水平位移几种监测方法

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1、水平位移几种监测方法的分析和比较【摘要：】本文对常用的几种水平位移的观测方法进行了比较系统的分析和比较，列出了这几种方法的原理，精度分析，优点以及不足，他们适用的场合等内容，对于在生产实践中进行水平位移观测时进行方法的选取具有一定的指导价值。【关键字：】水平位移，视准线法，测小角法，前方交会法，极坐标法，反演小角法当要观测某一特定方向（譬如垂直于基坑维护体方向）的位移时，经常采用视准线法、小角度法等观测方法。但当变形体附近难以找到合适的工作基点或需同时观测变形体两个方向位移时，则一般采用前方交会法。水平位移观测观测实践中利用较多的前方交

2、会法主要有两种：测边前方交会法和测角前方交会法。另外还有极坐标法以及一些困难条件下的水平位移观测方法。视准线法：当需要测定变形体某一特定方向（譬如垂直于基坑维护体方向）的位移时，常使用视准线法或测小角法。原理：如下图所示，点A、B是视准线的两个基准点（端点），1、2、3为水平位移观测点。观测时将经纬仪置于A点，将仪器照准B点，将水平制动装置制动。竖直转动经纬仪，分别转至1、2、3三个点附近，用钢尺等工具测得水准观测点至A—B这条视准线的距离。根据前后两次的测量距离，得出这段时间内水平位移量。精度分析：由基准线的设置过程可知，观测误差主要

3、包括仪器测站点仪器对中误差，视准线照准误差，读数照准误差，其中，影响最大的无疑是读数照准误差。可知，当即准线太长时，目标模糊，读数照准精度太差；且后视点与测点距离相差太远，望远镜调焦误差较大，无疑对观测成果有较大影响。另外此方法还受到大气折光等因素的影响。优点：视准线观测方法因其原理简单、方法实用、实施简便、投资较少的特点,在水平位移观测中得到了广泛应用，并且派生出了多种多样的观测方法，如分段视准线，终点设站视准线等。不足：对较长的视准线而言,由于视线长,使照准误差增大,甚至可能造成照准困难。当即准线太长时，目标模糊，照准精度太差且后视

4、点与测点距离相差太远，望远镜调焦误差较大，无疑对观测成果有较大影响。精度低，不易实现自动观测，受外界条件影响较大，而且变形值（位移标点的位移量）不能超出该系统的最大偏距值，否则无法进行观测。测小角法：当需要测定变形体某一特定方向（譬如垂直于基坑维护体方向）的位移时，常使用视准线法或小角度法原理：如下图所示，如需观测某方向上的水平位移PP′，在监测区域一定距离以外选定工作基点A，水平位移监测点的布设应尽量与工作基点在一条直线上。沿监测点与基准点连线方向在一定远处（100~200m）选定一个控制点B，作为零方向。在B点安置觇牌，用测回法观测

5、水平角BAP，测定一段时间内观测点与基准点连线与零方向间角度变化值，根据δ=△β*D/ρ（式中D为观测点P至工作基点A的距离，ρ=206265）计算水平位移。精度分析：由小角法的观测原理可知，距离D和水平角β是两个相互独立的观测值，所以由上式根据误差传播定律可得水平位移的观测误差：水平位移观测中误差的公式，表明：①距离观测误差对水平位移观测误差影响甚微，一般情况下此部分误差可以忽略不计，采用钢尺等一般方法量取即可满足要求；②影响水平位移观测精度的主要因素是水平角观测精度，应尽量使用高精度仪器或适当增加测回数来提高观测度；③经纬仪的选用应

6、根据建筑物的观测精度等级确定，在满足观测精度要求的前提下，可以使用精度较低的仪器，以降低观测成本。优点：此方法简单易行，便于实地操作，精度较高。不足：须场地较为开阔，基准点应该离开监测区域一定的距离之外，设在不受施工影响的地方。前方交会（测边前方交会，测角前方交会）：如果变形观测点散布在变形体上或者在变形体附近无合适的基准点可供选择时，人们常用前方交会法来进行观测，这时，基准点选择在面对变形体的远处。测角前方交会：原理：如图所示：用经纬仪在已知点A，B上测出α和β角，计算待定点P的坐标。精度分析：其前方交会点P的点位中误差的公式为:式中

7、mβ为测角中误差，ρ〞=206265，S为A，B间距离。对该式的进一步分析表明：当γ=90°时，点位中误差不随α,β的变化而变化；当γ＞90°时，对称交会时的点位中误差最小，精度最高；当γ＜90°时，对称交会时点位中误差最大，对精度不利。测边交会：原理：如图所示，P表示位移点，A1，A2表示工作基点。设A1坐标为(X1,Y1)，A2坐标为(X2,Y2)，P坐标为(XP,YP)。观测S1，S2边，求交会点P的坐标。用测距仪在A1点测得A1到P点的平距为S1，在A2点测得A1到P点的平距为S2。基线平距S3在首次观测后即可以将其固定。由上图

8、可得：XP=X1+AD*cosω-h*sinωYP=Y1+AD*sinω+h*cosω式中，AD=（s12+s32-s22）/2s3，h=√(s12-AD2)设P点的位移为△XP，△YP，相应的水平距离变化