±3mm2000点/s模型化精度：±2mm1000点/s单点精度：±4mm/50m1800点/s单点精度：±10mm振荡棱镜12000点/s单点精度：±3mm+160ppm50万点/s地面三维激光技术在文物保护建模，地面景观形体测量，工程量计算及高陡边坡地形测量应用中优势明显相对于数字摄影测量技术，无需像控点・且对地表纹理的要求较低。

7、(2)三维激光扫描优势及问题三维激光扫描技术能快速的获取监测对象的三维表面数据•已广泛应用于文物、桥梁、滑坡体、火山、泥石流等快速面监测领域。利用激光扫描获取的是海量的点云数据•数据具有散乱性、没有观测实体的特征参数，数据直接利用较为困难，须要建立针对该技术的变形监测概念⑷并研究相应的数据处理方法及形变监测理论：要研究监测对象模型的匹配和三维模型的建立；研究无监测点的监测对象的测量方法。22测最机器人技术测量机器人也称为自动全站仪•相对于一般全站仪它具有目标自动识别装置和驱动照准部旋转的步进马达"内其置的CCD传感器识别棱镜返叵

8、的红外光步进马达驱动全站仪自动精确照准棱镜。(1)测量机器人系统结构测量机器人监测系统分为固定持续式和移动式两种方式。移动式即常规搬站式利用便全站仪内置程序或携计算机进行全站仪测量的自动控制，这种方式成本低、简单灵活。固定持续监测式是将测量机器人长期固定于测站上