建筑物变形观测的方案设计

学校：123456学院：123456班级：123456姓名：123456指导老师：123456.建筑物变形观测的方案设计设计说明书（毕业论文）-2-目录第一章绪论........................................................41.1变形监测的发展趋势.........................................41.2国内外研究现状.............................................51.3研究背景...................................................71.4本文主要研究的内容.........................................81.5本次方案设计内容...........................................9第二章变形观测概述...............................................102.1变形产生的原因............................................102.1.1自然条件及其变化....................................102.1.2与建筑物本身相联系的原因............................102.1.3人类的活动、工程建设等所造成的原因..................102.2变形监测的基本概念........................................11第三章建筑物变形观测方案设计.....................................123.1建筑物变形监测的内容......................................123.2变形监测频率的确定........................................153.3监测部位和测点布置的确定..................................163.3.1变形网点的布置要求..................................163.3.2标志埋设............................................173.4变形监测依据及精度要求....................................18第四章变形监测方案的设计与实施...................................224.1工程概况..................................................224.2测量等级的选定............................................224.2.1沉降观测精度........................................224.2.2沉降观测周期........................................23设计说明书（毕业论文）-3-4.3沉降点的布置..............................................234.4观测方法步骤..............................................234.4.1建立水准控制网......................................234.4.2建立固定观测路线....................................244.5仪器观测方法与过程........................................244.5.1测量仪器............................................244.5.2沉降观测方法的选定..................................24第五章数据处理...................................................255.1观测资料的整理............................................255.2观测资料的处理............................................255.3沉降观测成果整理..........................................255.4沉降观测数据的计算........................................255.5绘制沉降观测图............................................34第六章监测数据回归分析...........................................366.1回归分析的概念............................................366.2回归分析预测法的基本程序与方法............................376.2.1回归分析预测法的基本程序............................376.2.2回归模型的建立方法..................................376.3一元线性回归模型..........................................376.4恒大华府沉降变形预测.....................................396.4.1线性回归分析........................................396.4.2灰色系统预测分析....................................45结论..............................................................49致谢..............................................................50参考文献..........................................................51设计说明书（毕业论文）-4-第一章绪论1.1变形监测的发展趋势随着现代科学技术的不断进步，变形监测的方法与技术也快速的发展。以沉降仪、测斜仪、应变计为代表的地下测量技术正朝着自动化、数字化、网络化的方向发展;而对于地面测量技术，测量机器人和三维激光扫描仪的问世，极大的提高了传统地面测量的效率，初步实现了地面观测自动化与数字化;在变形监测技术方面，光、机、电技术的飞速发展，研制出一些可以自动监测的高精度的监测仪器，为实现了在线分布式的监测;随着以上各种技术的不断发展，现代变形测量技术正在向多层次、高精度、高效率、自动化的方向发展。在二十世纪八十年代以前，变形监测技术主要是采用常规大地测量的方法来监测变形体的变形情况。常规大地测量是主要是采用全站仪、经纬仪、水准仪、测距仪等常规的测量仪器来测定变形监测点的变形值，它是过去以及现在进行变形监测的主要手段。在许多国家，传统常规大地测量方法仍然是变形监测的主要手段，其他技术(如空间定位技术、摄影测量技术)尚无法替代。比如工程建筑物的沉降观测，传统常规大地测量精密水准测量仍然是成果最可靠、精度最高且简单易行的方法。因此传统测量方法，在国民经济的发展建设中仍然具有重大的不可忽视的作用。但不可否认的是，传统测量方法也有许多缺点，比如，测量效率低、自动化程度较差。但随着激光三维扫描技术和测量机器人的出现，将改变以全站仪、经纬仪、水准仪等为主的传统地面观测技术的局面。摄影测量技术包括地面摄影测量技术和航空摄影测量技术。摄影测量的方法有很多的优点，可以在同一时刻对变形体进行大范围的观测，并且具有外业工作量小、效率高的特点。近几年来，近景摄影测量在桥梁、隧道、滑坡、大坝、结构工程及高层建筑的变形监测在许多方面得到了广泛的应用，并且它的监测精度可以达到毫米级的水平。伴随着计算机技术及人工智能技术的快速发展，摄影测量技术已进入了数字摄影测量的时代。数字摄影测量技术就是通过将摄影的相片转换成数字影像，然后利用设计说明书（毕业论文）-5-数字影像处理技术和数字影像匹配技术，从而获得同名像点的坐标，进而计算出对应物点的空间坐标的方法，将具有更高的效率和更高的精度。随着地面摄影测量技术的不断完善，将会在变形监测中发挥越来越大的作用。GPS系统的建立给定位技术带来了革命性的巨大变化。与传统方法相比，GPS技术在变形监测方面不仅具有精度高、速度快、效率高、操作简便等优点，而且当利用GPS技术与计算机技术、数据传输、处理与分析技术进行集成时，可以实现从数据采集、管理、传输到变形分析及预报的高度自动化，并且达到远程实时监控的目的．建立技术先进而又实用的GPS变形在线监控实时分析系统，对于大坝、桥梁、高层建筑物，滑坡体和地区性地壳变形监测具有重要的意义。并且随着各种科学技术的发展与完善，使得高精度、实时、连续、自动监测的GPS测量技术的逐渐走向现实。空间定位系统、地理信息系统、遥感与摄影测量并称为“3S”。而“3S”技术已经从各自独立发展进入到三种技术相互集成融合并且飞速发展的阶段。单一的一种技术具有一定的局限性，但“3S”技术的集成则可以全面的分析、研究包括变形信息在内的各种灾变信息之间的相互关系，并且能够提供有力的技术支撑。而TGPS（时态GPS技术）具有更加深入的技术。它不但具有GIS的一般功能外，而且能够清晰的记载研究区域内各种地质现象随时间的演绎变化过程，描述四维空间的地质现象，而这对滑坡等地质灾害的监测预报具有十分重要的作用。因此，研究“3S”集成变形监测系统的技术，也是变形监测技术的发展趋势之一。1.2国内外研究现状目前建筑物的变形监测，由传统的单一固定的监测方法向点、线、面的空间立体交叉监测的模式发展。但传统常规测量方法精密水准测量仍然是高精度变形监测信息获取的主要手段。纵观国内外数十年变形监测手段的发展与进步，建筑物变形监测技术的发展成果主要有下几个方面(1)测量机器人，是一种能够自动精确照准读数获取角度、距离、三维坐标等信息并且代替人进行自动搜索、跟踪、辨识、分析、判断、推理及自我控制的智能型电子全站仪。它是以全站仪为基础，并集成步进马达、CCD影像传感器从而构成视频成设计说明书（毕业论文）-6-像系统，并且能够智能化的控制应用软件进行计算。这种技术实现了建筑物一定范围内的无人职守、全天候、全方位的变形自动监测，是一种很好的技术手段。(2)摄影测量技术。地面摄影测量是利用地面基线两端点上的专用摄影机拍摄的相片对目标进行摄影测量。基本过程如下：用摄影经纬仪对观测目标进行摄像，获取相片后用扫描仪数字化，输入计算机得到数字影像，然后通过内业量测和数据处理得到变形体的二维或是三维坐标，比较不同时刻相同目标点的位移情况，平差计算建立变形体的表面数值模型。这种通过将摄影的相片转换成数字影像，然后再利用数字影像处理技术和数字影像匹配技术获得同名像点的坐标，进而获得变形物点的坐标，具有效率高、劳动强度低等优点。地面摄影测量可用于房屋建筑、桥梁隧道、道路边坡、水电工程、地下工程、高耸构筑物的变形观测，精度可达亚毫米级。(3)高精度GPS形变测量。GPS系统的建立给定位技术带来了革命性的变化。应用GPS静态定位技术在多个测站上进行长时间观测，得到的数据后利用计算机进行处理，可以在几百公里甚至上千公里的距离上达到厘米级甚至毫米级的观测精度。由于GPS技术具有精度高、速度快、操作便捷等优点，而且当通过利用