水平位移幾種監(jiān)測(cè)方法

1、精選文檔水平位移幾種監(jiān)測(cè)方法的分析和比較【摘要：】本文對(duì)常用的幾種水平位移的觀測(cè)方法進(jìn)行了比較系統(tǒng)的分析和比較，列出了這幾種方法的原理，精度分析，優(yōu)點(diǎn)以及不足，他們適用的場(chǎng)合等內(nèi)容，對(duì)于在生產(chǎn)實(shí)踐中進(jìn)行水平位移觀測(cè)時(shí)進(jìn)行方法的選取具有肯定的指導(dǎo)價(jià)值?！娟P(guān)鍵字：】水平位移，視準(zhǔn)線法，測(cè)小角法，前方交會(huì)法，極坐標(biāo)法，反演小角法當(dāng)要觀測(cè)某一特定方向（譬如垂直于基坑維護(hù)體方向）的位移時(shí)，經(jīng)常接受視準(zhǔn)線法、小角度法等觀測(cè)方法。但當(dāng)變形體四周難以找到合適的工作基點(diǎn)或需同時(shí)觀測(cè)變形體兩個(gè)方向位移時(shí)，則一般接受前方交會(huì)法。水平位移觀測(cè)觀測(cè)實(shí)踐中利用較多的前方交會(huì)法主要有兩種：測(cè)邊前方交會(huì)法和測(cè)角前方交會(huì)法。另

2、外還有極坐標(biāo)法以及一些困難條件下的水平位移觀測(cè)方法。視準(zhǔn)線法：當(dāng)需要測(cè)定變形體某一特定方向（譬如垂直于基坑維護(hù)體方向）的位移時(shí)，常使用視準(zhǔn)線法或測(cè)小角法。原理：如下圖所示，點(diǎn)A、B是視準(zhǔn)線的兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)（端點(diǎn)），1、2、3為水平位移觀測(cè)點(diǎn)。觀測(cè)時(shí)將經(jīng)緯儀置于A點(diǎn)，將儀器照準(zhǔn)B點(diǎn)，將水平制動(dòng)裝置制動(dòng)。豎直轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)緯儀，分別轉(zhuǎn)至1、2、3 三個(gè)點(diǎn)四周，用鋼尺等工具測(cè)得水準(zhǔn)觀測(cè)點(diǎn)至AB這條視準(zhǔn)線的距離。依據(jù)前后兩次的測(cè)量距離，得出這段時(shí)間內(nèi)水平位移量。精度分析：由基準(zhǔn)線的設(shè)置過程可知，觀測(cè)誤差主要包括儀器測(cè)站點(diǎn)儀器對(duì)中誤差，視準(zhǔn)線照準(zhǔn)誤差，讀數(shù)照準(zhǔn)誤差，其中，影響最大的無疑是讀數(shù)照準(zhǔn)誤差?？芍?，當(dāng)即準(zhǔn)線

3、太長時(shí)，目標(biāo)模糊，讀數(shù)照準(zhǔn)精度太差；且后視點(diǎn)與測(cè)點(diǎn)距離相差太遠(yuǎn)，望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦誤差較大，無疑對(duì)觀測(cè)成果有較大影響。另外此方法還受到大氣折光等因素的影響。優(yōu)點(diǎn)： 視準(zhǔn)線觀測(cè)方法因其原理簡(jiǎn)潔、方法有用、實(shí)施簡(jiǎn)便、投資較少的特點(diǎn), 在水平位移觀測(cè)中得到了廣泛應(yīng)用，并且派生出了多種多樣的觀測(cè)方法，如分段視準(zhǔn)線，終點(diǎn)設(shè)站視準(zhǔn)線等。 不足：對(duì)較長的視準(zhǔn)線而言, 由于視線長, 使照準(zhǔn)誤差增大, 甚至可能造成照準(zhǔn)困難。當(dāng)即準(zhǔn)線太長時(shí)，目標(biāo)模糊，照準(zhǔn)精度太差且后視點(diǎn)與測(cè)點(diǎn)距離相差太遠(yuǎn)，望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦誤差較大，無疑對(duì)觀測(cè)成果有較大影響。精度低，不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)觀測(cè)，受外界條件影響較大，而且變形值（位移標(biāo)點(diǎn)的位移量）不能超出該

4、系統(tǒng)的最大偏距值，否則無法進(jìn)行觀測(cè)。測(cè)小角法：當(dāng)需要測(cè)定變形體某一特定方向（譬如垂直于基坑維護(hù)體方向）的位移時(shí)，常使用視準(zhǔn)線法或小角度法原理：如下圖所示，如需觀測(cè)某方向上的水平位移PP，在監(jiān)測(cè)區(qū)域肯定距離以外選定工作基點(diǎn)A，水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)應(yīng)盡量與工作基點(diǎn)在一條直線上。沿監(jiān)測(cè)點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)連線方向在肯定遠(yuǎn)處（100200m）選定一個(gè)把握點(diǎn)B，作為零方向。在B點(diǎn)安置覘牌，用測(cè)回法觀測(cè)水平角BAP，測(cè)定一段時(shí)間內(nèi)觀測(cè)點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)連線與零方向間角度變化值，依據(jù)=*D/（式中D為觀測(cè)點(diǎn)P至工作基點(diǎn)A的距離，=206265）計(jì)算水平位移。精度分析：由小角法的觀測(cè)原理可知，距離D和水平角是兩個(gè)相互獨(dú)立的觀測(cè)

5、值，所以由上式依據(jù)誤差傳播定律可得水平位移的觀測(cè)誤差：水平位移觀測(cè)中誤差的公式，表明： 距離觀測(cè)誤差對(duì)水平位移觀測(cè)誤差影響甚微，一般狀況下此部分誤差可以忽視不計(jì)，接受鋼尺等一般方法量取即可滿足要求； 影響水平位移觀測(cè)精度的主要因素是水平角觀測(cè)精度，應(yīng)盡量使用高精度儀器或適當(dāng)增加測(cè)回?cái)?shù)來提高觀測(cè)度； 經(jīng)緯儀的選用應(yīng)依據(jù)建筑物的觀測(cè)精度等級(jí)確定，在滿足觀測(cè)精度要求的前提下，可以使用精度較低的儀器，以降低觀測(cè)成本。優(yōu)點(diǎn)：此方法簡(jiǎn)潔易行，便于實(shí)地操作，精度較高。不足：須場(chǎng)地較為開闊，基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)離開監(jiān)測(cè)區(qū)域肯定的距離之外，設(shè)在不受施工影響的地方。前方交會(huì)（測(cè)邊前方交會(huì)，測(cè)角前方交會(huì)）：假如變形觀測(cè)點(diǎn)散布

6、在變形體上或者在變形體四周無合適的基準(zhǔn)點(diǎn)可供選擇時(shí)，人們常用前方交會(huì)法來進(jìn)行觀測(cè)，這時(shí)，基準(zhǔn)點(diǎn)選擇在面對(duì)變形體的遠(yuǎn)處。測(cè)角前方交會(huì)：原理：如圖所示：用經(jīng)緯儀在已知點(diǎn)A，B上測(cè)出和角，計(jì)算待定點(diǎn)P的坐標(biāo)。精度分析：其前方交會(huì)點(diǎn)P的點(diǎn)位中誤差的公式為:式中m為測(cè)角中誤差，=206265，S為A，B間距離。對(duì)該式的進(jìn)一步分析表明：當(dāng)=90°時(shí)，點(diǎn)位中誤差不隨,的變化而變化；當(dāng)90°時(shí)，對(duì)稱交會(huì)時(shí)的點(diǎn)位中誤差最小，精度最高；當(dāng)90°時(shí)，對(duì)稱交會(huì)時(shí)點(diǎn)位中誤差最大，對(duì)精度不利。測(cè)邊交會(huì)：原理：如圖所示， P表示位移點(diǎn)，A1，A2表示工作基點(diǎn)。設(shè)A1坐標(biāo)為(X1,Y1)，A2坐

7、標(biāo)為(X2,Y2)，P坐標(biāo)為(XP,YP)。觀測(cè)S1，S2邊，求交會(huì)點(diǎn)P的坐標(biāo)。用測(cè)距儀在A1點(diǎn)測(cè)得A1到P點(diǎn)的平距為S1，在A2點(diǎn)測(cè)得A1到P點(diǎn)的平距為S2?；€平距S3在首次觀測(cè)后即可以將其固定。由上圖可得：XP=X1+AD*cos-h*sinYP=Y1+AD*sin+h*cos式中，AD=（s12+s32-s22）/2s3，h=(s12-AD2)設(shè)P點(diǎn)的位移為XP，YP，相應(yīng)的水平距離變化為S1，S2， XP YP精度分析：設(shè)邊長S1，S2的測(cè)距中誤差為ms1,ms2，則測(cè)邊交會(huì)的點(diǎn)位精度可用下式表示: 設(shè)交會(huì)邊長S1，S2的觀測(cè)誤差為ms1,ms2,則ms1=2ms1, ms2=2ms

8、2,可得位移中誤差公式如下：mYp=mYp=位移點(diǎn)P的位移誤差mp=±(mYp+ mYp)=優(yōu)點(diǎn):前方交會(huì)法相對(duì)于其他水平位移觀測(cè)的方法如視準(zhǔn)線法、小角度法等具有以下優(yōu)點(diǎn)： 基點(diǎn)布置有較大機(jī)敏性。前方交會(huì)法的工作基點(diǎn)一般位于面對(duì)測(cè)點(diǎn)并可以適當(dāng)遠(yuǎn)離變形體，而視準(zhǔn)線法等方法的工作基點(diǎn)必需設(shè)置在位于變形體四周并且必需基本與測(cè)點(diǎn)在同一軸線上，所以前方交會(huì)法工作基點(diǎn)的選擇更具機(jī)敏性。特殊是當(dāng)變形體四周難以找到合適的工作基點(diǎn)時(shí)，前方交會(huì)法更能顯出其優(yōu)點(diǎn)。前方交會(huì)法能同時(shí)觀測(cè)2個(gè)方向的位移。觀測(cè)耗時(shí)少。當(dāng)測(cè)點(diǎn)較多，并分布在多條直線上時(shí)，前方交會(huì)法的耗時(shí)較視準(zhǔn)線等方法少。不足：前方交會(huì)法由于受測(cè)角誤

9、差、測(cè)邊誤差、交會(huì)角及圖形結(jié)構(gòu)、基線長度、外界條件的變化等因素影響，精度較低。另外，其觀測(cè)工作量較大，計(jì)算過程較簡(jiǎn)單，故不單獨(dú)使用，而是常作為備用手段或協(xié)作其他方法使用。特殊的，對(duì)于邊長交會(huì)法，由于測(cè)距儀的測(cè)距精度包含固定誤差和比例誤差，當(dāng)距離增加時(shí)其誤差也會(huì)增大。在選擇工作基點(diǎn)時(shí)，除要滿足通視和工作基點(diǎn)的穩(wěn)定性外，還必需考慮工作基點(diǎn)與測(cè)點(diǎn)間的視距不要過長。極坐標(biāo)法極坐標(biāo)法屬于邊角交會(huì)，使邊角交會(huì)的最常見的方法。原理： 如圖所示：在已知點(diǎn)A安置儀器，后視點(diǎn)為另一已知點(diǎn)B，通過測(cè)得ABAP的角度以及A點(diǎn)至P點(diǎn)的距離，計(jì)算得出P點(diǎn)坐標(biāo)。設(shè)A點(diǎn)坐標(biāo)為A（XA，YA），AB的方位角為A-B，則P點(diǎn)坐標(biāo)

10、P（XP，YP）的計(jì)算公式為：XP=XA+S*cos（A-B+）YP=XA+S*sin（A-B+）由微分公式可得：Xp= cos（A-B+）*S- sin（A-B+）*S*/Yp= sin（A-B+）*S+ cos（A-B+）*S*/精度分析：設(shè)測(cè)邊中誤差為ms,測(cè)角中誤差為m則待定點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差為:兩個(gè)方向的水平位移中誤差為：MXp=2*（ms2*cos2(A-B+)+sin2(A-B+)*S2*m2/2）MYp=2*（ms2*sin2(A-B+)+cos2(A-B+)*S2*m2/2）其中，ms為測(cè)距中誤差，m為測(cè)角中誤差，A-B為A-B便的方位角，=206265。優(yōu)點(diǎn)：使用便利，尤其是利

11、用全站儀進(jìn)行測(cè)量可以直接測(cè)得坐標(biāo)，簡(jiǎn)潔快速。不足：精度較低，適用于精度不是很高的水平位移監(jiān)測(cè)工作。反演小角法：原理：如上圖所示，C為工作基點(diǎn)（工作基點(diǎn)位移后C變?yōu)镃），A，B為選定的點(diǎn)，A、B、C基本上在一條直線上。在進(jìn)行初始測(cè)量時(shí)，測(cè)定水平距離AC，CB，在施工監(jiān)測(cè)時(shí)，如需監(jiān)測(cè)工作基點(diǎn)是否發(fā)生水平位移時(shí)，只需測(cè)出ACB即可。若ACB不等于上次測(cè)得的ACB，則說明工作基點(diǎn)發(fā)生了位移，依據(jù)公式：可以計(jì)算出其偏移量。在實(shí)際工作中，為了削減誤差，通常使AC與BC的距離近似相等。精度分析：由于距離測(cè)量的誤差對(duì)水平位移測(cè)量精度的影響相對(duì)于測(cè)角誤差帶來的誤差影響格外微小，故偏移量中誤差的公式可以近似的表示

12、為：me±2*m/在這里可以看出，可以近似的認(rèn)為偏移量的精度與測(cè)角的精度成正比。因此，為了提高偏移量測(cè)量的精度，就要使用精度更好的儀器或者增測(cè)回?cái)?shù)。優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)施工條件限制時(shí)，特殊是由于場(chǎng)地狹小限制基準(zhǔn)把握網(wǎng)建立時(shí)，可以利用反演的小角法在可動(dòng)的工作基點(diǎn)上觀測(cè)自身的位移。特殊是在一些不能建立穩(wěn)定的基準(zhǔn)點(diǎn)的場(chǎng)地，可以利用其中的一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)作為不穩(wěn)定基準(zhǔn)，再用上述方法測(cè)得該點(diǎn)的位移之后，再利用該點(diǎn)對(duì)其他的觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，最終加上該點(diǎn)的位移變化就可以得出其他點(diǎn)的偏移狀況。不足：架設(shè)一次儀器僅能測(cè)得一個(gè)點(diǎn)的位移狀況，即使以該點(diǎn)作為不穩(wěn)定基準(zhǔn)觀看其他點(diǎn)的位移狀況，在精度上會(huì)有所損失。結(jié)論：綜上所述，對(duì)于上面的每一種方法，都有自己的特點(diǎn)，我們?cè)谶x用水平位移測(cè)量方法的時(shí)候，既要考慮到精度，可行性，也要考慮到經(jīng)濟(jì)等方面的問題。在滿足精度要求的前提下，盡量使用簡(jiǎn)潔有用經(jīng)濟(jì)的方法