论变形监测技术现状和发展趋势

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1、论变形监测技术现状和发展趋势　　摘要：从地面、地下、空间三个方向文中综述了变形监测技术的应用现状及最新发展，并在变形监测领域的应用GPS、三维激光扫描仪、测量机器人、D-InSAR等最新测绘技术的特点进行了分析。随着网络通讯技术及现代GPS技术的发展，提出了以下观点:将逐步实现变形监测的数据获取自动化；将实现多层次集成化变形监测的设备；将实现网络化处理与分析变形数据。关键词：测量机器人；GPS；三维激光扫描；D-InSAR中图分类号：P258文献标识码：A促使变形监测手段快速更新的原因是现代科学技术的发展。正逐步实现数字化、自动化、网络化的地下观测技术，它以

2、测斜仪、沉降仪、应变计为技术代表；地面观测技术方面，由于测量机器人和三维激光扫描仪的出现，传统地面观测的效率极大的提高，地面观测自动化初步实现；空间观测技术方面，D-InSAR技术、机载激光雷达技术以及GPS技术逐步得到发展和应用；在通讯技术变形监测方面，卫星通讯、无线移动通讯技术、有线网络通讯的飞速发展，提供保障为形变信息的远程实时传输；随着上述技术的发展，逐步朝多技术、多层次、自动化的监测体系方向发展着现代变形监测技术。7一、地下观测技术地下监测观测技术指监测岩土结构体及内部变形的技术。常用的观测仪器主要有测斜仪、位移计、沉降仪、测缝计、垂线坐标仪、引张

3、线、多点变位计和应变计等。传统的位移监测设备常用电容式、电阻式、电感式、压电式等传感器，易受电磁干扰，且故障概率高。进行变形监测中数据的输入利用光纤传感器，具有数据传输容量大，不受电磁干扰，且传播距离远等优点，变形监测的可以应用远距离测控。该技术无法使用不能连接光纤的布设点。目前常用的形变监测光纤传感器的主要指标如下表1所示。表1传感器用于变形监测光纤的主要技术指标二、地面变形监测技术测量机器人和激光三维扫描技术的出现，改变了传统地面观测技术以水准仪、经纬仪、全站仪等为主测量效率低，自动化程较差的局面。三、地面三维激光扫描技术测量地面点到雷达中心的角度和距离

4、信息利用激光雷达发射的红外激光是三维激光扫描技术，达到三维数据地面点获取的目的，不需要与任何目标合作。车载型和站载型的三维激光扫描系统即是地面三维激光扫描。（一）、地面三维激光扫描技术的特点7三维激光扫描具有高速度、无合作目标、数据采集密度高等优点。可由用户进行设置一般为0.1~2.0m之间的测点间隔密度，每秒数万个点的测量速度可以达到，获取数字空间模型信息的能力强，易于三维模型的构建。分为超远程(300m以上)、中程(100~300m)、短程(10~100m)、短程(10m以内)在测程上的三维激光扫描系统。受步进仪器测角精度、测时精度、激光信噪比等各方面的

5、影响，三维激光扫描仪一般位于毫米到厘米间的中远程单点精度，一般可以达到2~3mm的模型精度。目前主要的地面三维激光扫描仪技术指标如下表2所示。表2三维激光扫描仪常用的技术指标（二）、三维激光扫描问题及优势　　监测对象的三维表面数据通过三维激光扫描技术能快速的获取，已广泛应用于快速面监测领域如桥梁、文物、火山、滑坡体、泥石流等。获取的海量的点云数据利用激光扫描，没有观测实体的特征参数、数据具有散乱性，直接利用数据非常困难，针对该技术须要建立变形监测概念，并研究相应的形变监测理论及数据处理方法；要研究监测三维模型的建立和对象模型的匹配；对无监测点的监测对象研究测

6、量方法。四、测量机器人技术7自动全站仪即是测量机器人，与一般全站仪相比，它具有目标驱动照准部旋转的步进马达和自动识别装置。内置的CCD传感器识别棱镜返回的红外光，自动精确照准棱镜通过步进马达驱动全仪站。(一)、测量机器人系统结构由移动式和固定持续式两种方式组成测量机器人监测系统。该系统主要有以下几种模式:适于小区域(约1km2内)需实时变形体自动化监测的单台极坐标模式，该模式设备无法组网测量，利用率高，必须采取合理的测量方案和数据处理方法要达到亚毫米级精度；空间前方交会主要前方进行交会利用距离空间，获取亚毫米点位精度，利用高精度的边长，设备利用率低，系统配置

7、庞大，成本高，在较平坦的地面监测不宜应用，受几何结构限制；将多台计算机和多台测量机器人组成监测网络系统是多台网络模式，各测站点坐标组网解算，统一差分处理数据。该模式实现变形点测量、数据处理自动化及控制网测量，适合大区域尤其是线性结构的变形监测。（二）、测量机器人的不足测量机器人最远为1km左右自动识别距离，监测范围小，决定了其测量速度于高频率振动测量难以匹配。五、空间变形监测技术空间变形监测技术是进行地面或构筑物的变形监测通过星载或传感器机载。目前常用的手段主要有:7D-InSAR技术、GPS技术和机载激光三维扫描等技术。（一）机载三维扫描技术机载激光陀螺与

8、雷达,大面阵数码相机（DC)、惯性测量系(IMU）、