主要內容ZhuYaoNeiRong概述水平位移監測網（點）的布設常規大地測量方法基準線法全球導航衛星系統測量法3.1水平位移監測概述工程建筑物由于本身的自重、混凝土的收縮、土料的沉陷及溫度的變化等原因，將使建筑物本身產生平面位置的相對移動。另外，建筑物由于外力的作用，將產生一定的位移，如果移動量超過一定的安全值，勢必造成危險，例如山體滑坡、大壩的水平移動等。適時監測建筑物的水平位移量，能有效地監控建筑物的安全狀況，并可根據實際情況采取適當的加固措施，避免安全事故的發生。

3.1.1水平位移監測的意義3.1水平位移監測概述新灘大滑坡的成功地預報1985年6月12日凌晨3時45分，西陵峽中的新灘鎮發生大滑坡。據數據統計，滑坡的體積約3000余萬立方米，滑坡體前部的土石堵塞了長江江面約1/3，江心激起的巨浪高達80多米。由于事先準確的預報，新灘鎮475戶居民1371人無1人傷亡。

3.1.1水平位移監測的意義3.1水平位移監測概述設建筑物某個點在第i次觀測周期所得相應坐標為Xi、Yi，該點的原始坐標為X0、Y0，則該點的水平位移δ為：

3.1.2水平位移監測的原理若觀測點在經歷了

時間t，其水平位移值為δ

，那么該點的平均變形速度為：3.1水平位移監測概述1.大地測量法

3.1.3水平位移監測的方法2.基準線法三角網測量法、精密導線測量法、交會法等。視準線法、引張線法、激光準直法和垂線法等。3.專用測量法4.全球導航衛星系統測量法多點位移計、收斂儀、測斜管、光纖等。5.遙感及航空攝影3.2水平位移監測網（點）的布設水平位移監測系統同沉降變形監測系統相似，也是由基準點、工作基點、觀測點組成。基準點與工作基點構成水平位移監測基準網，用于監測工作基點相對于基準點的變化量。工作基點和觀測點組成水平位移監測網，用以監測觀測點的變化情況。

對于工程規模較小、沉降觀測精度要求較低時，可直接布設基準點和觀測點兩級，不再布設工作基點。

3.2.1水平位移監測網（點）的構成3.2水平位移監測網（點）的布設

3.2.2水平位移監測網（點）的布設要求1.基準點和工作基點的數量平面基準點（含方位定向點）不應少于3個，工作基點可根據實際情況進行設置。2.平面控制點的位置（1）平面控制點的位置不受外界干擾，使用方便。（2）基準點、工作基點的位置便于檢核校驗。（3）GPS做平面控制時，要考慮到接收機周圍的環境。3.2水平位移監測網（點）的布設

3.2.2水平位移監測網（點）的布設要求對特級、一級、二級及有需要的三級平面位移控制點，應建造具有強制對中裝置的觀測墩或埋設專門觀測標石，強制對中裝置的對中誤差不應超過土0.1mm。混凝土標要埋設在凍土線以下。3.平面控制點標志形式及埋設3.2水平位移監測網（點）的布設

3.2.2水平位移監測網（點）的布設要求4.平面控制精度級別平均邊長（m）角度中誤差(″)邊長中誤差(mm)最弱邊邊長相對中誤差一級200±1.0±1.01:200000二級300±1.5±3.01:100000三級500±2.5±10.01:50000表3-1平面控制網的技術要求3.2水平位移監測網（點）的布設

3.2.2水平位移監測網（點）的布設要求4.平面控制精度表3-2導線測量技術要求級別導線最弱點點位中誤差(mm)導線總長(m)平均邊長(m)測邊中誤差(mm)測角中誤差(″)導線全長相對閉合差一級±1.4150±1.01:100000二級±4.2200±2.01:45000三級±14.0250±5.01:170003.2水平位移監測網（點）的布設

3.2.2水平位移監測網（點）的布設要求4.平面控制精度表3-3GPS測量的基本技術要求3.2水平位移監測網（點）的布設

3.2.2水平位移監測網（點）的布設要求5.位移監測點（觀測點）的形式及埋設（1）位移監測點埋設時要與變形體緊密結合，能充分反映變形體的形變特點。（2）工業與民用建（構）筑物的水平位移測量，觀測點應布設在建筑物的主要墻角和柱基上以及建筑沉降縫的頂部和底部，當有建筑裂縫時，還應布設在裂縫的兩邊。（3）

大型構筑物埋在其頂部、中部和下部。3.3常規大地測量方法

3.3.1前方交會法精度：采用測角交會法時，交會角最好接近90°，若條件所限，也可在60°~120°之間。要求工作基點到測點的距離，不宜大于300米。三方向交會點的坐標取平均值，三方向交會的定位誤差可采用二方向的。3.3常規大地測量方法

3.3.1前方交會法3.3常規大地測量方法

3.3.1前方交會法3.3常規大地測量方法

3.3.1前方交會法例：測角中誤差m=±12″，S=3km,α=90°，β=60°，利用前方交會法測點位，求點位誤差。±0.94m3.3常規大地測量方法

3.3.2測邊交會法A、B為已知點，其坐標為

、

。

的觀測值為，則點P的平面坐標可求：可求精度：

當

角等于90°時，

值最小；采用測角交會法時，注意以下幾點：（1）

通常應保持在60°-120°之間；（2）交會邊長度盡量相等，且一般不宜大于600m。3.3常規大地測量方法

3.3.3后方交會法其中：如圖所示，A,B,C為已知點，在觀測點P安置儀器，分別觀測工作基點A、B、C，得到水平角

，則待定點坐標P的坐標：3.3常規大地測量方法

3.3.3后方交會法若P點位于A、B、C三點的外接圓上，分母為零無意義，因此，稱此外接圓為危險圓。3.3常規大地測量方法

3.3.3后方交會法例：利用全站儀在o點設站分別瞄準A，B，C三方向進行方向法角度觀測，經過平差運算得：利用后方交會法求解O點坐標。3.3常規大地測量方法

3.3.3后方交會法解：3.3常規大地測量方法

3.3.3后方交會法題：利用全站儀在o點設站分別瞄準A，B，C三方向進行方向法角度觀測，經過平差運算得：利用后方交會法求解O點坐標。3.3常規大地測量方法

3.3.3后方交會法3.3常規大地測量方法

3.3.4邊角后方交會法

以A、B兩個基準點、一個交會點P（工作基點）為例，在交會點P處觀測PA、PB的邊長b、a及兩邊的夾角

，計算點P的坐標過程如下：（1）根據已知控制點A、B，計算A、B兩點間的方位角

、

及邊長

。3.3常規大地測量方法

3.3.4邊角后方交會法（2）根據a、b及

通過余弦定理求出夾角α

，β

：（3）計算、分配三角形閉合差：3.3常規大地測量方法

3.3.4邊角后方交會法（4）利用前方交會法計算測站點（工作基點）P的坐標：（5）利用P點計算監測點i的坐標：3.3常規大地測量方法

3.3.5全站儀測量全站儀，即全站型電子速測儀，是由電子測角、電子測距、電子計算和數據存儲單元等組成的三維坐標測量系統，測量結果能自動顯示，并能與外部設備進行數據交換的多功能測量儀器。1.全站儀概述2.全站儀組成全站儀由下列兩大部分組成：

（1）為采集數據而設置的專用設備：主要有電子測角系統，電子測

距系統，數據存儲系統，還有自動補償設備等。

（2）過程控制機：主要用于有序地實現上述每一專用設備的功能。

過程控制機包括與測量數據相聯接的外轉設備及進行計算、產生

指令的微處理機。3.3常規大地測量方法

3.3.5全站儀測量3.全站儀的精度指標3.3常規大地測量方法

3.3.5全站儀測量4.全站儀的分類

a.按測程分：（1）長程(超過15km)

（2）中程(3~15km)

（3）短程(小于3km)

b.按精度分：一級：小于5mm二級：5~10mm三級：10~20mmc.按是否需要反射棱鏡分：（1）免棱鏡全站儀（2）普通全站儀3.3常規大地測量方法

3.3.5全站儀測量5.全站儀的測量原理將全站儀安置在測站點A上，選定三維坐標測量模式后，輸入儀器高i，目標高v，以及測站點的三維坐標值（

）；然后照準另一已知點設定的方位角或坐標，接著照準目標點P上的棱鏡，儀器就會利用下式自動計算目標點P的三維坐標值（

）。3.3常規大地測量方法

3.3.5全站儀測量5.全站儀的測量原理若僅僅考慮平面測量情況，在已知點A安置儀器，后視點為已知點B，其中觀測值為

∠BAP=β，AP=D，通過已知方向AB及β，可計算AP的坐標方位角

，因此點P的平面坐標為：精度計算：利用精度2秒，測距精度2mm+2ppm南方全站儀進行極坐標測繪，距離為1km，則點位精度是多少？3.3常規大地測量方法

3.3.5全站儀測量6.全站儀的測量精度全站儀測量的精度包括角度及距離測量精度。對于角度精度的提高可以采用高精度全站儀或進行多測回觀測。對于得到高精度距離觀測值除儀器的精度提高外，須進行距離改正。

全站儀測量距離改正包括儀器常數改正、氣象改正及傾斜改正。3.3常規大地測量方法

3.3.5全站儀測量6.全站儀的測量精度（1）儀器常數改正：儀器常數指儀器加常數、乘常數，一般以mD=±（a+b×10-6D）表示，其中a為加常數

、b為乘常數。

改正值是從儀器的檢測結果得來。加常數與實測距離大小無關,乘常數應與實測距離相乘得到改正值，乘常數單位為mm/km，實測距離單位為Km，所得改正值單位為mm。3.3常規大地測量方法

3.3.5全站儀測量6.全站儀的測量精度（2）氣象改正[PPM]：

由于測距采用紅外光測距，光在大氣中傳播因大氣折射率不同而變化，而大氣折射率與溫度和氣壓有關。在一般的氣象條件下，在1Km的距離上，溫度變化1度所產生的測距誤差接近1mm，氣壓變化1mmHg所產生的測距誤差近0.4mm，濕度變化1單位所產生的測距誤差為

。3.3常規大地測量方法

3.3.5全站儀測量6.全站儀的測量精度

（3）傾斜改正：經過前兩項改正后得到的是全站儀幾何中心與棱鏡幾何中心的斜距，需將此算成平距，稱之為傾斜改正。3.3常規大地測量方法

3.3.5全站儀測量6.全站儀的測量精度例：某全站儀，測量AB兩點的斜距為

，測量時的氣壓

,℃,豎角

，儀器加常數為2mm，乘常數為

，求AB水平距離，已知氣象改正公式：3.3常規大地測量方法

3.3.5全站儀測量6.全站儀的測量精度若將AB投影到距此處1300米的大地水準面，AB的改化量為多少？3.3常規大地測量方法

3.3.5全站儀測量測區海拔H=2000m，距最邊緣中央子午線100km,當S=1000m時，求經過高斯平面投影后最終的變形量？3.3常規大地測量方法

3.3.5全站儀測量測區海拔H=2000m，距最邊緣中央子午線100km,當S=1000m時，求經過高斯平面投影后最終的變形量？3.3常規大地測量方法

3.3.6線形鎖線形鎖的布置形式如圖所示，圖中A、B、M、N是已知點，在A、B中間布設若干個互相連接的三角形，以求的未知點的坐標。

不測連接角的線形鎖是計算線形鎖的基礎圖形。每個三角形必須至少觀測兩個內角，實際外業觀測則要求觀測三個內角。3.3常規大地測量方法解求不測連接角的線形鎖點坐標的方法思路如下：在將三角形內角和閉合差分配之后，先將AⅠ邊的邊長設為和它的坐標方位角為。由A點求得Ⅰ點的假定坐標。

3.3.6線形鎖3.3常規大地測量方法然后由A、Ⅰ/

兩點按前方交會法依次求得Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、B點的假定坐標，即Ⅱ

/、Ⅲ

/

、Ⅳ

/

、B

/等點。

經過這樣假設推，最終推到出的線形鎖只是發生了縮放與旋轉，其形狀并未發生改變。由于圖形的相似性，所以兩條線形鎖的對應邊成比例，各對應角也相等。這個規則對于線形鎖中的任意兩點的兩線當然也成立，即：

3.3.6線形鎖3.3常規大地測量方法

3.3.6線形鎖即：由于：代入得：將展開，令3.3常規大地測量方法

3.3.6線形鎖則：而：式中的

，

為已知量，

，

可由假定坐標算出，故：3.3常規大地測量方法若令

3.3.6線形鎖則：歸納計算過程如下：1.假設邊長為，坐標方位角為；2.由假設的邊長，，按坐標正算計算坐標。

當然也可直接假設的值。3.3常規大地測量方法3.由A、I/兩點按角度前方交會計算；依次計算其余各點

的假定坐標直至B點；

3.3.6線形鎖

4.計算系數Q1，Q25.計算系數K1，K26.計算最后坐標3.3常規大地測量方法假定其中，求N3，N4，N6，N8的坐標。3.3常規大地測量方法3.3常規大地測量方法觀測了兩個連接角的線形鎖的圖形如圖所示。這種線形鎖的特點是，在兩端已知點上各觀測一個與已知方位角的邊相聯系的連接角，因此將于附合導線一樣會產生一個坐標方位角閉合差。此外，坐標的推求亦將會出現坐標閉合差。這樣，在解求線形鎖點坐標的具體方法上，除了要處理三角形內角和閉合差之外，還要處理坐標方位角閉合差和坐標閉合差。

3.3.7觀測兩個連接角的線形鎖3.3常規大地測量方法計算方法如下：（1）首先將三角形閉合差分配到各個三角形內角上，即：

3.3.7觀測兩個連接角的線形鎖（2）選擇一條計算坐標方位角閉合差的推算路線。為了使角度改正數較為合理，這條路線的選擇原則是每個三角形中僅允許一個角度參與角度閉合差的計算，這個角度在三角形中編號為，稱為間隔角；另外兩個角稱為傳距角。上圖中加有虛線的A、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、B路線即為推算路線。方位角閉合差要平均分配到參與計算的各個角度上。計算時要注意，角并不總在推算路線的左側或右側，因此改正數的正負號是不一致的，要特別小心。3.3常規大地測量方法有了兩次改正后的角度，以下的工作即為計算假定坐標。這時AⅠ邊的坐標方位角為：因此，只需對AⅠ邊假定一個邊長值。由此可見，這種線形鎖的計算較之不測連接角線形鎖的計算少了一個旋轉問題，因而只存在縮放。

3.3.7觀測兩個連接角的線形鎖3.3常規大地測量方法線形鎖點假定坐標的具體計算方法可有兩種：一種是假定邊長利用正弦定理順次推算三角形各邊的假定邊長，即：

3.3.7觀測兩個連接角的線形鎖求得假定邊長后再按導線的計算方法用正算順次求出各點的坐標。另一種是先用正算求出Ⅰ點的假定坐標，之后用前方交會方法順次算出各點的坐標。3.3常規大地測量方法

3.3.7觀測兩個連接角的線形鎖另一種是先用正算求出Ⅰ點的假定坐標，之后用前方交會方法順次算出各點的坐標。與不測連接角線形鎖原理相同，由下式計算縮放系數：因故整理后得3.3常規大地測量方法

3.3.7觀測兩個連接角的線形鎖與導線測量的情況相同，由上式計算得到的B點坐標，仍將與原有的已知值不相同而產生一個坐標閉合差。其處理辦法仍可按單一導線的計算那樣，將按邊長成比例對各邊坐標增量加以改正。3.3常規大地測量方法

3.3.7觀測兩個連接角的線形鎖已知兩端測有連接角的線形鎖，如圖。試用線形鎖近似平差計算各未知點坐標。（1）計算角度改正數先求，求第一次改正后的角值，對每個三角形進行改正，使三角形內角和為180°。（2）選擇一條計算坐標方位角閉合差的推算路線，計算方位角閉合差，而后對所有角度進行二次改正。3.3常規大地測量方法三角形點名角號觀測角一次角改正二次角改正13012000-613011541P15c1572522-4572518+4572522Aa1304206-4304202-2304200P25b1915244-4915240-2915238+12-1202P15a2532143+3532146+2532148P25c2613848+3613851-4613847P16b2645920+3645923+2645925-9+93P16c3775331-1775330+4775334P25a3603322-1603321-2603319P26b3413310-1413309-2413307+3-34P16a4432943+1432944+2432946P26c47410070741007-4741003Bb4622008+1622009+2622011-2+212008110+512008163.3常規大地測量方法

3.3.7觀測兩個連接角的線形鎖（3）計算假定坐標首先假定一條與已知點連接的邊長的值，假設，

，然后算出點的假定坐標，最后按角度前方交會推算全部未知點及B點的假定坐標。此時求解的假定坐標描述的點所在的圖形只存在縮放。3.3常規大地測量方法

3.3.7觀測兩個連接角的線形鎖xy坐標方位角邊長Q740550.1A6102406.505570525.72593024.33816.37B6104342.995573814.29843922.2T3.3常規大地測量方法

3.3.7觀測兩個連接角的線形鎖（4）計算縮放系數Q推算A與B的假定邊長：（5）最后計算坐標計算坐標閉合差3.3常規大地測量方法

3.3.7觀測兩個連接角的線形鎖3.3常規大地測量方法3.3常規大地測量方法3.3常規大地測量方法

3.3.8未測連接角的附合導線的計算未測連接角的附合導線兩端均未測連接角，如圖,結算思路如下：

首先對導線邊AP2假定一個坐標方位角，依此推算出各導線邊的假定方位角。然后按支導線的計算順序推求各點的坐標，由幾何原理知，實際的導線與按假定坐標方位角推算的導線呈形狀與大小均相同的關系，僅僅是它們所處的方位不同，其旋轉角δ為：

3.3常規大地測量方法

3.3.8未測連接角的附合導線的計算連接A、B兩點和A、B/兩點。由圖中的幾何圖形關系可知所以，，其中可由A、B和A、B/的坐標反算求得。

算出之后，將各假定坐標方位角加以改正，得實際坐標方位角

。

3.3常規大地測量方法

3.3.8未測連接角的附合導線的計算

未測連接角的附合導線計算步驟如下：（1）計算水平角和邊長。（2）假設AP2的坐標方位角，依次推算各邊的假定坐標方位角。（3）由和計算；（4）計算：（5）求解

，計算；

3.3常規大地測量方法

3.3.8未測連接角的附合導線的計算

未測連接角的附合導線計算步驟如下：（6）（7）計算導線全長閉合差及導線全長相對閉合差是否符合規定。（8）計算及推算各點的坐標。

3.3常規大地測量方法

3.3.8未測連接角的附合導線的計算

未測連接角的附合導線如圖所示，假定，求各點坐標。3.3常規大地測量方法3.4基準線法

基準線法是以建筑物軸線（例橋梁軸線、大壩軸線）或平行于建筑物軸線的鉛垂面為基準面，根據它來測定建筑物的水平位移。

基準線法分類：視準線法、引張線法、激光準直法及垂線法等。3.4基準線法

3.4.1視準線法以兩固定點的連線作為基準線，測量變形觀測點到基準線的距離，通過距離變化量來確定觀測點位移的方法叫作視準線法。特點：視準線觀測方法原理簡單、方法實用、實施簡便、投資少等特點，在水平位移監測中得到了廣泛應用，并且派生出了多種多樣的觀測方法。3.4基準線法

3.4.1視準線法1.測小角法設初次觀測值為

β0，第i次觀測值為

βi（p點變化到p′），計算兩次角度變化值△β=

βi

–β0

，則

。

視準線小角法原理見圖，A、B為工作基點，將全站儀安置于A點，觀測監測點p、工作基點A、B之間的角度，即∠PAB（測回法觀測）。3.4基準線法

3.4.1視準線法1.測小角法誤差：用1秒級全站儀需要測幾測回能達到上述精度？3.4基準線法

3.4.1視準線法1.測小角法誤差：用1秒級全站儀需要測幾測回能達到上述精度？3.4基準線法

3.4.1視準線法2.

逆小角法如圖所示，設A、B為工作基點，AB大致垂直于基坑邊線。A點架設儀器，定向于B點。1點為監測點，設首次觀測∠BA1=α，A1=D，經過時間t，1點變化到1′點

。過1點作線12∥AB，根據正弦定理：3.4基準線法

3.4.1視準線法3.方向線偏移法小角法測量還可以采用在i點上設置儀器，通過觀測∠AiB值，從而計算點i的位移量

。其中A、B為工作基點，i點為觀測點，其大致在A、B連線上，其中Ai=D1

，Bi=D2

。經過時間t后觀測點i移動至點i′。3.4基準線法

3.4.1視準線法3.方向線偏移法誤差：當D1=D2時，誤差：設α=176°27′10″,D1=180.1191m,D2=177.6874m,則ii’的量值？則ii’=5.5mm3.4基準線法

3.4.1視準線法4.活動覘牌法活動覘牌法是視準線法的另一種方法。觀測點的位移值是直接利用安置在觀測點上的活動覘牌直接測算，活動覘牌的最小讀數0.01mm，測量精度0.1mm。（1）活動覘牌法觀測時，在A點設置經緯儀，瞄準B點后固定照準部不動。3.4基準線法

3.4.1視準線法4.活動覘牌法（2）在欲測點C上放置活動覘牌，由A點觀測人員指揮，C點操作員旋動活動覘牌，使覘牌標志中心嚴格與視準線重合，讀取讀數a=5.21mm。（3）再次監測時，同步驟（1），注意使C點處覘牌標志中心嚴格與視準線重合，讀取讀數b=5.67mm。（4）將覘牌兩次觀測位值相減，即b-a=0.46mm，就是C點偏離AB基準線的值。注意：在同一期的監測中要對同一覘牌采用多次觀測，具體方法為轉動覘牌微動螺旋重新瞄準讀數，如此共進行2～4次，取其讀數的平均值作為上半測回的成果；倒轉望遠鏡，按上述方法測下半測回，取上下兩半測回讀數的平均值為一測回的成果。3.4基準線法

3.4.2引張線法所謂引張線，即用一條不銹鋼絲在兩端掛重錘，或一端固定另一端掛重錘，使鋼絲拉直成為一條直線，利用此直線來測量建筑物各測點在垂直該線段方向上的水平位移。引張線法主要是在直線建筑物中測量其水平位移，在壩體位移監測中應用較多。前蘇聯較早將其應用于大壩水平位移觀測，20世紀60年代該方法引入國內，并在我國大壩安全監測領域得到了廣泛的應用。3.4基準線法

3.4.2引張線法3.4基準線法

3.4.2引張線法1—引張線；2—保護管；3—夾線裝置；4—線錘連接裝置；5—混凝土墩；6—儀器座；7—滑輪；8—引張線鋼絲；9—重錘；10—V型槽3.4基準線法

3.4.2引張線法1—保護箱；2—引張線；3—浮船；4—水箱；5—保護箱；6—讀數尺；7—托梁；8—槽鋼；9—箱蓋3.4基準線法

3.4.2引張線法3.4基準線法1.有浮托引張線法

引張線系統測線一般采用鋼絲，測線在重力作用下會有彎曲，為避免彎曲的出現，在鋼絲下面采用若干浮托裝置，托起測線，減少鋼絲的垂曲。

缺點：有浮托引張線裝置由于液體浮力的原因，在觀測時必須檢測測線是否處于正常工作狀態，另外，浮液要定期進行更換，為了實現自動化觀測，人們便取消了浮托裝置。

3.4.2引張線法3.4基準線法2.無浮托引張線法無浮托引張線其觀測原理與有浮托的基本相同，它的設備較為簡單。引張線的一端固定在端點上，另一端通過滑輪懸掛一重錘將引張線拉直，取消了各測點的水箱和浮船等裝置，在各測點上只安裝讀數尺和安裝引張線儀的底板，用以測定讀數尺或引張線儀相對于引張線的讀數變化，從而算出測點的位移值。由于沒有浮托，為避免因測線的自重而產生彎曲影響觀測精度，必須加大拉力，因此，對測線的強度有更高的要求。

3.4.2引張線法3.4基準線法

3.4.2引張線法3.4基準線法1.激光經緯儀準直法激光經緯儀準直法是通過經緯儀望遠鏡發射激光束，在監測點上安置光電探測器來接收激光束的方法測量監測點的位移。與活動覘牌法類似，將活動覘牌法中的光學經緯儀用激光經緯儀代替，覘牌用光電探測器代替。光電探測器中心裝有兩個半圓的硅光電池組成。兩個硅光電池各接在檢流表上，如激光束通過覘牌中心時，硅光電池左右兩半圓上接收相同的激光能量，檢流表指針歸零。反之，檢流表指針偏離零位，這時，移動光電探測器使檢流表指針歸零，即可在讀數尺上讀取讀數。為了提高讀數精度，通常利用游標尺可讀到0.1mm，采用測微器時，可讀到0.01mm。

3.4.3激光準直法3.4基準線法2.波帶板激光準直法

波帶板激光準直系統由三個部件組成：激光器點光源、波帶板裝置和光電探測器。

3.4.3激光準直法3.4基準線法2.波帶板激光準直法在基準線兩端點A、B分別安置激光點光源及光電探測器，在觀測點上安置波帶板，當激光點光源發射的一束激光，通過波帶板上不同透光孔進行衍射，會在光源和波帶板連線的延伸方向線上的某處形成一個亮點。采用專用的波帶板，可以使亮點恰好落在接收端B的位置上。

3.4.3激光準直法3.4基準線法2.波帶板激光準直法當位于觀測點位置的波帶板隨著測點發生水平移動時，利用探測器可測出的光斑位置變化量b，利用下式計算測點的位移值。

3.4.3激光準直法3.4基準線法3.真空管激光準直法

大氣折光對波帶板激光準直的影響也是顯著的，是精密波帶板激光準直的主要誤差來源，而且難以控制，利用真空管道降低大氣壓的方法，能極大地減弱大氣折光的影響。真空管激光準直系統由發射設備、真空管道、測點設備、激光光斑探測設備、端點位移監測設備、抽真空設備及微機控制等部分組成。真空管道波帶板準直系統的優點是精度高、可進行二維精密測量，相對精度達10-7以上，能在一些惡劣氣候及環境條件中工作，有利于實現自動化。不足之處在于價格昂貴，維修困難。

3.4.3激光準直法3.5全球導航衛星系統測量法

全球導航衛星系統（GNSS）是采用全球導航衛星無線電導航技術確定時間和空間位置的系統，主要包括GPS，GLONASS、Galileo/北斗衛星導航系統等。目前高精度大地控制測量主要使用GPS系統。主要內容ZhuYaoNeiRong經緯儀投點法縱橫距投影法角度前方交會法4.1概述高層或高聳建筑物，由于基礎的不均勻沉降或受風力的影響，其垂直軸線會發生傾斜，當傾斜達到一定程度時會影響建筑物的安全，我們必須對其進行監測。測定建筑物傾斜度隨時間變化的工作，稱為傾斜監測。

1719年，大雁塔塔身向西偏北方向傾斜了198毫米；1941年，再次測定它已向西北傾斜了413毫米。1964年測得塔身傾斜873毫米，1983年測得塔身傾斜998毫米，同時發現塔身及其周圍地面每年下沉70毫米至80毫米。從1985年到1996年，平均每年以1毫米的速度向西北方向傾斜。1996年，經國家測繪單位實地測量，結果顯示大雁塔的傾斜度達到1010.5毫米。陜西省積極采取各種有效的整治措施，遏制西安城區因超采地下水而引起的地裂縫擴延和地面沉降。距有關數據顯示，大雁塔每年復位1mm。4.1概述建筑物主體傾斜觀測一般是測定建筑物頂部觀測點相對于底部固定點或上層相對于下層觀測點的傾斜度、傾斜方向及傾斜速率，對于剛性建筑物，可通過測量頂面或基礎的沉降差異來間接確定。4.1概述傾斜度的計算如圖所示，設A、B點在建筑物的同一條鉛垂線上，由于基礎的不均勻沉降使建筑物發生傾斜，使點B位移至B′，相對于點A產生了偏距e。設建筑物的高度為h，則建筑物的傾斜度：4.2經緯儀投影法可事先在建筑物基礎底部的橫梁上布設一觀測標志，要求該標志有明顯的豎向照準標志線，利用精密經緯儀或全站儀精確整平，并沿底部標志向上投影，并在建筑物的頂部橫梁上設置一個帶有刻度的觀測標志，記錄此時投影在標志的刻度，也可在同一豎直線上設置若干個帶有刻度的觀測標志，利用各期觀測的各標志的水平位移值及其高度可計算傾斜度。

4.2.1經緯儀投影-方法1（1）將經緯儀或全站儀安置在固定測站上，該測站到建筑物的距離，為建筑物高度的1.5倍以上。瞄準建筑物Ⅰ墻面上部的觀測點M，用盤左、盤右分中投點法，定出下部的觀測點N。用同樣的方法，在與Ⅰ墻面垂直的Ⅱ墻面上定出上觀測點P和下觀測點Q。M、N和P、Q即為所設觀測標志。4.2經緯儀投影法

4.2.2經緯儀投影-方法2（2）隔一段時間后，在原固定測站上，安置經緯儀，分別瞄準上觀測點M和P，用盤左、盤右分中投點法，得到N′和Q′。如果，N與N′、Q與Q′不重合，說明建筑物發生了傾斜。4.2經緯儀投影法（3）用尺子量出在Ⅰ、Ⅱ墻面兩個觀測點的偏移值ΔA、ΔB，然后用矢量相加的方法，計算出該建筑物的總偏移值ΔD，即：

，根據總偏移值ΔD和建筑物的高度H即可計算出其傾斜度i。4.2經緯儀投影法如圖所示，在煙囪底部橫放一根標尺，在標尺中垂線方向上，安置經緯儀，經緯儀到煙囪的距離為煙囪高度的1.5倍。用望遠鏡將煙囪頂部邊緣兩點A、A′及底部邊緣兩點B、B′分別投到標尺上，得讀數為y1、y1′及y2、y2′。煙囪頂部中心O相對底部中心O′在y方向上的偏移值Δy

為：

。4.3縱橫距投影法同理，在煙囪底部相垂直的方向再放一把尺子，用同樣的方法，可測得在x方向上，頂部中心O的偏移值Δx為：

。用矢量相加的方法，計算出頂部中心O對底部中心O′的總偏移值ΔD，即4.3縱橫距投影法首先在圓形建筑物周圍標定兩點或三點（三點居多），如坐標未知，可假定一點坐標，一邊方位角的方法，利用觀測的三角形內角與邊長可求解其它兩點的位置。以已知三點為例，將全站儀分別設站于A、B、C三點，監測圓形建筑物底部兩側切線與基線的夾角，取其平均值，例如

β1=（∠1+∠2）/2，以此方法得到β2，β3，β4

。再以同樣的方法監測圓形建筑物頂部，其結果為α1，α2，α3，α4

，見圖所示。4.4角度前方交會法當要求傾斜度精度較高時，可以采用角度前方交會法測定偏距。按角度前方交會的原理，可求得圓形建筑物底部圓心o和圓形建筑物頂部圓心o’的坐標，計算偏距得：4.4角度前方交會法4.4角度前方交會法題：利用角度前方交匯法測量某圓柱體的變形量，在建筑物底部附近選擇A（154192.601，154445.288），B（154194.045，154724.5086）兩點，在A、B兩點分別架設儀器利用視線與建筑物底部相切的方法找到建筑物中心，其中位于A點處的外切線與內切線分別與AB線所成的角度為DZ1=65°55′50″，DZ2=58°18′16″，位于B點處的外切線與內切線分別與BA線所成的角度為DY1=58°16′15″，DY2=51°13′33″；

在監測中位于A點處的儀器得到建筑物頂部外切線與內切線分別與AB線所成的角度為SZ1=64°29′26″，SZ2=63°09′22″，位于B點處的儀器得到建筑物頂部外切線與內切線分別與BA線所成的角度為SY1=54°47′37″，SY2=53°35′16″，求頂部的偏移量。4.4角度前方交會法4.4角度前方交會法解：DZ12=62°07′03″，DY12=54°44′54″，因此利用角

度前方交會得P（154419.151，154563.657）；SZ12=63°49′24″，SY12=54°11′27″，利用角度前

方交會得P′（154423.372，154557.246）；

所以：e=7.675m主要內容ZhuYaoNeiRong內部位移監測應力及應變監測地下水位及孔隙水壓力監測撓度監測5.1內部位移監測內部位移觀測包括分層沉降觀測、分層水平位移觀測和界面位移觀測。

在土工建筑物的施工控制和變形監測中，一般都需要進行內部位移觀測。內部位移觀測一般以觀測斷面的形式進行布置，觀測斷面應布置在最大橫斷面及其它特征斷面上，如地質及地形復雜段、結構及施工薄弱段等。

每個觀測斷面上可布設1～3條觀測垂線，其中一條宜布置在軸線或中心線附近。觀測垂線上測點的間距，應根據建筑物的高度、結構形式、材料特性及施工方法與質量等而定。一條觀測垂線上的分層沉降點，一般布設3～15個。最下一個測點應置于基礎表面，以監測基礎的沉降量。5.1.1概述5.1內部位移監測在水工建筑物中，有時還需要進行界面位移觀測。界面位移測點通常布設在壩體與岸坡結合處、組合壩型不同的斜交界及土壩與混凝土建筑物連接處，測定界面上兩種介質相對的法向及切向位移。5.1內部位移監測

測斜儀是觀測分層水平位移的常用儀器。5.1.2測斜儀測量原理及應用測斜儀一般由測頭、導向滾輪、連接電纜及測量設備等構件組成。工作原理:利用重力擺錘始終保持鉛直方向的特性。彈簧銅片上端固定，下端靠著擺線；當測斜儀傾斜時擺線在擺錘的重力作用下保持鉛直，壓迫簧片下端，使簧片發生彎曲，粘貼在簧片上的電阻應變片測出簧片的彎曲變形，即可知道測斜儀的傾角，從而計算出測斜管的位移。5.1內部位移監測5.1.2測斜儀測量原理及應用5.1內部位移監測5.1.2測斜儀測量原理及應用

測斜儀的導管綁扎在鋼筋籠5.1內部位移監測5.1.2測斜儀測量原理及應用5.1內部位移監測5.1.3分層沉降觀測分層沉降測量采用分層沉降儀。分層沉降儀一般有由磁鐵環、保護管、探測頭、指示器等組成。分層沉降觀測是針對不同深度、不同層位的土體進行沉降觀測，主要是掌握地基土有效壓縮層范圍內各層土的變形特征。5.1內部位移監測5.1.3分層沉降觀測

分層沉降儀工作原理如下，分層沉降儀所用傳感器是根據電磁感應原理設計，將磁感應沉降環預先通過鉆孔的方式埋入地下待測各點位，當傳感器通過磁感應沉降環時，產生電磁感應信號送至地表儀器顯示，同時發出聲光警報，讀取孔口標記點的對應鋼尺的刻度值即為沉降環的深度。每次測量值與前次測量值相減即為該測點的沉降量。5.2應力及應變監測

應力是指在所考察的截面某一點單位面積上的內力，是反映物體一點處受力程度的力學量；

同截面垂直的稱為正應力或法向應力；同截面相切的稱為剪應力或切應力。

應力會隨著外力的增長而增長，對于某種材料，應力的增長是有限度的，超過這一限度，材料就要被破壞。對某種材料來說，應力可能達到的這個限度稱該種材料的極限應力。材料要想安全使用，其受到的應力要低于其極限應力，否則，材料會發生破壞，因而，必須對建筑及運營中的建筑物及構筑物所受到的應力予以監測。

在土木工程中，應力和應變分別用應力計及應變計予以測量。5.2應力及應變監測

5.2.1測量應變及應力的方法1.

電阻式測量電阻式測量主要利用電阻應變效應，電阻式測量應變原理可用公式表示，其中R為長為L的絲材的初始電阻；

R為絲材伸長L后電阻的變化；K0為金屬絲材的靈敏系數；ε為應變量。測試被測物體的應變時，可將絲材粘貼在零件被測點的表面，當零件在載荷作用下產生應變時，絲材發生變形而相應的阻值也發生變化，即可以計算被測點的應變，據應變—應力關系進而也可確定構件表面應力狀態。應變片就是這種方法典型的應用。K0為金屬絲材的靈敏系數5.2應力及應變監測

5.2.1測量應變及應力的方法2.振弦傳感器測量

振弦式傳感器是目前國內外普遍重視和廣泛應用的一種非電量電測的傳感器。振弦傳感器直接輸出振弦的自振頻率信號，通過頻率的改變來反映被測構件的應變大小。振弦傳感器具有抗干擾能力強、受電參數影響小、零點飄移小、受溫度影響小、性能穩定可靠、使用壽命長等特點。f:鋼弦頻率σ:鋼弦所受應力ρ：鋼弦密度l:鋼弦有效長度5.2應力及應變監測

5.2.1測量應變及應力的方法3.數顯千分表測量

數顯千分表是利用數字測量顯示技術，對測量桿所感測到的直線位移進行讀數的一種精密測量器具。它可以進行任意的起始值設置，可進行絕對測量、相對測量。數顯千分表是近年來發展較快的高技術產品，它讀數直觀、測量精度高、測量范圍大、功能齊全、以數字形式給出測量結果、無人為讀數誤差。5.2應力及應變監測

5.2.1測量應變及應力的方法4.光纖光柵法測量

光纖光柵法是測量光纖的反射光波長的變化而得到光纖的應變值（光纖上有許多光柵，光纖有了應變自然光柵距發生變化，反射光波長也就發生變化）。通過光纖光柵解調儀監測光柵反射光的波長，并通過相應的程序對測試數據進行計算、分析和處理，就能獲得光纖光柵傳感器處的應變值。光纖光柵法具有較好的應用特性。優點：首先，光纖光柵傳感器以光纖作為信號載體，傳感器體積小、重量輕，容易滿足被測結構件對狹小空間的安裝需求；其次，屬于光學測量方法，抗電磁干擾，適合用于長距離信號傳輸；第三，光學信號入射和反射線的輸入輸出回路僅為一根光纖，能夠極大地簡化測試系統結構；第四，一根光纖上可以連續制作幾十個傳感器（被測對象變形越小，可以連續制作的傳感器也越多），便于構成分布式傳感系統。5.2應力及應變監測

5.2.1測量應變及應力的方法4.光纖光柵法測量ee光柵反射波長：λ=2nrn:光纖折射率r:光柵距光纖有了應變——光柵距發生變化——反射光波長也就發生變化5.2應力及應變監測

5.2.1測量應變及應力的方法5.光彈性測量

光彈性法是利用光學原理進行應力應變測量的一種方法。在偏振光場中，各向同性的光彈性模型在載荷作用下會產生暫時雙折射效應，其主折射率和主應力有關，主折射率可由相應的光程差來確定，因此可由光程差來確定主