精密工程測量與變形觀測：第05章-垂直位移監(jiān)測技術(shù)

變形監(jiān)測與數(shù)據(jù)處理第五章垂直位移監(jiān)測技術(shù)2022/12/251中南大學測繪與國土信息工程系主要內(nèi)容第五章垂直位移監(jiān)測技術(shù)概述精密水準測量三角高程測量液體靜力水準測量2022/12/252中南大學測繪與國土信息工程系§1概述對監(jiān)測點高程變化量的測量工作；一般用“+”表示下沉，用“-”時表示上升。第五章垂直位移監(jiān)測技術(shù)2022/12/253中南大學測繪與國土信息工程系§2精密水準測量精密水準測量精度高，方法簡便，是垂直位移監(jiān)測最常用的方法。垂直位移監(jiān)測的測量點分為水準基點、工作基點和監(jiān)測點三種。水準基點是垂直位移監(jiān)測的基準點，一般3~4個點構(gòu)成一組，形成近似正三角形或正方形，為保證其堅固與穩(wěn)定，應選埋在變形區(qū)以外的巖石上或深埋于原狀土上，也可以選埋在穩(wěn)固的建構(gòu)筑物上。第五章垂直位移監(jiān)測技術(shù)2022/12/254中南大學測繪與國土信息工程系水準基點第2節(jié)精密水準測量普通混凝土標地面巖石標淺埋鋼管標井式混凝土標深埋鋼管標深埋雙金屬標2022/12/255中南大學測繪與國土信息工程系普通混凝土標2022/12/256中南大學測繪與國土信息工程系地面巖石標2022/12/257中南大學測繪與國土信息工程系淺埋鋼管標2022/12/258中南大學測繪與國土信息工程系井式混凝土標2022/12/259中南大學測繪與國土信息工程系深埋鋼管標2022/12/2510中南大學測繪與國土信息工程系深埋雙金屬標2022/12/2511中南大學測繪與國土信息工程系工作基點第2節(jié)精密水準測量工作基點是用于直接測定監(jiān)測點的起點或終點。工作基點應布置在變形區(qū)附近相對穩(wěn)定的地方，其高程盡可能接近監(jiān)測點的高程。工作基點一般采用地表巖石標，當建筑物附近的覆蓋層較深時，可采用淺埋標志，當新建建筑物附近有基礎穩(wěn)定的建筑物時，也可設置在該建筑物上。因工作基點位于測區(qū)附近，應經(jīng)常與水準基點進行聯(lián)測，通過聯(lián)測結(jié)果判斷其穩(wěn)定狀況，保證監(jiān)測成果的正確可靠。2022/12/2512中南大學測繪與國土信息工程系監(jiān)測點第2節(jié)精密水準測量監(jiān)測點是垂直位移監(jiān)測點的簡稱，布設在被監(jiān)測建（構(gòu)）筑物上。布設時，要使其位于建（構(gòu)）筑物的特征點上，能充分反映建（構(gòu)）筑物的沉降變形情況，點位應當避開障礙物，便于觀測和長期保護，標志應穩(wěn)固，不影響建構(gòu)筑物的美觀和使用，還要考慮建筑物基礎地質(zhì)、建筑結(jié)構(gòu)、應力分布等，對重要和薄弱部位應該適當增加監(jiān)測點的數(shù)目。

2022/12/2513中南大學測繪與國土信息工程系盒式標志第2節(jié)精密水準測量2022/12/2514中南大學測繪與國土信息工程系窨井式標志第2節(jié)精密水準測量2022/12/2515中南大學測繪與國土信息工程系螺栓式標志第2節(jié)精密水準測量2022/12/2516中南大學測繪與國土信息工程系監(jiān)測儀器第2節(jié)精密水準測量不同類型的建筑物，其垂直位移監(jiān)測的精度要求不盡相同。同一種建筑物在不同的施工階段，如公路基礎和路面施工階段，其垂直位移監(jiān)測的精度要求也不相同；針對具體的監(jiān)測工程，應當使用滿足精度要求的水準儀，采用正確的測量方法；對特級、一級垂直位移監(jiān)測，應使用DSZ05或DS05型水準儀配和因瓦合金標尺；對二級垂直位移監(jiān)測，應使用DS1或DS05型水準儀和因瓦合金標尺；對三級垂直位移監(jiān)測，應使用DS3水準儀和區(qū)格式木質(zhì)標尺或DS1型水準儀和因瓦合金標尺。

2022/12/2517中南大學測繪與國土信息工程系儀器的檢驗第2節(jié)精密水準測量無論使用何種儀器，開始工作前，應該按照測量規(guī)范要求對儀器進行檢驗；水準儀的i角誤差是最重要的檢驗項目。精密水準測量前，還應按規(guī)范要求對水準標尺進行檢驗，其中標尺的每米真長偏差是最重要的檢驗項目，一般送專門的檢定部門進行檢驗。2022/12/2518中南大學測繪與國土信息工程系水準儀i角誤差檢驗第2節(jié)精密水準測量2022/12/2519中南大學測繪與國土信息工程系監(jiān)測方法與技術(shù)要求（1）第2節(jié)精密水準測量采用精密水準測量方法進行垂直位移監(jiān)測時，從工作基點開始經(jīng)過若干監(jiān)測點，形成一個或多個閉合或附合路線，其中以閉合路線為佳，特別困難的監(jiān)測點可以采用支水準路線往返測量。整個監(jiān)測期間，最好能固定監(jiān)測儀器和監(jiān)測人員，固定監(jiān)測路線和測站，固定監(jiān)測周期和相應時段。2022/12/2520中南大學測繪與國土信息工程系監(jiān)測方法與技術(shù)要求（2）第2節(jié)精密水準測量為了減少i角誤差的影響，水準測量規(guī)范對前后視距差和前后視距累積差都有明確的規(guī)定，測量中應遵照執(zhí)行。嚴格控制前后視距差和前后視距累積差，也可有效地減弱磁場和大氣垂直折光的影響。水準測量規(guī)范對觀測程序有明確的要求，往測時，奇數(shù)站的觀測順序為“后前前后”；偶數(shù)站的觀測順序為“前后后前”。返測時，奇、偶數(shù)站的觀測順序與往測偶、奇數(shù)站相同。標尺的每米真長偏差應在測前進行檢驗，當超過一定誤差時應進行相應改正。2022/12/2521中南大學測繪與國土信息工程系標尺零點差的影響第2節(jié)精密水準測量2022/12/2522中南大學測繪與國土信息工程系視線長度、前后視距差和視線高度（m）第2節(jié)精密水準測量等級儀器類型視線長度前后視距差視距累積差視線高度特級DS05≤15≤0.3≤1.5≥0.5一級DS05≤30≤0.5≤1.5≥0.5二級DS05、DS1≤50≤1.0≤3.0≥0.3三級DS1、DS3≤75≤5.0≤8.0≥0.22022/12/2523中南大學測繪與國土信息工程系水準測量主要限差（mm）第2節(jié)精密水準測量等級基輔分劃讀數(shù)差基輔分劃高差之差相鄰基準點高差中誤差測站高差中誤差往返較差、附合或環(huán)線閉合差檢測已測高差較差特級0.30.40.30.070.15√n0.2√n一級0.30.40.50.130.3√n0.5√n二級0.40.61.00.300.6√n0.8√n三級2.03.02.00.701.4√n2.0√n注：n為測段的測站數(shù)2022/12/2524中南大學測繪與國土信息工程系監(jiān)測點的精度要求（mm）第2節(jié)精密水準測量等級往返較差、附合或環(huán)線閉合差高程中誤差相鄰點高差中誤差特級0.15√n0.30.2√n一級0.3√n0.50.5√n二級0.6√n1.00.8√n三級1.4√n2.02.0√n注：n為測段的測站數(shù)2022/12/2525中南大學測繪與國土信息工程系§3精密三角高程測量精密水準測量因受觀測環(huán)境影響小，觀測精度高，仍然是沉降監(jiān)測的主要方法；如果水準路線線況差，水準測量實施將很困難。高精度全站儀的發(fā)展，使得電磁波測距三角高程測量在工程測量中的應用更加廣泛；電磁波測距三角高程測量代替水準測量進行沉降監(jiān)測，將極大地降低勞動強度，提高工作效率。

第四章變形監(jiān)測方案設計2022/12/2526中南大學測繪與國土信息工程系單向觀測及其精度第3節(jié)精密三角高程測量2022/12/2527中南大學測繪與國土信息工程系中間法及其精度第3節(jié)精密三角高程測量2022/12/2528中南大學測繪與國土信息工程系對向觀測及其精度第3節(jié)精密三角高程測量2022/12/2529中南大學測繪與國土信息工程系§4

液體靜力水準測量

液體靜力水準測量也稱為連通管測量，是利用相互連通的且靜力平衡時的液面進行高程傳遞的測量方法。第四章變形監(jiān)測方案設計2022/12/2530中南大學測繪與國土信息工程系基本原理第4節(jié)液體靜力水準測量2022/12/2531中南大學測繪與國土信息工程系基本原理第4節(jié)液體靜力水準測量2022/12/2532中南大學測繪與國土信息工程系

由于制造的容器不完全一致，探測液面高度的零點位置（起始讀數(shù)位置）不可能完全相同，為求出兩容器的零位差，可將兩容器互換位置，求得A、B兩點的新的高差h為：第4節(jié)液體靜力水準測量基本原理2022/12/2533中南大學測繪與國土信息工程系儀器結(jié)構(gòu)液體靜力水準儀種類較多，但總體上由三部分組成，即液體容器及其外殼、液面高度量測設備和溝通容器的連通管。根據(jù)不同的儀器及其結(jié)構(gòu)，液面高度測定方法有目視法、接觸法、傳感器測量法和光電機械法等，前兩種方法精度較低，后兩種方法精度較高且利于自動化測量。

第4節(jié)液體靜力水準測量2022/12/2534中南大學測繪與國土信息工程系液面高度測定方法第4節(jié)液體靜力水準測量目視接觸法也可利用轉(zhuǎn)動的測微圓環(huán)帶動水中的觸針上下運動，根據(jù)光學折射原理，在觀測窗口可以觀測到觸針尖端的實像和虛像，當兩像尖端接觸時，在測微圓環(huán)上可讀出觸針接觸水面時的高度。電子傳感器法通過電子（電感式、光電式或電容式）傳感器不僅可以提高靜力水準的讀數(shù)精度，而且可實現(xiàn)測量的自動化。2022/12/2535中南大學測繪與國土信息工程系第4節(jié)液體靜力水準測量目視法讀數(shù)靜力水準儀2022/12/2536中南大學測繪與國土信息工程系第4節(jié)液體靜力水準測量接觸法讀數(shù)靜力水準儀2022/12/2537中南大學測繪與國土信息工程系第4節(jié)液體靜力水準測量傳感器靜力水準測量系統(tǒng)2022/12/2538中南大學測繪與國土信息工程系第4節(jié)液體靜力水準測量電感式液體靜力水準儀2022/12/2539中南大學測繪與國土信息工程系第4節(jié)液體靜力水準測量誤差分析連通管中液體不能殘存氣泡，否則測量結(jié)果將有粗差；如幾何水準測量一樣，液體靜力水準儀也存在零點差，交換兩臺液體靜力水準儀的位置可以消除其影響；溫度差影響；氣壓差影響；液面到標志高度量測誤差；液體蒸發(fā)影響；液體弄臟影響；儀器擱置誤差；儀器傾斜誤差影響；儀器結(jié)構(gòu)變化影響等。2022/12/2540中南大學測繪與國土信息工程系液體靜力水準觀測技術(shù)要求（mm）等級儀器類型讀數(shù)方式二次觀測高差較差環(huán)線或附合路線閉合差特級封閉式接觸式±0.1±0.1√n一級封閉式、敞口式接觸式±0.3±0.3√n二級敞口式目視式±1.0±1.0√n三級敞口式目視式±3.0±3.0√n注：n為測段的測站數(shù)第4節(jié)液體靜力水準測量2022/12/2541中南大學測繪與國土信息工程系作業(yè)要求（1）觀測前向連通管充水時，不得將空氣帶入，可采用自然壓力排氣充水法或人工排氣充水法進行充水。（2）連通管應平放在地面上，當通過障礙物時，應防止連通管在垂直方向出現(xiàn)Ω形而形成滯氣“死角”。連通管任何一段的高度都應低于蓄水罐底部，但最低不宜低于20cm。（3）觀測時間應選在氣溫最穩(wěn)定的