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(gòu)筑物、大型機械設(shè)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(jìn)行持續(xù)觀測，對變形體變形性態(tài)進(jìn)行分析，對變形體變形的空間狀態(tài)和時間特征進(jìn)行預(yù)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(wù)（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(shè)計參數(shù)；

③反饋設(shè)計及施工質(zhì)量；

④研究正常的變形規(guī)律和預(yù)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(biāo)，以累積變形值(位移、沉陷、傾斜和撓度等）為縱坐標(biāo)繪制而成的曲線。

基準(zhǔn)點：

認(rèn)為在變形監(jiān)測過程中坐標(biāo)不會發(fā)生變化且坐標(biāo)已知的點稱之為基準(zhǔn)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(rèn)為坐標(biāo)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(biāo)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(dá)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?？偟膩碚f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(yīng)力觀測、日照變形觀測、風(fēng)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(fù)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?xí)贸鲥e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(gòu)、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(biāo)來選擇不同的監(jiān)測方法，也可同時采用多種方法進(jìn)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(shè)變形監(jiān)測標(biāo)志，在變形影響范圍之外埋設(shè)測量基準(zhǔn)點，定期觀測測量標(biāo)志相對于基準(zhǔn)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(shè)計及精度要求，便于長期監(jiān)測。測量點一般分為基準(zhǔn)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(guān)。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(shè)備。

變形監(jiān)測頻率的大小應(yīng)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(yīng)特別重視第一次觀測的質(zhì)量，首次(即零周期)觀測應(yīng)連續(xù)進(jìn)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(shè)備及檢定要求：根據(jù)項目的要求進(jìn)行儀器設(shè)備的挑選以及檢定。

⑥觀測與數(shù)據(jù)處理方式：按對應(yīng)的觀測工作程序進(jìn)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(biāo)定資料；
c.監(jiān)測各階段的原始資料和應(yīng)力、應(yīng)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(yīng)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(biāo)，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(jìn)行變形觀測，一般要在變形體的特征部位埋設(shè)變形監(jiān)測標(biāo)志，在變形影響范圍之外設(shè)測量基準(zhǔn)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(guān)，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(shè)備及檢定要求：根據(jù)項目的要求進(jìn)行儀器設(shè)備的挑選以及檢定。

⑥觀測與數(shù)據(jù)處理方法：按對應(yīng)的觀測工作程序進(jìn)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(yīng)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(fù)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(jìn)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(jìn)行一致性分析和相關(guān)性分析。

監(jiān)測資料的整編：

對監(jiān)測資料進(jìn)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(zhǔn)確性和完整性；

②及時進(jìn)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(guān)考證資料、各次巡查記錄資料、有關(guān)的報告和文件；

②對整編時段內(nèi)的監(jiān)測成果按時序進(jìn)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(guān)的相關(guān)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(yīng)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(chǔ)上，按規(guī)定及時對整編年份內(nèi)的所有監(jiān)測資料進(jìn)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(hù)監(jiān)測；

⑦地下工程變形監(jiān)測；

⑧工業(yè)企業(yè)、科學(xué)試驗設(shè)施與軍事設(shè)施中的各種工藝設(shè)備、導(dǎo)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(jìn)行重復(fù)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(shù)的綜合應(yīng)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(shù)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(shù)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(biāo)作持續(xù)的、全天候的重復(fù)觀測，而且精度可達(dá)0.1mm。

②基準(zhǔn)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(shù)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(jìn)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(dá)0.1mm。

④3D激光掃描技術(shù)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(shù)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(shè)點特性；靈敏度高，可遠(yuǎn)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(shù)的特點：

可從包含目標(biāo)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(biāo)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(dá)1cm甚至1mm。

變形監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展趨勢：

①變形監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與建立將與工程的設(shè)計與建設(shè)同步進(jìn)行；

②變形監(jiān)測技術(shù)將向高精度、自動化、智能化方向發(fā)展；

③監(jiān)測指標(biāo)的制定理論和方法將更為完善，其準(zhǔn)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(yīng)用將更加普及。

變形監(jiān)測網(wǎng)平差的三種基準(zhǔn)：

①經(jīng)典平差基準(zhǔn)；

②秩虧自由網(wǎng)平差基準(zhǔn)；

③擬穩(wěn)平差基準(zhǔn)。

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(zhǔn)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(biāo)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(zhǔn)。

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(guān)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(zhǔn)：表示網(wǎng)中各點近似坐標(biāo)平均值在平差前后保持不變。

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

③第四個條件是尺度基準(zhǔn)：表示重心點到各個點的距離的加權(quán)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(guān)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(dāng)只有一個起算點時為經(jīng)典平差模型;當(dāng)認(rèn)為所有點都發(fā)生微小移動時，認(rèn)為此模型符合自由網(wǎng)平差模型。

控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計分類：

①零類設(shè)計——基準(zhǔn)設(shè)計；

②一類設(shè)計——結(jié)構(gòu)圖形設(shè)計；

③二類設(shè)計——觀測值權(quán)的分配；

④三類設(shè)計——網(wǎng)的改造或加密方案設(shè)計。

對一項設(shè)計方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)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(quán);

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(zhǔn)類型。

絕對網(wǎng):

有部分點布設(shè)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(zhǔn)的絕對網(wǎng)（參考網(wǎng)）：

固定基準(zhǔn)位于變形體之外，在各個監(jiān)測周期中認(rèn)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(zhǔn)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(hù)結(jié)構(gòu)本身和相鄰環(huán)境。圍護(hù)結(jié)構(gòu)包括圍護(hù)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?fù)翆?、地下管線、相鄰房屋和坑外地下水等。

②監(jiān)測方法：

a.圍護(hù)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(biāo)法、前方交會法、視準(zhǔn)線法等多種方法。

垂直位移監(jiān)測：一般采用精密水準(zhǔn)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(hù)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(biāo)和深層沉降標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測。

e.支撐軸力監(jiān)測：

構(gòu)件內(nèi)力通常采用壓力傳感器和軸力計進(jìn)行測量。

③監(jiān)測方案的設(shè)計：

工程概況(主體結(jié)構(gòu)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、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(yù)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(shè)計初稿必要時可征求有關(guān)方的意見并進(jìn)行修改，當(dāng)通過有關(guān)各方認(rèn)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(shè)計要求、地質(zhì)條件、規(guī)模大小、周圍環(huán)境以及建設(shè)單位的要求等。

⑤測點的布設(shè)：

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(yīng)考慮基坑開挖及地下工程的施工進(jìn)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(shè)計限值，相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值，經(jīng)驗類比值。

地基SAR（地基合成孔徑雷達(dá)）：

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(dá)，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(zāi)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(yīng)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。