變形：

變形是物體在外來因素作用下產(chǎn)生的形狀、大小及位置的變化（隨時間域和空間域的變化），它是自然界普遍存在的現(xiàn)象。

變形體：

一般包括工程建筑物、構筑物、大型機械設備以及其他自然和人工對象等。

變形監(jiān)測：

變形監(jiān)測就是利用專用的儀器和方法對變形體的變形現(xiàn)象進行持續(xù)觀測，對變形體變形性態(tài)進行分析，對變形體變形的空間狀態(tài)和時間特征進行預測等所開展的各項工作。變形監(jiān)測又稱為變形測量或變形觀測。

變形監(jiān)測的任務（變形監(jiān)測的目的和意義）：

①分析和評價建筑物的安全狀態(tài)；

②驗證設計參數(shù)；

③反饋設計及施工質(zhì)量；

④研究正常的變形規(guī)律和預報變形的方法。

變形過程線：

某觀測點的變形過程線是以時間為橫坐標，以累積變形值(位移、沉陷、傾斜和撓度等）為縱坐標繪制而成的曲線。

基準點：

認為在變形監(jiān)測過程中坐標不會發(fā)生變化且坐標已知的點稱之為基準點。

工作基點：

起過渡作用，便于測量工作，且在一定時間內(nèi)認為坐標不發(fā)生變化的點稱之為工作基點。

觀測點：

位于變形體上的坐標會發(fā)生變化的點稱之為觀測點。

變形監(jiān)測方案的主要內(nèi)容（1）：

①監(jiān)測內(nèi)容：
需根據(jù)監(jiān)測對象的本身性質(zhì)和周圍環(huán)境來確定，為達到保障監(jiān)測對象的安全、了解其變形規(guī)律的目的，要求監(jiān)測內(nèi)容的選取有明確的針對性，既要有重點，又要全面考慮。總的來說可分為現(xiàn)場巡視、沉降觀測、位移觀測、傾斜觀測、裂縫觀測、撓度觀測、滲流量觀測、應力觀測、日照變形觀測、風振觀測等。

②監(jiān)測精度、儀器和方法：
變形觀測要求精度高，典型精度要求為絕對精度1 mm或相對精度10^(-6)。精度要求過高會使測量工作變得非常復雜，費用時間都會成倍增加；而精度定得太低又會使變形分析變得非常困難，觀測結(jié)果誤差大，有時甚至會得出錯誤的結(jié)論。

不同類型的建筑物，變形觀測的精度要求差別較大。對于同類建筑物，根據(jù)其結(jié)構、形狀、地質(zhì)條件、周圍環(huán)境不同，要求的精度也有很大差異。即使同一建筑物，不同部位的精度要求也有很大區(qū)別。

根據(jù)監(jiān)測項目的特點、精度要求、變形速率以及監(jiān)測體的安全性等指標來選擇不同的監(jiān)測方法，也可同時采用多種方法進行監(jiān)測。通過內(nèi)外結(jié)合的觀測手段更能合理分析表現(xiàn)情況。

③監(jiān)測部位和測點布置：
一般要在變形體的特征部位埋設變形監(jiān)測標志，在變形影響范圍之外埋設測量基準點，定期觀測測量標志相對于基準點的變形量。點位布置必須安全、可靠，布局合理，重點突出，并能滿足監(jiān)測設計及精度要求，便于長期監(jiān)測。測量點一般分為基準點、工作基點和變形觀測點3類。

④監(jiān)測周期和監(jiān)測頻率：
變形監(jiān)測周期，即完成一個周期的變形觀測工作所需的時間，它與工程大小、測點所在位置的重要性、觀測目的以及觀測1次所需時間的長短有關。不同周期觀測時，宜采用相同的觀測網(wǎng)形、觀測路線和觀測方法，并使用同一測量儀器和設備。

變形監(jiān)測頻率的大小應以能系統(tǒng)地反映監(jiān)測對象的變形規(guī)律且不遺漏其變化時刻為原則，并綜合考慮單位時間內(nèi)的變形大小、變形特征、觀測精度要求及外界因素影響情況。應特別重視第一次觀測的質(zhì)量，首次(即零周期)觀測應連續(xù)進行兩次獨立觀測，并取觀測結(jié)果的平均值作為變形測量初始值。

⑤儀器設備及檢定要求：根據(jù)項目的要求進行儀器設備的挑選以及檢定。

⑥觀測與數(shù)據(jù)處理方式：按對應的觀測工作程序進行。

⑦提交的成果內(nèi)容：
a.監(jiān)測方案的實施；
b.監(jiān)測儀器的型號、規(guī)格和標定資料；
c.監(jiān)測各階段的原始資料和應力、應變曲線圖；
d.數(shù)據(jù)整理和監(jiān)測結(jié)果的評述；
e.竣工后的監(jiān)測結(jié)果分析。

變形監(jiān)測方案的主要內(nèi)容（2）：

①監(jiān)測內(nèi)容：需根據(jù)監(jiān)測對象的本身性質(zhì)和周圍環(huán)境來確定，為大到保障監(jiān)測對象的安全、了解其變形規(guī)律的目的，要求監(jiān)測內(nèi)容的選取有明確的針對性，既要有重點，又要全面考慮。

②監(jiān)測精度、儀器和方法：變形觀測要求精度高，精度需根據(jù)具體建筑物確定，過高過低都有影響，也應根據(jù)監(jiān)測項目的特點、精度要求、變形速率以及監(jiān)測體的安全性等指標，確定監(jiān)測的儀器和方法。

③監(jiān)測部位和測點布置：用測量儀器進行變形觀測，一般要在變形體的特征部位埋設變形監(jiān)測標志，在變形影響范圍之外設測量基準點，定期觀測。

④監(jiān)測周期和監(jiān)測頻率：監(jiān)測周期與工程大小、測點所在位置的重要性、觀測目的以及觀測一次所需時間的長短有關，監(jiān)測頻率與變形的大小、速度以及觀測目的來確定。

⑤儀器設備及檢定要求：根據(jù)項目的要求進行儀器設備的挑選以及檢定。

⑥觀測與數(shù)據(jù)處理方法：按對應的觀測工作程序進行。

⑦提交的成果內(nèi)容：監(jiān)測單位根據(jù)業(yè)主和監(jiān)理的要求及時提供監(jiān)測資料，在現(xiàn)場監(jiān)測工作完成后一個月提交。

監(jiān)測資料檢核的方法：

檢核監(jiān)測資料的方法很多，應依據(jù)實際觀測情況而定，包括野外檢核和室內(nèi)檢核。

①原始記錄的校核，檢查各次變形值的計算是否有誤?？赏ㄟ^不同方法的驗算、不同人員的重復計算來消除監(jiān)測資料中可能存在的錯誤。

②原始資料的統(tǒng)計分析。采用統(tǒng)計方法進行粗差檢驗。

③原始實測值的邏輯分析。根據(jù)監(jiān)測點內(nèi)在的物理意義來分析原始實測值的可靠性，主要用于工程建筑物變形的原始實測值，一般進行一致性分析和相關性分析。

監(jiān)測資料的整編：

對監(jiān)測資料進行匯集、審核、整理、編排，使之集中化、系統(tǒng)化、規(guī)格化和圖表化，并刊印成冊的過程稱之為“監(jiān)測資料的整編”，監(jiān)測資料的整編工作分為平時整編、定期整編和監(jiān)測資料整編后的刊印。

平時整編：

①收集各種資料，適時檢查觀測項目原始觀測數(shù)據(jù)正確性、準確性和完整性；

②及時進行各觀測量的計(換)算，填寫數(shù)據(jù)記錄表；

③隨時繪制觀測量過程曲線圖，考察和判斷觀測值的變化趨勢；

④隨時整理巡視檢查記錄，確保資料的連續(xù)性。

定期整編：

①匯集工程基本情況、監(jiān)測系統(tǒng)布置和相關考證資料、各次巡查記錄資料、有關的報告和文件；

②對整編時段內(nèi)的監(jiān)測成果按時序進行列表統(tǒng)計和校對；

③根據(jù)監(jiān)測結(jié)果統(tǒng)計資料繪制各監(jiān)測點各向位移在時間和空間上的分布特征圖,并繪制與影響因素有關的相關圖；

④分析各觀測物理量的變化規(guī)律與影響因素。

監(jiān)測資料整編后的刊印：

編排順序一般為：封面→目錄→整編說明→工程概況→考證資料→巡視檢查資料→觀測資料→分析成果→封底。

整編監(jiān)測資料的目的：

便于應用分析，向需用單位提供資料和歸檔保存。

整編監(jiān)測資料的方法：

通常是在平時對資料已有計算、校核甚至分析的基礎上，按規(guī)定及時對整編年份內(nèi)的所有監(jiān)測資料進行整編。

監(jiān)測資料的管理：

目前利用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)已成為監(jiān)測資料管理的主要方式。

變形監(jiān)測的內(nèi)容：

①工業(yè)與民用建筑監(jiān)測；

②高層建筑監(jiān)測；

③橋梁監(jiān)測；

④水工建筑物變形監(jiān)測；

⑤礦區(qū)巖層與地表移動監(jiān)測；

⑥古文物的保護監(jiān)測；

⑦地下工程變形監(jiān)測；

⑧工業(yè)企業(yè)、科學試驗設施與軍事設施中的各種工藝設備、導軌等的監(jiān)測；

⑨地面沉降監(jiān)測。

變形監(jiān)測的特點：

①變形監(jiān)測需要進行重復觀測。

②變形監(jiān)測精度要求高。

③變形監(jiān)測是多種測繪技術的綜合應用。

④變形監(jiān)測網(wǎng)側(cè)重于研究變形點位的變化。

變形監(jiān)測技術及其特點：

①邊角網(wǎng)法的特點：

常規(guī)大地測量方法的特點是觀測所需時間長，勞動強度高，觀測精度受到觀測條件的影響較多，不能實現(xiàn)自動化觀測；測量機器人技術的特點是可以實現(xiàn)測量的全自動化，并可以對成百上千各目標作持續(xù)的、全天候的重復觀測，而且精度可達0.1mm。

②基準線測量法的特點：

特別適用于直線形建筑物（如直線形大壩等）的水平位移監(jiān)測。

③GPS變形監(jiān)測技術的特點：

GPS自動化監(jiān)測系統(tǒng)具有速度快、全天候觀測、測點間無需通視、自動化程度高等優(yōu)點，能對各監(jiān)測點進行同步變形監(jiān)測，并實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理、分析、顯示、存儲等的一體化和自動化，測量精度可達0.1mm。

④3D激光掃描技術的特點：

可以快速、大量、高精度地獲取空間點位及其變化信息。

⑤攝影測量方法的特點：

測量精度相對較低，但是采用攝影測量方法可以全面采集變形體變形的特征信息，具有快速、直觀、全面的特點。

⑥光纖傳感檢測技術的特點：

將傳感器和數(shù)據(jù)通道集為一體，便于組層要測系統(tǒng)，實現(xiàn)在線分布式檢測；測量對象廣泛，適用于各種物理量的觀測；體積小、質(zhì)量輕、非電連接無機械活動件、不影響埋設點特性；靈敏度高，可遠距測量；耐水性、電絕緣好、耐腐蝕、抗電磁干擾；頻帶寬，有利于超高速測量。

⑦衛(wèi)星遙測技術的特點：

可從包含目標區(qū)域地形和形變等信息的一幅或多幅干涉紋圖中提取地面目標的微小形變信息，主要用于對DEM修測和精化、地殼形變監(jiān)測、地震變形監(jiān)測、地面沉降監(jiān)測及滑坡監(jiān)測等，監(jiān)測精度可達1cm甚至1mm。

變形監(jiān)測技術的發(fā)展趨勢：

①變形監(jiān)測系統(tǒng)的設計與建立將與工程的設計與建設同步進行；

②變形監(jiān)測技術將向高精度、自動化、智能化方向發(fā)展；

③監(jiān)測指標的制定理論和方法將更為完善，其準確性和實用性將更強，使用面將更為廣泛；

④專家系統(tǒng)的應用將更加普及。

變形監(jiān)測網(wǎng)平差的三種基準：

①經(jīng)典平差基準；

②秩虧自由網(wǎng)平差基準；

③擬穩(wěn)平差基準。

自由網(wǎng)內(nèi)制約平差：

不以固定參考點的參數(shù)定義基準或參考系，而以擬合所有點參數(shù)的初始值，并保持由觀測量所確定的網(wǎng)的形狀不變來定義參考系的新途徑。在幾何意義上，就是以網(wǎng)的重心(即各點坐標均值)、各點方向角的均值、各點矢距均值分別作為網(wǎng)的位置、方向和尺度基準。

間接平差原理：

經(jīng)典自由網(wǎng)平差：

經(jīng)典網(wǎng)平差算例：

秩虧自由網(wǎng)平差直接求法：?

秩虧網(wǎng)平差與經(jīng)典網(wǎng)平差之間的關系：

秩虧網(wǎng)平差算例：

擬穩(wěn)平差的基本思想：

自由網(wǎng)平差中測角網(wǎng)增補矩陣系數(shù)的物理含義：

①前兩個條件是位置基準：表示網(wǎng)中各點近似坐標平均值在平差前后保持不變。

②第三個條件是方位基準：邊角網(wǎng)秩虧自由網(wǎng)平差的方位基準是重心到各個點的方位角的加權(以距離的平方為權)平均值,平差前后保持不變。

③第四個條件是尺度基準：表示重心點到各個點的距離的加權平均值不變。?

經(jīng)典平差、自由網(wǎng)平差和擬穩(wěn)平差三者關系：

經(jīng)典平差和自由網(wǎng)平差是擬穩(wěn)平差的特例。在擬穩(wěn)平差中，當只有一個起算點時為經(jīng)典平差模型;當認為所有點都發(fā)生微小移動時，認為此模型符合自由網(wǎng)平差模型。

控制網(wǎng)優(yōu)化設計分類：

①零類設計——基準設計；

②一類設計——結(jié)構圖形設計；

③二類設計——觀測值權的分配；

④三類設計——網(wǎng)的改造或加密方案設計。

對一項設計方案進行優(yōu)化設計的方法：

①增加或刪除一些觀測值;

②改變某些觀測值的權;

③增加或刪除網(wǎng)中某些控制點;

④改變某些網(wǎng)點的位置;

⑤改變網(wǎng)的基準類型。

絕對網(wǎng):

有部分點布設在變形體外的監(jiān)測網(wǎng)稱之為“絕對網(wǎng)”。

相對網(wǎng):

網(wǎng)的全部點都在變形體上的監(jiān)測網(wǎng)稱之為“相對網(wǎng)”。

有固定基準的絕對網(wǎng)（參考網(wǎng)）：

固定基準位于變形體之外，在各個監(jiān)測周期中認為其穩(wěn)定不變，將其作為監(jiān)測變形點絕對位移的參考。

沒有固定基準的相對網(wǎng)（自由網(wǎng)）：

網(wǎng)中的全部點都位于變形體范圍內(nèi)的檢測網(wǎng)。

變形監(jiān)測網(wǎng)的參考系方程（經(jīng)典平差參考系方程系數(shù)矩陣、秩虧自由網(wǎng)平差參考系方程系數(shù)矩陣、擬穩(wěn)平差參考系方程系數(shù)矩陣）：

多元線性回歸分析的步驟以及二次顯著性檢驗的內(nèi)容和目的：

傾斜監(jiān)測：

測定工業(yè)與民用建筑物傾斜度隨時間變化的工作稱之為“傾斜監(jiān)測”。?

建筑物的傾斜監(jiān)測方法原理：

基坑工程變形監(jiān)測：

①監(jiān)測內(nèi)容：

基坑工程施工監(jiān)測對象分為兩大部分，即圍護結(jié)構本身和相鄰環(huán)境。圍護結(jié)構包括圍護樁、支撐、立柱、坑內(nèi)土層和坑內(nèi)地下水等，相鄰環(huán)境包括相鄰土層、地下管線、相鄰房屋和坑外地下水等。

②監(jiān)測方法：

a.圍護樁墻頂水平位移和垂直位移監(jiān)測：

水平位移監(jiān)測：監(jiān)測方法有極坐標法、前方交會法、視準線法等多種方法。

垂直位移監(jiān)測：一般采用精密水準測量方法觀測測點的高程變化。

b.深層水平位移監(jiān)測：

通常采用測斜儀觀測，工作原理為測量測斜管軸線與鉛垂線之間的夾角變化，從而計算基坑圍護樁墻在不同高程的水平位移。

c.土體分層沉降監(jiān)測：

指地表以下不同深度土層內(nèi)的沉降和隆起，通常采用磁性沉降儀測量。

d.基坑回彈監(jiān)測：

基坑開挖后，由于卸除了地基土自重而引起的基坑底面及坑外一定范圍內(nèi)土體的回彈變形或隆起。通常采用回彈監(jiān)測標和深層沉降標進行監(jiān)測。

e.支撐軸力監(jiān)測：

構件內(nèi)力通常采用壓力傳感器和軸力計進行測量。

③監(jiān)測方案的設計：

工程概況(主體結(jié)構、圍護結(jié)構、地質(zhì)條件)，監(jiān)測內(nèi)容的確定，監(jiān)測方法、儀器、精度的確定，測點布置，監(jiān)測周期、預警值及報警制度等實施計劃的制定，監(jiān)測成果，監(jiān)測費用等。方案設計初稿必要時可征求有關方的意見并進行修改，當通過有關各方認定后，具體實施中一般不作大的變動，但可以根據(jù)具體情況作局部調(diào)整。

④監(jiān)測內(nèi)容的確定：

主要取決于工程的設計要求、地質(zhì)條件、規(guī)模大小、周圍環(huán)境以及建設單位的要求等。

⑤測點的布設：

樁墻頂水平位移和沉降，深層水平位移，土體分層沉降，基坑回彈，支撐軸力，坑外地下水位，相鄰環(huán)境等。

⑥監(jiān)測頻率的確定：

各項監(jiān)測的頻率應考慮基坑開挖及地下工程的施工進程、施工工況以及其他外部環(huán)境影響因素的變化。

⑦報警值的確定：

設計限值，相關規(guī)范標準的規(guī)定值，經(jīng)驗類比值。

地基SAR（地基合成孔徑雷達）：

地基SAR的兩種模式：①SAR模式——合成孔徑模式；②RAR模式——真實孔徑模式。

SAR，即合成孔徑雷達，是一種主動式的對地觀測系統(tǒng)，可安裝在飛機、衛(wèi)星、宇宙飛船等飛行平臺上，可全天時、全天候?qū)Φ貙嵤┯^測，并具有一定的地表穿透能力。SAR系統(tǒng)在災害監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、海洋監(jiān)測、資源勘查、農(nóng)作物估產(chǎn)、測繪和軍事等方面的應用上具有獨特的優(yōu)勢，可發(fā)揮其他遙感手段難以發(fā)揮的作用，因此越來越受到世界各國的重視。