變形監(jiān)測(cè)

1、1.變形監(jiān)測(cè):是對(duì)被監(jiān)測(cè)的對(duì)象或物體（簡(jiǎn)稱變形體）進(jìn)行測(cè)量以確定其空間位置及內(nèi)部形態(tài)隨時(shí)間的變化特征。變形監(jiān)測(cè)又稱變形測(cè)量或變形觀測(cè)。2.變形監(jiān)測(cè)目的與意義：分析和評(píng)價(jià)建筑物的安全狀態(tài)；驗(yàn)證設(shè)計(jì)參數(shù)；反饋設(shè)計(jì)施工質(zhì)量；研究正常的變形規(guī)律和預(yù)報(bào)變形的方法3.變形的分類：1）全球性變形監(jiān)測(cè)研究：地級(jí)移動(dòng)監(jiān)測(cè)，地級(jí)板塊運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)，地球旋轉(zhuǎn)速率變化；2）區(qū)域性變形監(jiān)測(cè)研究：地球形變監(jiān)測(cè)，城市地面沉降變形監(jiān)測(cè)；3）工程及局部變形監(jiān)測(cè)研究：工程建筑物

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

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

4、（二）數(shù)據(jù)采集及預(yù)處理:監(jiān)測(cè)儀器（傳感器）――物聯(lián)網(wǎng)――平差方法，小波分析――（點(diǎn)的穩(wěn)定性進(jìn)行檢驗(yàn)；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(shí)間序列分析模型（時(shí)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(dòng)信息）（四）變形分析的預(yù)報(bào)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(cè)方案（監(jiān)測(cè)系統(tǒng)）設(shè)計(jì):A設(shè)計(jì)原則：（1）適地制宜地選擇監(jiān)測(cè)方案，人工監(jiān)測(cè)與自動(dòng)監(jiān)測(cè)相結(jié)合；（2）監(jiān)測(cè)儀器精度滿足要求，可靠性強(qiáng)，牢固性好；（3）監(jiān)測(cè)點(diǎn)不宜過多（監(jiān)測(cè)點(diǎn)成線分布），布點(diǎn)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(yàn)）；（4）監(jiān)測(cè)方案要進(jìn)行優(yōu)化和比較驗(yàn)證工作，保證監(jiān)測(cè)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(shí)際工程需求B變形監(jiān)測(cè)五固定原則：三點(diǎn)固定（基準(zhǔn)點(diǎn)，工作點(diǎn)，變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)）；觀測(cè)路線和觀測(cè)方法固定；儀器和設(shè)備固定；觀測(cè)人員固定；觀測(cè)條件和環(huán)境一致C監(jiān)測(cè)內(nèi)容:根據(jù)監(jiān)測(cè)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(cè)和動(dòng)態(tài)觀測(cè)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(cè)點(diǎn)的分類及每類

7、要求1）基準(zhǔn)點(diǎn)：埋設(shè)再穩(wěn)固的基巖上或變形區(qū)外，盡可能長(zhǎng)期保存。每個(gè)工程一般應(yīng)建立3個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，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(diǎn)穩(wěn)定可靠時(shí)，也可以少于3個(gè)，應(yīng)進(jìn)行定期觀測(cè)。2）工作點(diǎn)：埋設(shè)再被研究對(duì)象附近，要求在觀測(cè)期間保持點(diǎn)位的穩(wěn)定，其點(diǎn)位由基準(zhǔn)點(diǎn)定期監(jiān)測(cè)。3）變形觀測(cè)點(diǎn)：埋設(shè)再建筑物內(nèi)部，0變形呢監(jiān)測(cè)點(diǎn)標(biāo)石埋設(shè)后，應(yīng)在其穩(wěn)定后方可開始觀測(cè)。穩(wěn)定期一般不宜少于15天。G.變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)a依據(jù)變形體大?。簠⒖季W(wǎng)，絕對(duì)網(wǎng)和相對(duì)網(wǎng)，平

8、面網(wǎng)和高程網(wǎng)；b經(jīng)典（傳統(tǒng)）大地測(cè)量：GPS網(wǎng)，導(dǎo)線網(wǎng)，邊角網(wǎng)H.監(jiān)測(cè)周期與頻率I.監(jiān)測(cè)的預(yù)警（預(yù)報(bào)）：臨界值和允許變形量，單位時(shí)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(jì)（導(dǎo)線網(wǎng)，邊角網(wǎng)（測(cè)邊網(wǎng)），測(cè)角網(wǎng)，混合網(wǎng)，GPS網(wǎng)）（1）設(shè)計(jì)網(wǎng)的原則：a是獨(dú)立控制網(wǎng)；b基準(zhǔn)點(diǎn)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(diǎn)部位的精度應(yīng)高些有一些側(cè)重；e由于邊長(zhǎng)短，盡可能減少測(cè)站點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)對(duì)中誤差；f觀測(cè)部位上應(yīng)有強(qiáng)制

9、對(duì)中裝置（2）與普遍工程測(cè)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(cè)不同；d網(wǎng)的邊長(zhǎng)短，精度高（幾百米到1km，按國(guó)家一、二等精度觀測(cè)）（3）變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)的優(yōu)化:設(shè)計(jì)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(duì)非負(fù)定陣，用λ值判定（3）A標(biāo)準(zhǔn)：DXX跡，反應(yīng)點(diǎn)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(zhǎng)半軸）方向：通過和可得到一些精度指標(biāo)，單個(gè)坐標(biāo)未知點(diǎn)的精度?準(zhǔn)則矩陣點(diǎn)位精度：b.可靠性指標(biāo)：內(nèi)可靠性：平差或統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)粗差能力；外可靠性：指未發(fā)現(xiàn)的粗差對(duì)平差結(jié)果的影響?多余觀測(cè)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(duì)未知參數(shù)分兩類)x1非擬穩(wěn)點(diǎn)未知數(shù)，x2擬穩(wěn)點(diǎn)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(cè)角網(wǎng)4，其他3；三維網(wǎng)：測(cè)角網(wǎng)7，其他632.變形監(jiān)測(cè)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(cè)數(shù)據(jù)=變形數(shù)據(jù)隨機(jī)噪聲35.變形監(jiān)測(cè)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(diǎn)穩(wěn)定性判斷；數(shù)據(jù)檢驗(yàn)：限差檢驗(yàn)，物理規(guī)律；統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)：相關(guān)性檢驗(yàn)，一致性檢驗(yàn)36.變形分析的任務(wù)：是根據(jù)具有一定精度的觀測(cè)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(shí)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(duì)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(jì)的理論出發(fā)，對(duì)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(shí)驗(yàn)和觀測(cè)后，尋找它們之間的規(guī)律性，這種處理變形監(jiān)測(cè)資料的方法叫回歸分析。39.統(tǒng)計(jì)分析方法：通過數(shù)理統(tǒng)計(jì)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(shí)間序列分析模型的特點(diǎn)：具有時(shí)間先后順序的觀測(cè)數(shù)據(jù)序列，數(shù)據(jù)之間具有相關(guān)性，具有動(dòng)態(tài)連續(xù)

14、觀測(cè)數(shù)據(jù)，應(yīng)具有等時(shí)間間隔的觀測(cè)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(yàn)，插補(bǔ)，趨勢(shì)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(jì)算模型參數(shù)：5）模型適用性檢驗(yàn)（最優(yōu)，最佳模型）：a誤差，新樣

15、本檢驗(yàn)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(cè)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(cè)數(shù)學(xué)模型。45.變形監(jiān)測(cè)數(shù)學(xué)模型分類；統(tǒng)計(jì)分析模型、確定性模型、混合模型、灰色系統(tǒng)分析模型、時(shí)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