文档介绍：测绘工程学院
<<变形监测读书报告>>
姓名:闫晓天
学号:09351122
专业:测绘工程
班级:093511
指导教师:陈老师
一、几种水平位移监测方法的分析和比较
摘要
本文对几种常用的水平位移监测方法进行了比较系统的分析和比较,包括视准线法、测小角法、测角交会法、测边交会法、极坐标法、方向线偏移法、精密导线测量、全站仪观测、引张线测量、垂线测量、激光准直测量。列举出了这几种方法的原理、精度分析、优点、缺点以及它们适用的场合等,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。
关键词:水平位移、视准线法、测小角法、前方交会法、测角交会、测边交会、极坐标法、方向线偏移法、精密导线测量、全站仪观测、引张线测量、垂线测量、激光准直测量。
一、引言
当需要观测某一特定方向(譬如垂直于基坑围护体系)的位移时,经常采用视准线法、测小角法等观测方法。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:测角前方交会法和测边前方交会法。另外还有极坐标法以及一些适合困难条件下使用的水平位移观测方法。
二、水平位移观测方法分析和比较:
1、视准线法:
原理:如图所示:
图为视准线法
点A、B是视准线的两个基准点(端点),d1、d2、d3为水平位移监测点。观测时将经纬仪置于A点,将仪器照准B点,将水平制动装置制动。竖直方向转动经纬仪望远镜,分别转至d1、d2、d3三个点附近,用小钢尺等工具分别量取水平位移监测点d1、d2、d3至A—B这条视准线的距离。根据前后两次量取的距离,得出这段时间内水平位移量。
精度分析:
由视准线的设置过程可知,观测误差主要包括仪器测站点仪器对中误差、视准线照准误差、读数照准误差,其中,影响最大的无疑是读数照准误差。可知,当视准线太长时,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,在水平位移监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。
缺点:
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。当视准线太长时,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(水平位移监测点的位移量)不能超出该系统的最大偏距值,否则无法进行观测。
2、测小角法:
原理:如图所示,
图为测小角法
如需观测某特定方向上的水平位移PP′,在距离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。在一定远处(施工影响范围之外)选定一个控制点B,作为零方向。在B点安置觇牌,用测回法观测水平角∠BAP,测定一段时间内观测点与基准点连线与零方向之间的角度变化值,根据公式计算得出水平位移量。
δ=Δβ*D/ρ′′
式中D为监测点P至工作基点A的水平距离,ρ′′=206265。
精度分析:
由小角法的观测原理可知,水平位移观测京都受距离D和水平角β的观测误差的影响,由于D经一次观测后可作为固定值,水平位移观测精度可认为仅与测角精度有关,其观测中误差可按照公式计算:
水平位移观测中误差的公式,表明: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;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;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。
优点:此方法简单易行,便于实地操作,精度较高。
缺点:须场地较为开阔,基准点应该离开监测区域一定的距离之外,设在不受施工影响的地方。
3、前方交会:
(1)测角前方交会:
原理:如图所示:
图为测角前方交会
用经纬仪分别在已知点A和B上测出角α和角β,可根据公式(3)计算待定点P的坐标。
精度分析:前方交会点P的点位中误差的计算公式为:
式中mβ为测角中误差,ρ′′=206265,D为A、B间距离。对该式的进一步分析表明:当γ=90°时,点位中误差不随α,β的变化而变化;当γ>90°时,对称交会时的点位中误差最小,精度最高;当γ<90°时,对称交会时点位中误差最大,对精度不利。
(2)、测边交会:
原理:如图所示,
图为测边前方交会
A1、A2表示工作基点,P表示水平位