變形監(jiān)測

1、1.變形監(jiān)測:是對被監(jiān)測的對象或物體（簡稱變形體）進(jìn)行測量以確定其空間位置及內(nèi)部形態(tài)隨時間的變化特征。變形監(jiān)測又稱變形測量或變形觀測。2.變形監(jiān)測目的與意義：分析和評價建筑物的安全狀態(tài)；驗證設(shè)計參數(shù)；反饋設(shè)計施工質(zhì)量；研究正常的變形規(guī)律和預(yù)報變形的方法3.變形的分類：1）全球性變形監(jiān)測研究：地級移動監(jiān)測，地級板塊運(yùn)動監(jiān)測，地球旋轉(zhuǎn)速率變化；2）區(qū)域性變形監(jiān)測研究：地球形變監(jiān)測，城市地面沉降變形監(jiān)測；3）工程及局部變形監(jiān)測研究：工程建筑物

2、變形監(jiān)測，滑坡體，地下開采，開挖引起的變形4.測繪發(fā)展史：1）甚長基線干涉測量2）衛(wèi)星激光測距3）GNSS4）衛(wèi)星重力探測技術(shù)（衛(wèi)星測高，衛(wèi)星跟蹤，衛(wèi)星重力梯度測量）5）合成空孔徑雷達(dá)干涉測量6）攝影測量方法7）三維激光掃描儀8）專門測量方法：短距離測量，準(zhǔn)直測量，鉛直測量，靜力液體測量，振動擺動測量，撓度測量，應(yīng)變測量，傾斜測量；9）常規(guī)大地測量：經(jīng)緯儀測距，全站儀測距，水準(zhǔn)儀測量；測量四化：自動化，信息化，智能化，網(wǎng)絡(luò)化5.變形監(jiān)測

3、的主要內(nèi)容：監(jiān)測方法（技術(shù)），物理量（監(jiān)測內(nèi)容），現(xiàn)場巡視，環(huán)境量監(jiān)測，位移監(jiān)測（沉降監(jiān)測，水平位移監(jiān)測，撓度監(jiān)測，裂縫監(jiān)測），滲流監(jiān)測，應(yīng)力、應(yīng)變監(jiān)測（傳感器），周邊監(jiān)測變形監(jiān)測的精度:根據(jù)規(guī)范，觀測的中誤差應(yīng)小于允許變形值的110~1206.變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理及災(zāi)害預(yù)報的一般過程（主要內(nèi)容）（一）變形監(jiān)測的工程設(shè)計工程概況，目的，精度，周期，工程技術(shù)規(guī)范，選擇監(jiān)測方法和主要監(jiān)測內(nèi)容，監(jiān)測的可行性和先進(jìn)性，埋點（基準(zhǔn)點，工作點，監(jiān)測點）

4、（二）數(shù)據(jù)采集及預(yù)處理:監(jiān)測儀器（傳感器）――物聯(lián)網(wǎng)――平差方法，小波分析――（點的穩(wěn)定性進(jìn)行檢驗；剔除誤差數(shù)據(jù)，去噪；差補(bǔ)，擬合；平滑）1幾何分析（大小，形態(tài)，位置的分析）2物理解釋（建模）(1)回歸分析（一元線性回歸）xy；（多元線性回歸）x1x2x3y；（逐步回歸分析）（2）灰色系統(tǒng)的分析模型（系統(tǒng)論，信息論，控制論）：數(shù)據(jù)量少，信息安全情況（大數(shù)據(jù)）――規(guī)律（3）時間序列分析模型（時間變形）（4）小波分析（小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；小波模糊

5、數(shù)學(xué)；小波建線算法）（5）HHT（振動信息）（四）變形分析的預(yù)報和預(yù)警，分析及提出防治措施（破壞及不穩(wěn)定的允許值）7.監(jiān)測方案（監(jiān)測系統(tǒng)）設(shè)計:A設(shè)計原則：（1）適地制宜地選擇監(jiān)測方案，人工監(jiān)測與自動監(jiān)測相結(jié)合；（2）監(jiān)測儀器精度滿足要求，可靠性強(qiáng)，牢固性好；（3）監(jiān)測點不宜過多（監(jiān)測點成線分布），布點充分考慮變形體結(jié)構(gòu)重垂力方向或最大撓度方向（經(jīng)驗）；（4）監(jiān)測方案要進(jìn)行優(yōu)化和比較驗證工作，保證監(jiān)測方案在技術(shù)上有保障，經(jīng)濟(jì)上可行，數(shù)據(jù)

6、可靠，符合實際工程需求B變形監(jiān)測五固定原則：三點固定（基準(zhǔn)點，工作點，變形監(jiān)測點）；觀測路線和觀測方法固定；儀器和設(shè)備固定；觀測人員固定；觀測條件和環(huán)境一致C監(jiān)測內(nèi)容:根據(jù)監(jiān)測需要和目的來確定D儀器和方法選擇：符合精度要求；適合周圍的環(huán)境條件；有足夠的量程；光學(xué)機(jī)械電子；靜態(tài)觀測和動態(tài)觀測相結(jié)合（RTK）E精度確定：允許變形值0.1~0.05（1）典型精度1mm（2）特殊工程0.1mm（3）滑坡10――50mmF.變形監(jiān)測點的分類及每類

7、要求1）基準(zhǔn)點：埋設(shè)再穩(wěn)固的基巖上或變形區(qū)外，盡可能長期保存。每個工程一般應(yīng)建立3個基準(zhǔn)點，以便相互校核，確保坐標(biāo)系統(tǒng)的一致。當(dāng)確認(rèn)基準(zhǔn)點穩(wěn)定可靠時，也可以少于3個，應(yīng)進(jìn)行定期觀測。2）工作點：埋設(shè)再被研究對象附近，要求在觀測期間保持點位的穩(wěn)定，其點位由基準(zhǔn)點定期監(jiān)測。3）變形觀測點：埋設(shè)再建筑物內(nèi)部，0變形呢監(jiān)測點標(biāo)石埋設(shè)后，應(yīng)在其穩(wěn)定后方可開始觀測。穩(wěn)定期一般不宜少于15天。G.變形監(jiān)測網(wǎng)a依據(jù)變形體大?。簠⒖季W(wǎng)，絕對網(wǎng)和相對網(wǎng)，平

8、面網(wǎng)和高程網(wǎng)；b經(jīng)典（傳統(tǒng)）大地測量：GPS網(wǎng)，導(dǎo)線網(wǎng)，邊角網(wǎng)H.監(jiān)測周期與頻率I.監(jiān)測的預(yù)警（預(yù)報）：臨界值和允許變形量，單位時間內(nèi)的允許變形量(規(guī)范，規(guī)程，工程類比)8.變形網(wǎng)的設(shè)計（導(dǎo)線網(wǎng)，邊角網(wǎng)（測邊網(wǎng)），測角網(wǎng)，混合網(wǎng)，GPS網(wǎng)）（1）設(shè)計網(wǎng)的原則：a是獨立控制網(wǎng)；b基準(zhǔn)點在變形區(qū)外，處在變形網(wǎng)邊緣；c網(wǎng)形與變形體形狀相適應(yīng)；d重點部位的精度應(yīng)高些有一些側(cè)重；e由于邊長短，盡可能減少測站點和目標(biāo)點對中誤差；f觀測部位上應(yīng)有強(qiáng)制

9、對中裝置（2）與普遍工程測量網(wǎng)的區(qū)別:a布網(wǎng)的目的不同；b布網(wǎng)的原則不同；c網(wǎng)的多余觀測不同；d網(wǎng)的邊長短，精度高（幾百米到1km，按國家一、二等精度觀測）（3）變形監(jiān)測網(wǎng)的優(yōu)化:設(shè)計質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn):精度，靈敏度，可靠性，經(jīng)濟(jì)性a精度指標(biāo)：E（L）=AXD（L）=σ02Q=σ02P1平差結(jié)果:X=(ATPA)ATPLDXX=σ02QXX=σ03(ATPA)1QXX或DXX反映全部精度信息，可稱為控制網(wǎng)的精度矩陣。?整體精度某些特征：行列式，跡

10、，特征性，奇異值，范數(shù)；對非負(fù)定陣，用λ值判定（3）A標(biāo)準(zhǔn)：DXX跡，反應(yīng)點誤差大小，跡最小，網(wǎng)優(yōu)D標(biāo)準(zhǔn)：E標(biāo)準(zhǔn)：S標(biāo)準(zhǔn)：C標(biāo)準(zhǔn)：?局部精度：特征向量（誤差橢圓長半軸）方向：通過和可得到一些精度指標(biāo)，單個坐標(biāo)未知點的精度?準(zhǔn)則矩陣點位精度：b.可靠性指標(biāo)：內(nèi)可靠性：平差或統(tǒng)計檢驗發(fā)現(xiàn)粗差能力；外可靠性：指未發(fā)現(xiàn)的粗差對平差結(jié)果的影響?多余觀測分量?內(nèi)部可靠性?外部可靠性法方程：ATPAX=ATPL求未知數(shù)X=N1ATPL其余平差值單位權(quán)

11、方差值為：為了求唯一解，可增加約束條件：a，普通秩虧自由網(wǎng)平差XX=min；b擬穩(wěn)平差(對未知參數(shù)分兩類)x1非擬穩(wěn)點未知數(shù)，x2擬穩(wěn)點未知數(shù)，有x2x2=min；c加權(quán)秩虧網(wǎng)平差xPTTTx=minX31.秩虧網(wǎng)秩虧數(shù)：水準(zhǔn)網(wǎng)1；二維網(wǎng)：測角網(wǎng)4，其他3；三維網(wǎng)：測角網(wǎng)7，其他632.變形監(jiān)測數(shù)據(jù)去噪（小波分析去噪）：基本模型s（n）=f（n）e（i）監(jiān)測數(shù)據(jù)=變形數(shù)據(jù)隨機(jī)噪聲35.變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)取舍；數(shù)據(jù)濾波；插值和擬合；小

12、波分析；數(shù)據(jù)平差：自由網(wǎng)平差，秩虧自由網(wǎng)平差，擬穩(wěn)平差；參考點穩(wěn)定性判斷；數(shù)據(jù)檢驗：限差檢驗，物理規(guī)律；統(tǒng)計檢驗：相關(guān)性檢驗，一致性檢驗36.變形分析的任務(wù)：是根據(jù)具有一定精度的觀測資料，經(jīng)過數(shù)學(xué)上的合理處理，從而尋找出建筑物變形在空間的分布情況及其在時間上的發(fā)展規(guī)律性，掌握變形量與各種內(nèi)、外因素的關(guān)系，確定出建筑物變形中正常和異常的范圍，防止變形朝不安全的方向發(fā)展。37.變形分析模型：建立變形影響的因素和變化量之間的對應(yīng)函數(shù)關(guān)系和過程

13、，叫變形分析模型。38.回歸分析法：從數(shù)理統(tǒng)計的理論出發(fā)，對建筑物的變形量與各種作用因素的關(guān)系，在進(jìn)行了大量的實驗和觀測后，尋找它們之間的規(guī)律性，這種處理變形監(jiān)測資料的方法叫回歸分析。39.統(tǒng)計分析方法：通過數(shù)理統(tǒng)計的方法來建立回歸分析方法：一元線性回歸，多元線性回歸方法，逐步回歸分析方法；通過系統(tǒng)論的方法建立模型：黑箱系統(tǒng)，白箱系統(tǒng)，灰箱系統(tǒng)40.時間序列分析模型的特點：具有時間先后順序的觀測數(shù)據(jù)序列，數(shù)據(jù)之間具有相關(guān)性，具有動態(tài)連續(xù)

14、觀測數(shù)據(jù)，應(yīng)具有等時間間隔的觀測數(shù)據(jù)41.ARMA模型數(shù)據(jù)序列要求：平穩(wěn)，正態(tài)，零均值〔Xt〕(6)42.ARMA模型建立的一般步驟1）數(shù)據(jù)獲取與預(yù)處理：剔除，檢驗，插補(bǔ)，趨勢性分析，相關(guān)性分析等2）模型結(jié)構(gòu)選擇：ARMA（nm）模型類別，模型階次。Box法運(yùn)用自相關(guān)分析法來判定模型的類別，階次，DDS法則用統(tǒng)一的模型結(jié)構(gòu)（2n2n1）進(jìn)行處理。3）確定模型結(jié)構(gòu)：（2）4）計算模型參數(shù)：5）模型適用性檢驗（最優(yōu)，最佳模型）：a誤差，新樣

15、本檢驗b靈敏性（周期性，顯著性）；6）得到模型43.ARMA的Box建模方法（BJ法）：自相關(guān)函數(shù)和偏自相關(guān)函數(shù)（7）44.變形監(jiān)測數(shù)學(xué)模型：表示建筑物的變形與產(chǎn)生變形的各因素之間的關(guān)系的函數(shù)，稱為變形監(jiān)測數(shù)學(xué)模型。45.變形監(jiān)測數(shù)學(xué)模型分類；統(tǒng)計分析模型、確定性模型、混合模型、灰色系統(tǒng)分析模型、時間序列分析模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型46.灰色系統(tǒng)：信息不完全的系統(tǒng)成為灰色系統(tǒng)。信息不完全指：系統(tǒng)因素不完全明確；因素關(guān)系不完全清楚；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不完