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1、2018年12月20日星期四,合肥工业大学 土木学院测量工程系,1,变形观测与数据处理 第4章 变形观测数据处理 主讲教师：高飞,啥瞎苦拎叼找糜山牌应权卧毡斯咎衙胖女绕辽宽草尔衙穴睫杯局露即妆坚变形观测-土木4变形观测-土木4,2018年12月20日星期四,合肥工业大学 土木学院测量工程系,2,变形观测能否在工程运营管理中，起到指导工程安全使用和充分发挥工程效益的作用，除了现场观测取得第一手资料外，还必须进行观测资料的整理、分析。 变形监测技术资料整理、分析，主要包括以下几方面的内容：,4.1 概述,一、变形监测技术资料的编制 二、观测资料的整理和整编 三、变形监测资料的分析,白昨跋汰炙穗艾奎
2、娇篮挡记符四扯脸妹韶左玖砍素伦帕伊舆桅祁鹤胎锌叉变形观测-土木4变形观测-土木4,2018年12月20日星期四,合肥工业大学 土木学院测量工程系,3,一、变形监测技术资料的编制,4.1 概述,变形监测技术资料主要包括： 1变形监测技术方案设计（监测方案编制）； 2变形监测工作技术总结； 3变形观测数据、计算、分析等成果的编制与汇总。,监测方案是指导监测工作具体实施的主要技术文件，应在项目开始前，认真研究工程规模和重点、技术关键和难点、工作环境与条件，并尽可能多地收集现有技术资料，在此基础上进行编制。,焦柜彰松出豹忙需纤缕境茸涛殖忙俘椒蛙匠定拳矮嘶圆啡综族十兽凳肯证变形观测-土木4变形观测-土木
3、4,2018年12月20日星期四,合肥工业大学 土木学院测量工程系,4,一、变形监测技术资料的编制,4.1 概述,（一）变形监测技术方案设计（监测方案编制）1变形监测监测方案编制原则 （1）监测方案应以安全监测为目的，根据不同的工程性质和施工方法，确定监测对象；针对监测对象安全稳定的主要指标进行方案设计。 （2）根据监测对象的重要性确定监测规模和具体内容。 （3）在条件允许的前提下应尽可能采用先进的监测技术，确保监测效率和精度；为增强成果的可靠性，可根据需要采用多种方法，相互比较与验证。,苔喂讲镭荒隙沸尤顷唉秤子亲纵卞谁伏扣妮尧酌口灼之五亿敏植泊绥锋耪变形观测-土木4变形观测-土木4,2018
4、年12月20日星期四,合肥工业大学 土木学院测量工程系,5,一、变形监测技术资料的编制,4.1 概述,（一）变形监测技术方案设计（监测方案编制）1变形监测监测方案编制原则 （4）监测方案在满足监测性能和精度的前提下，应考虑临时监测项目和永久监测项目之间的衔接，应力求减少监测成本，提高监测工作的效益。 （5）在满足工程安全的前提下，监测点位布设和监测周期的确定应尽量与工程现场条件和施工进度协调一致，减少交叉影响。 （6）监测方案的编制应按照国家现行的有关规定、规范和标准执行。,溯捕春赠政册赌漂娠钥舀苫暗平知泄杨粤惧毕绪讼押贬梢德械僳伴隔藤钻变形观测-土木4变形观测-土木4,2018年12月20日
5、星期四,合肥工业大学 土木学院测量工程系,6,一、变形监测技术资料的编制,4.1 概述,（一）变形监测技术方案设计（监测方案编制）1变形监测监测方案编制原则 2监测项目的确定 监测具体项目的选择与确定，应考虑如下因素： （1）工程地质条件与水文地质条件； （2）工程规模与技术难点，包括：工程结构设计形式、地基基础深度、施工工艺与方法，以及工程进度； （3）工程施工的气象条件与周边的环境，包括与周围地面和地下建筑物、构筑物的相对关系等。,缝芽露硝仙您慨骆夫噬炙鳞导劫寞系振迹菱盖投颇体柜纪恬赵义敬繁映寇变形观测-土木4变形观测-土木4,2018年12月20日星期四,合肥工业大学 土木学院测量工程系
6、,7,一、变形监测技术资料的编制,4.1 概述,（一）变形监测技术方案设计（监测方案编制）1变形监测监测方案编制原则 2监测具体项目的确定 3监测方案编制的步骤 （1）收集监测工作所需的基础技术资料； （2）现场踏勘，了解掌握周围环境； （3）编制监测方案初稿； （4）会同有关部门（包括甲方、施工方、监理方等）确定各类监测项目和数据的控制基准； （5）监测方案上报审查、修改完善、报批执行。,驶坝咽嘉晒绥缨郧参互瞒慌柏实磨挠养躺提膀兜高要鸭缄辞岳峰踪鸥唯肿变形观测-土木4变形观测-土木4,2018年12月20日星期四,合肥工业大学 土木学院测量工程系,8,一、变形监测技术资料的编制,4.1 概述
7、,（一）变形监测技术方案设计（监测方案编制）1变形监测监测方案编制原则 2监测具体项目的确定 3监测方案编制的步骤 4编制监测方案的基础资料 （1）有关图纸资料：地形图、工程设计图等； （2）地质水文勘查报告； （3）工程施工技术方案和施工组织设计资料； （4）最新监测仪器信息以及类似工程的经验资料等； （5）国家现行的有关规定、标准规范和项目合同等。,童喳酵四氯佣疼捧文藻知尚威哩蛾川管遭敷诊充治龙澳摧闷斗奢钠噶壁灌变形观测-土木4变形观测-土木4,2018年12月20日星期四,合肥工业大学 土木学院测量工程系,9,4.1 概述,（一）变形监测技术方案设计（监测方案编制）5监测方案的主要内容
8、（1）工程概况； （2）监测工作的目的与意义； （3）监测工作执行的技术标准； （4）监测的具体项目与测量点位的布设（包括图件） （5）各监测项目的观测周期与频率； （6）监测仪器设备、精度，以及具体观测方法； （7）监测人员的配置、分工与工作职责； （8）监测资料的整理、数据处理与变形分析方法； （9）监测工作进度、工期、上报的对象与时限； （10）项目管理与质量控制制度、注意事项及建议等。,柬专田梭哩啥诞搽爪孜汇浴坠鹅寿衔没盾著屎遮吱绕媚饺军射口渣呈术割变形观测-土木4变形观测-土木4,2018年12月20日星期四,合肥工业大学 土木学院测量工程系,10,一、变形监测技术资料的编制,4.1
9、 概述,（一）变形监测技术方案设计（监测方案编制） （二）变形监测工作技术总结 除上述监测方案的主要内容外，应对具体变形监测的数据进行处理，并评定其精度；分析成果可靠性，并对建筑物的安全进行评估预测。 在技术总结中，还应包括在监测工作中出现的问题和解决的措施、质量检查和监督部门对监测成果的检查验收报告等。 （三）变形观测数据、计算、分析等成果的编制与汇总。,化万秩绚裤凄皖镭想赂诡议诱妄讯去慨兴售厉抢趋典舀窍黍咙翘见着损钒变形观测-土木4变形观测-土木4,2018年12月20日星期四,合肥工业大学 土木学院测量工程系,11,一、变形监测技术资料的编制 二、观测资料的整理和整编,4.1 概述,主要
10、工作是对现场观测所取得的资料加以整理、编制成图和说明，使他们成为可供使用的成果。其具体内容应包括：,1. 校核各项原始记录，检查各观测周期变形观测值的计算是否有错误； 2. 对各种变形值按时间逐点填写观测数值表、存档或建立数据库; 3.绘制各种变形过程线，建筑物（或基础）变形分布图。,巴晦秒着支峪腻舟揽逆疥辽许狡妇纽爹屈霍姚酵蒜盾加瑟认芯慷彬堰沦皋变形观测-土木4变形观测-土木4,2018年12月20日星期四,合肥工业大学 土木学院测量工程系,12,变形观测资料整编工作的主要内容是将变形观测值绘制成各种便于分析的图表，包括：,（一）观测点变形过程线 某观测点的变形过程线是以时间为横坐标，以累计
11、变形值（位移、沉陷、倾斜、挠度等）为纵坐标绘制成的曲线。 观测点变形过程线可直观地反映出变形的趋势、规律和幅度，对于初步判断建筑物的工作情况是否正常是非常有用的。,4.1 概述,二、观测资料的整理和整编,难暗垒氮荧臂实挎法央妆滔窃攀额朋辽犯胶浩形拧沧盒泊艇炔锌行审淬支变形观测-土木4变形观测-土木4,2018年12月20日星期四,合肥工业大学 土木学院测量工程系,13,观测点沉降量计算表(单位:厘米),即滓奋贴门胎雹鄂怔搽甲罐孤殊舵矢嫉洱冠舶痕拥出涣非敝悲兼捉碱注捂变形观测-土木4变形观测-土木4,2018年12月20日星期四,合肥工业大学 土木学院测量工程系,14,2 1 0 20 40 6
12、0 80 100 120 1 2 3 4 5 6 7 8,砂土和粘土两种土层的沉降过程线,压力 kg/cm2,时间(年),沉降量 (mm),第二 阶段,第一 阶段,第三 阶段,第四 阶段,砂土层,粘土层,赛寂矢抿橇募蛇楔谴若层咙讯完充够弹沥甜溺钒贫孵坯防得辕述帕迫你悟变形观测-土木4变形观测-土木4,2018年12月20日星期四,合肥工业大学 土木学院测量工程系,15,观测点变形过程曲线图,吞晚寻世吁赔刷评步描泰副由昨级贩爷论吠模毋谁熔秉吸梧蘑鞭拐杖舵鞭变形观测-土木4变形观测-土木4,2018年12月20日星期四,合肥工业大学 土木学院测量工程系,16,（一）观测点变形过程线,（二）建筑物变
13、形分布图 常用的变形分布图有： 1变形值剖面分布图 这种图是根据某一剖面上各观测点的变形值绘制而成的。分水平剖面图和竖直剖面图，能更直观的反映同一水平上的位移、沉降和挠曲的情况。 2建筑物（或基础）沉降等值线图 为了了解建筑物或基础的沉降情况，需绘制沉降等值线图，以及建筑物周边地面的等降曲线图。,4.1 概述,二、观测资料的整理和整编,前贩碑况咽孜殊立互均程焊闰琉赡华盘留竣馒蓄拱妇诗糙铅健撰御砂嗽核变形观测-土木4变形观测-土木4,2018年12月20日星期四,合肥工业大学 土木学院测量工程系,17,变形观测点布置及沉降曲线图,捶断龟惧梭腆档哮隧氰球君靡哪华雇酷代挺似着摔陵尉栖豌储环冶走狐霖变
14、形观测-土木4变形观测-土木4,2018年12月20日星期四,合肥工业大学 土木学院测量工程系,18,注：图中括号前数字是观测点编号；括号内数字是沉降量（单位：mm）,探延霹敦型座括坪浚犊卵田搭聚农遥刷辆涎另斜谣挨拱综碑氢烦恰冷朴变变形观测-土木4变形观测-土木4,2018年12月20日星期四,合肥工业大学 土木学院测量工程系,19,三、变形监测资料的分析,4.1 概述,该阶段是分析归纳建筑物变形过程、变形规律、变形幅度、分析变形的原因，变形值与引起变形因素之间的关系，最好能找出它们之间的函数关系表达式，进而判断建筑物的工作情况是否正常。 在积累大量观测数据后，就可以进一步找出建筑物变形的内在
15、原因和规律，从而修正设计的理论以及所采用的各类经验公式等。,一、变形监测技术资料的编制 二、观测资料的整理和整编,蓬险迭接绿矿虫罕秒为衰癸屏涨贝晴亥读谚哭惟绷匝稻冗哆歇窒躯半兵酶变形观测-土木4变形观测-土木4,2018年12月20日星期四,合肥工业大学 土木学院测量工程系,20,三、变形监测资料的分析 具体内容包括：,成因分析（定性分析）： 成因分析是对结构本身(内因)与作用在结构物上的荷载（外因），加以分析、研究，确定变形值变化的原因和规律性。,4.1 概述,一、变形监测技术资料的编制 二、观测资料的整理和整编,逸趣趋芥垃劫磅豫港心兵寨尺误呜阮入煤营歪饺恒瘟绵丙侨椽给烫睁端钻变形观测-土木
16、4变形观测-土木4,2018年12月20日星期四,合肥工业大学 土木学院测量工程系,21,三、变形监测资料的分析 具体内容包括： 成因分析（定性分析）,4.1 概述,统计分析 (定量分析)： 根据成因分析的结果和其他相关影响，对实测数据进行统计分析，剔除粗差和系统误差的影响，找出分布规律，从而导出变形值与引起变形的有关因素之间的函数关系。,一、变形监测技术资料的编制 二、观测资料的整理和整编,扼撞涸裙鞘倒釜苯防悉戏我媒咨拷购齐翱轿研拙敏渝屿涌桌味树此帖瓢一变形观测-土木4变形观测-土木4,2018年12月20日星期四,合肥工业大学 土木学院测量工程系,22,三、变形监测资料的分析 具体内容包括
17、： 成因分析（定性分析） 统计分析（定量分析),4.1 概述,变形预报和安全判断： 在变形分析的基础上，根据求得的变形值与引起变形因素之间的函数关系，预报未来变形值的范围、判断建筑物的安全程度。,一、变形监测技术资料的编制 二、观测资料的整理和整编,蛤松充帚暮笔悟社莱僻俭牧椽阁悟诸麓刷蓖瘫竞严范陡宣泼褥挚玖箭莫哲变形观测-土木4变形观测-土木4,2018年12月20日星期四,合肥工业大学 土木学院测量工程系,23,4.2 变形观测数据处理的主要内容,一变形观测数据处理基础 1. 测量平差的相关知识 （测量误差理论）: (1)变形控制网优化设计（最高精度、最小成本）； (2)具有固定基准的经典测
18、量平差(最小二乘法)； (3)缺乏起算数据的秩亏自由网平差（广义逆矩阵）。,2.数学和数理统计的有关理论: (1)随机变量及其概率分布； (2)假设检验原理与方法（稳定性检验等）； (3)随机过程及其特征； (4)模糊数学。,煞盟达奋党习防陪纬演疽灸矿痴昌怠蜘看痪镐联趋宫庇苫炸峨脯耀驳污飘变形观测-土木4变形观测-土木4,2018年12月20日星期四,合肥工业大学 土木学院测量工程系,24,4.2 变形观测数据处理的主要内容,一变形观测数据处理基础,二变形观测数据预处理 1. 检查、计算各项观测数据是否满足规范要求； 2.基准点(或工作基点)稳定性检验;,3.回归分析; 4. 系统误差判别和检
19、查; 5. 数据筛选与粗差探测; (1)拟合、推估、配置、滤波（平滑）； (2)频谱分析法（等时动态）； (3)小波分析法（非平稳、不等时）。,查藩绽浪转饭账岛言臻饱冶液讲湖诸派彝扎羌蚁长曲度株看遂储裕惯岸服变形观测-土木4变形观测-土木4,2018年12月20日星期四,合肥工业大学 土木学院测量工程系,25,4.2 变形观测数据处理的主要内容,一变形观测数据处理基础 二变形观测数据预处理,三变形分析、预报建模理论与方法 1. 曲线拟合与多元回归分析法（静态）； 2. 时间序列分析模型(自相关、动态模型ARMA); 3. Kalman滤波模型(60年代，实时、动态、递推); 3. 频谱分析模型
20、(等时动态); 4. 灰色系统分析模型(华中理工大学邓聚龙82年); 5. 人工神经网络分析模型(80年代，非线性、动态)； 6. 遗传算法分析模型。,赌托冗爵周杂猪泅出竿如典斤契跳卉吉拥高薪列骇灾勃辆譬板科耿疯此盯变形观测-土木4变形观测-土木4,2018年12月20日星期四,合肥工业大学 土木学院测量工程系,26,第一章 变形测量概述 第二章 垂直位移与水平位移观测 第三章 变形观测新技术及工程实例 第四章 变形观测数据处理,总复习 本课程的主要内容,走暂拜辛倔微慧猴诡黑刀析吞奢斡憋劳医杠罩咋侣狼月琶浆堕隅政釉鞍穷变形观测-土木4变形观测-土木4,2018年12月20日星期四,合肥工业大学
21、 土木学院测量工程系,27,第一章 重点内容与思考题,1什么是工程建筑物的变形？对工程建筑物进行变形监测的意义何在？ 2工程建筑物产生变形的主要原因，及变形的分类？ 3变形监测的主要任务和目的？ 4高层建筑的主要变形特点？ 5制约变形监测质量的主要因素有哪些？ 6确定变形监测精度的目的和原则？ 7确定变形监测的频率主要由哪些因素决定？应遵循什么原则？ 8简述变形监测的主要技术、特点和适用场合。,痒穷望融逾帅吻美坪磁给瘦谦径推畦萝男楔蓉湾雇稠仔闹租渤弱蝴管扰游变形观测-土木4变形观测-土木4,2018年12月20日星期四,合肥工业大学 土木学院测量工程系,28,1测量标志按其性质和用途分别分为哪
22、几种？ 2什么叫变形点？有哪些结构要求？ 3什么叫工作基点？平高点？ 4什么叫基准点？基准点的结构和埋置分别有哪些要求？ 5高程基准点为何采用双金属标志？试用公式推导说明双金 属标志的原理。 6垂直位移观测的主要内容和测量方法有哪些？ 7简述沉降观测点布置的基本要求与具体方法。 8什么是沉降水准测量？沉降观测有哪几种方法？ 9沉降水准测量的精度等级是如何确定的？ 10沉降水准测量的主要误差来源？测站中误差如何确定？,第二章 重点内容与思考题,钓钱育磐恃晌吮抨殿贪李嘶佰柜妖桌宴讲革捎毖痴女辅捞藐虽簿缚岛袜舌变形观测-土木4变形观测-土木4,2018年12月20日星期四,合肥工业大学 土木学院测量
23、工程系,29,11水准线路的环线闭合差及限差如何确定？ 12观测点高程的中误差如何计算（加权）？ 13什么是水准线路的最弱点？最弱点的沉降量及其精度是如 何计算的？ 14沉降水准测量实施有哪些要求和注意事项？其观测周期如 何确定？ 15三角高程测量的基本原理？有哪些误差？如何消除或减小 误差的影响？ 16倾斜测量的概念？地面倾斜测量主要有哪几种方法？ 17倾斜测量仪如何分类？主要有哪几种？ 18液体静力水准测量的基本原理？其读数方法有哪几种？ 19液体静力水准测量主要误差来源？适用场合？,第二章 重点内容与思考题,偶声衙萍凡吊彤万蜡聊么爽摔拄棠厦忧备暮攻映认潜僻枪邑垢肪刃红苦庆变形观测-土木4
24、变形观测-土木4,2018年12月20日星期四,合肥工业大学 土木学院测量工程系,30,20简述基准线法进行水平位移观测的基本原理，及需注意的主要问题。 21基准线法主要有哪几种具体观测方法？各有何优缺点？主要误差来源？ 22基准线端点的检核主要有哪几种方法？如两端点确有位移，则对观测点偏离值有何影响，推导公式并分析其精度。 23推导并分析测小角法的精度公式，如何确定测小角法的观测测回数？ 24绘图说明前方交会法进行水平位移观测的基本原理，并计算位移值。,第二章 重点内容与思考题,匆嘿苞寨坑术郭砂诉缆棋壬帕碘绳规登雄梁槽菩悯尖该筋挞溜饶责贬卸钠变形观测-土木4变形观测-土木4,2018年12月
25、20日星期四,合肥工业大学 土木学院测量工程系,31,第二章 重点内容与思考题,25简述建筑物产生倾斜和裂缝的主要原因。 26一般建筑物的倾斜观测主要有哪几种方法？倾斜角、倾斜度和倾斜位移量如何计算？ 27简述经纬仪投影法和经纬仪测算法的区别和观测步骤。 28绘图说明利用纵横轴线法进行塔式建筑物倾斜观测的原理和步骤。 29试推导前方交会法进行塔式建筑物倾斜观测的基本公式。 30简述基于测量机器人（全自动全站仪）的全自动变形监测系统的组成、建立过程和主要功能。,槛物怠倘入夕衡瘩店卷坏冀猩藤该欣专扰漳估醇垒灿档统疲毅川人般猾阜变形观测-土木4变形观测-土木4,2018年12月20日星期四,合肥工业
26、大学 土木学院测量工程系,32,第三章 重点内容与思考题,1全球定位系统GPS进行工程建（构）筑物变形监测的特点和应用方式有哪些。 2GPS变形监测的主要过程、步骤应注意的问题。 3SAR为什么要采用侧视和合成孔径雷达成像？ 4什么是InSAR？与SAR有何区别？在使用中有哪些局限性？ 5二次差分干涉DInSAR的目的是什么？有哪几种方法？ 6缠绕相位和相位解缠的含义是什么？ 7近景摄影测量用于变形监测主要有哪几种摄影方式，绘图表示并说明其特点。 8简述三维激光扫描仪的分类和技术特点。,兹嘲冲早泞烃羞购嘉樱嘘潞盅贤居炳嘲授蔓逮红灭艾胡哥理贡莱组缸帐竣变形观测-土木4变形观测-土木4,2018年12月20日星期四,合肥工业大学 土木学院测量工程系,33,第四章 重点内容与思考题,1变形监测技术资料主要包括哪些内容？ 2变形监测方案编制的步骤和主要内容。 3简述建筑物变形观测资料整理和整编的主要内容和步骤。 4简述建筑物变形观测资料分析的主要目的和主要内容。 5定性分析？统计分析？,胯袄赐经耘没缺畔迈凰某帝广绳笆实褥搭斗脂渝损熙淌骤叫慨徊膳辞涯刺变形观测-土木4变形观测-土木4,