电子水准仪在建筑工程变形监测中的应用研究应用.doc

毕业论文毕业论文题目 电子水准仪在建筑变形监测中应用研究学院专业班级 学生姓名 性别 指引教师 职称 6月15日摘要建筑变形监测是按照一定周期对变形体进行重复观测以拟定其形状在空间位置随时间变化量，并运用观测成果总结出变形规律从而监测变形体运动。如果变形超过了限差，就会影响建筑物正常使用，严重会使建筑物倾斜甚至崩塌。因而，在建筑物施工过程和运营期间，都需要对它们进行变形观测，保证工程建筑物稳定性，为安全运营诊断提供必要信息，以便及时发现问题并采用办法。本论文重要简介了电子水准仪构造、测量原理；电子水准仪种类和特点，当前发呈现状，此后发展趋势。电子水准仪误差来源，以及其常规检查与校正办法。运用电子水准仪获得工程沉降数据后，通过数据解决绘制出沉降-荷载曲线图和沉降等值线图等；根据电子水准仪基本原理及其在建筑沉降监测中应用进行研究和分析,从而得出对普及电子水准仪应用和发展有益结论。核心词：电子水准仪；变形监测；沉降观测AbstractBuilding deformation monitoring is repeated observing the deformation objects with a certain period to determine the shape of the spatial position with the change of time，and using the observed results to sum up the law of deformation and to monitor the movement of the deformation objects. If the deformation exceeds the limit，it will affect the normal use of the building，and will seriously make the building tilting or even collapse. Therefore，in the period of building construction and operation ,observing the building deformation to ensure buildings stability is very necessary .And then it can provide the necessary information for safe operation. It can also find problem and take measures to solve the problem timely. This paper introduces the structure ，types ，characteristics and measurement principle of the digital level instrument. This paper also probe into the development situation at present and the development trend in the future of the digital level instrument. Importantly，this paper make a research of large number of engineering applications，especially in the settlement monitoring ,of the digital level instruments.Electronic leveling instrument error source，and its routine inspection and correction method. Use of electronic level to obtain engineering settlement data，through the data processing to map out the settlement - load curve and settlement isoline map. To research and analysis on the basis principle of electronic level and its application in building settlement monitoring，the useful conclusions in popularization and development of electronic leveling instrument application is obtained.Key words:Electronic level；Deformation monitoring；Settlement observatio目录第一章电子水准仪的基本原理11.1引言11.2电子水准仪的结构及测量原理11.3 电子水准仪的种类和特点11.3.1 电子水准仪的种类11.3.2 电子水准仪的特点71.4 电子水准仪的发展现状及发展趋势8第二章建筑变形观测122.1建筑变形观测122.1.1 建筑变形观测概述122.1.2 建筑变形观测的分类122.1.3 建筑变形观测的特点132.1.4 建筑变形观测的基本方法142.2 变形观测的重要意义14第三章电子水准仪的观测方法163.1 DiNi 12电子水准仪的简介163.2 电子水准仪的观测方法17第四章电子水准仪的检验与校正194.1 电子水准仪的误差194.2 电子水准仪的检验与校正214.2.1电子水准仪常规检验与校正214.2.2电子水准仪i角的检验与校正22第五章电子水准仪在变形观测中的应用实例255.1 工程概况255.2 沉降观测高程控制网方案设计255.2.1 观测仪器及依据255.2.2水准基点的布设265.2.3工作基点的布设265.2.4 沉降观测点的布设265.2.5观测方法275.2.6 观测成果275.3数据处理与分析285.3.1 观测点的观测成果285.3.2 累积沉降值305.3.3 沉降等值线图315.3.4 沉降-荷载-时间曲线图315.3.5各观测点随时间累积沉降速度曲线图34第六章总结与展望366.1经济技术分析366.2 结论366.3 展望36参考文献37致谢38附录一中文译文附录二 外文翻译原文电子水准仪在建筑变形监测中应用研究第一章 电子水准仪基本原理1.1引言随着都市建设迅猛发展，高大建筑物越来越普遍，建筑物安全也越来越受到社会各界关注，为保证建筑物顺利施工和施工后安全运营,就必要对建筑物进行系统变形监测，其中一项重要工作就是沉降观测。因而对建筑物进行精准沉降观测就显得尤为重要，由于它关系到整个工程施工安全和使用安全。随着测绘仪器制造技术飞速发展,沉降观测手段也从老式光学水准仪发展到当前电子水准仪。电子水准仪以其潮流外观设计、操作以便、高精度等诸多长处,得到了广大测绘工作者青睐，在各种工程变形监测中得到了非常广泛应用。为了监测验证电子水准仪精度，本文以天宝DiNi-12电子水准仪为例，通过实际工程沉降监测数据来验证电子水准仪精度完全符合沉降监测精度。1.2电子水准仪构造及测量原理电子数字水准仪是在精密自动安平水准仪基本上发展起来。电子水准仪是通过感光器分析标尺影像对一维数字影像解决应用(一维数字影像解决原理：影像-数字化-译码数据解决-成果)，运用二极管检测阵列来代替测量人员眼睛，相称于在水准仪里架设了具备稳定视线一部CCD照相机。水准条码标尺上不用条码在通过望远镜成像到平面上CCD光电传感器上，CCD光电传感器再将黑白相间条码图像转换成模仿视频信号，通过仪器内部数字图像解决，即可获得望远镜中丝条形码标尺上读数。此数据一方面在屏幕上显示，另一方面存储在仪器内部存储器中，供计算、查核和保存之用。其工作原理如图1-1所示。1.3 电子水准仪种类和特点1.3.1 电子水准仪种类当前流行几种电子水准原理重要是有关法、几何法、相位法、RAB原理及叶氏原理。从这几种原理共同性角度看，都使用了光学水准仪光路原理，也都使用了条形码标尺,条码明暗相间，通过变化明暗条码宽度实现编码，且条码不存在重复码段。但它们编码规则也有非常明显个性区别,从这些区别是可以看出它们解码原理区别。此外，除上述编码环节存在共同性外，解码环节也还是有共同性。可以断定，所有电子水准原理解码过程都存在粗测、精测和精粗衔接这些环节过程。且这些过程和普通光学模仿水准仪依然有相似之处。如图1-2所示：YN条形编码标尺CCD光电传感器数字图像锁定译码图像解决计算成果数据液晶显示数据查核、保存图1-1 电子水准仪工作原理图1-3有关法直接黑白编码原理（1）有关法Leica仪器使用有关法，其解码原理就是对图像信号与商定编码进行有关解算，寻找最大有关点位置从而完毕图象辨认进而获得所截获条码片段原码(粗测值)和物象比(距离)，精测原理则由电子中丝和码元相位关系实现。其解码突破口在于二维有关搜索运算。由于是直接进行有关搜索运算，因此标尺编码直接以伪随机码进行黑白二进制编码。如图1-3所示，码元0和1分别与条码黑自相相应。图1-2 常用电子水准仪原理有关法长处是思想办法简朴，而缺陷是由于粗测值和距离(物象比)两个未知量同步进行二维有关运算搜索，而每个条纹中所包括码元数目具备很大随意性，至少是1个码元，而最多可以是16个码元，并且码元宽度很窄(如2.025mm)远距离是无法直接辨别码元少窄条纹(“沉没”现象)，由于有关法是比较实在由所有像素参加对也许成果“穷举式表决”，那些“沉没”条纹和条纹边沿细节以及被遮挡损坏少量条纹并局限性以影响到整个“投票成果”，实现了可靠解码。但由此带来运算量非常巨大，于是导致了测量速度慢和对微解决器速度规定高以及能耗大等缺陷。为解决测量速度慢问题，初期徕卡仪器在望远镜调焦旋钮上安装传感器以实现视距(物象比)粗略测量以缩小有关算法搜索范畴，也有仪器则采用面阵光电传感器通过测量标尺条码横向长度来实现视距(物象比)粗略测量以缩小有关算法搜索范畴。有关法精测原理依然运用电子中丝和所截获码片段码元相位(位置)关系实现。对于这一点，当前还没发既有文献对其进行了分析和披露。当前文献所简介“粗有关”“精有关”概念实质都是简介粗测原理即条码片段或其码序确立过程，对其真正精测原理即电子中丝和条码片段之间位置关系确立过程没有涉及。（2）几何法几何法解码原理区别于有关法地方是通过载码引人减少了标尺上黑白条纹宽度种类，并使得图像信号中可以恢复出载码周期波谱，从而实现了精确码元坐标定位继而实现迅速“码词”(和有关法中条码片段概念类似)读取，解决了有关法测量速度慢问题。其所谓相似二角形空间变换几何关系如图1-4所示，这运用相似二角形空间几何比例关系其实是所有电子水准原理所共同采用(涉及有关法、相位法、RAB原理以及叶氏原理也实质都使用了这种望远镜成像光学比例关系)，所有电子水准原理精测过程实质都是使用了这种几何关系。因此咱们始终以为几何法叫法是不当。图1-4 文献对几何法原理描述示意先看几何法相位调制编码原理。如图1-5所示。图1-5几何法相位调制编码原理图中反映了载码遇0码元则反相，遇1码元则同相编码规则。可以看出这样条码宽度种类仅有二种宽度，大条纹宽度就是码元宽度，小条纹宽度就是半个码元宽度，比有关法中16种宽度大大减少，条纹也粗得多，100m距离不也许浮现整条纹完全“沉没”(至少在理论上)，依照恢复出周期波谱波长和相位，码元成像在CCD上坐标分布定位就清清晰楚，简朴一维有关就可以完毕粗测，物象比由周期值直接求解。但由此带来问题是:信息密度稀疏了，很难同步顾及远近距离测量规定。由于近距离时望远镜成像很大，在光电传感器上成像码元个数大大减少，少到一定限度就保证不理解码唯一性。但若减少码元宽度顾及近距离又对远距离图像辨别不利。为解决短视距测量问题，几何法采用双相位码编码在单相位码基本上加人商定1mm明暗窄条码，这种码只有在近距离时光电传感器才可以辨别并参加解码，在远距离时其在光电传感器上无法辨别(沉没)，不参加解码。这是几何法原理远近兼容测量原理。当前文献所简介几何法原理其实只是着重强调了其精测原理和精粗衔接过程，其望远镜成像几何比例关系就是阐明电子中丝和码元之间相位位置关系而对于其粗测原理“码词”，获取这一电子水准仪最实质图象辨认技术问题则没有涉及。可以看出，有关法和几何法命名角度自身是不一致，前者是粗测特性，后者是精测特性。这样命名与分类固然是不严谨。事实上，有关法也运用了望远镜成像几何位置(相位)关系实现精测，几何法也可以使用有关算法(但不是二维有关)实现粗测(获得“码词”)。而其区别仅在于与否运用载码调制来实现解码运算量减少。（3）相位法相位法原理基本特性是运用标尺条码图像信号中几种不同周期码波谱相位差来实现粗测，算法是迅速傅里叶变换，其运算量也不小。精测原理运用R周期码相位信息实现。其测量原理和光电测距仪组合频率测距法是类似如图1-6所示。重要分如下6个环节进行:分别测量出电子中丝在标尺成像中A码、B码和R码二种周期信号中相位值如、；用、求解出电子中丝在隐含频率Fc =-中相位=-；依照隐含频率Fc波长五:Lc= /(-)和相位求得第一高度粗测值；依照A码(或者B码)信号波长(或者)和相位(或者)求得第二高度粗测值(或者)；再依照R信号周期和相位求得高度精测值；最后依次将,(或者)和逐次精粗衔接就可以获得精准高度测量成果H了。之因此要使用第二粗测值，是由于第一粗测值精度很容易超过精测R码波长，将第一粗测值和精测值直接衔接将容易浮现整周期R码粗差。图1-6相位法编码解码原理示意（4）RAB原理RAB原理编码规则是载码码宽数字电子，其解码突破口是运用相邻码元中心等距离特性即图像信号中包具有周期波谱，从而通过周期波谱测量实现了精确码元坐标定位继而实现物象比解算、迅速粗测有关运算等，精测原理和其她办法依然类似。如图1-7所示：RAB原理为解决远近视距兼容使用了6种宽度编码，且6种码分为两组，每组2种宽度码元，同组中2种码元宽度差别不大，这种不大差别在近距离是容易区别，在远距离时由于截获了较大视场条码片段，同组中2种宽度差别不大码元按一种码解决。RAB码明显特点是相邻暗条纹(或者相邻明条纹)中心离等于定值。图1-7 RAB原理码宽调制编码原理（5）叶氏原理叶氏原理是武汉大学创造并实现数字电子原理，已经应用于博飞DAL系列和苏光EL系列电子水准仪中。其核心思维是以比例码为载码，测量码调制寄生在比例码之中。解码时一方面通过条码图像信号中比例载码周期波谱测量实现了精确码元坐标定位继而实现物象比解算、迅速粗测、精测。如图1-8所示图1-8 叶氏原理比例调制编码原理本原理中条码区别于其她原理明显特点是相邻明暗条纹边界(或者明暗条纹边界)之间距离等于定值。比较这5种原理可以看出，除前边提到粗测、精测、精粗衔接这些大体过程存在相似以外，所有电子水准原理精测原理其实也是基本相似，都要涉及电子中丝和所截获条码图像中某种信息相位(位置)关系，都要涉及望远镜成像三角形几何比例关系应用。而不同之处在于粗测实现过程(图象辨认)以及精测、粗测都要涉及到物象比确立过程。除有关法外，相位法、几何法、RAB原理和叶氏原理都使用和运用了载码调制编码解码，通过载码波谱使用以实现迅速图象辨认，也由于相位法波谱相对复杂，必要以傅里叶变换来解码，而后3种原理则只需相对简朴算法就可以获得载码成像周期波谱信息。而实践应用也证明了后二种原理实际测量速度效果也确比相位法和有关法明显快捷。就三种使用载码调制原理而言，几何法必要增长细条纹码克服近距离时信息密度过低缺陷，RAB原理和叶氏原理只需增长调制级数就可以容易解决近距离时信息密度低问题。1.3.2 电子水准仪特点电子水准仪是以自动安平水准仪为基本，在望远镜光路中增长了分光镜和探测器(CCD),并采用条码标尺和图象解决电子系统二构成光机电测一体化高科技产品。采用普通标尺时，又可像普通自动安平水准仪同样使用。 它与老式仪器相比有如下共同特点：（1）读数客观：不存在误差、误记问题，没有人为读数误差。（2）精度高：视线高和视距读数都采用大量条码分划图像经解决后取平均得出来，因而削弱了标尺分划误差影响。多数仪器均有进行多次读数取平均功能，可以削弱外界条件影响。不纯熟作业人员业也能进行高精度测量。（3）速度快：由于省去了报数、听记、现场计算时间以及人为出错重测数量，测量时间与老式仪器相比可以节约1/3左右。（4）效率高：只需调焦和按键就可以自动读数，减轻了劳动强度。视距还能自动记录，检核，解决并能输入电子计算机进行后解决，可实线内外业一体化。1.4 电子水准仪发呈现状及发展趋势（1）数字水准仪和老式水准仪异同：相似点：数字水准仪具备与老式水准仪相似光学、机械和补偿器构造；光学系统也是沿用光学水准仪；既可以用于数字水准测量，也可以用于老式水准测量。不同点：老式水准仪用人眼观测，数字水准仪用光电传感器（CCD线针）代替人眼；数字水准仪与其相应条码水准标尺配用。仪器内装有图像辨认器；采用数字图像解决技术，这些都是老式水准仪所没有；同一根编码标尺上条码宽度不用，各型数字水准仪条码尺有自己编码规律，但均尚有黑白两种条块，这与老式水准标尺不同。此外，对精密水准仪而言，老式运用测微器读数，而数字水准仪没有测微器。（2）当今世界上已有电子水准仪型号和技术指标：自从徕卡公司在1990年推出第一台电子水准仪NA以来，电子水准仪己经发展到了第二代，天宝、拓普康、索佳和尼康等都先后推出了自己产品。当前市场上电子水准仪分为不同精度两个级别(与采用标尺也关于系)，惯用高精度电子水准仪及其指标见表1-1所示。表1-1惯用高精度电子水准仪及重要技术指标特性指标徕卡DNAO3天宝DINI12拓扑康DL101C索佳SDL30M尼康AP-7高程测量精度(1公里来回测中误差)电子读数0.3mm/Km光学读数1.Omm/Km电子读数0.3mm/Km光学读数1.Omm/Km电子读数0.3mm/Km光学读数1.Omm/Km电子读数0.4mm/Km光学读数1.Omm/Km电子读数0.8mm/Km测程范畴铟瓦尺1.8 - 60m玻璃钢尺1.8 - 110m铟瓦尺1.5 - 100m折叠条码尺1.5 - 100m铟瓦尺2 - 60m玻璃钢尺2 - 100m铟瓦尺6 - 100m玻璃钢尺6 - 100m玻璃钢尺0.75 - 100m最小显示0.0lmm0.0lmm0.0lmm0.lmm0.lmm测量时间3秒3秒4秒3秒4秒放大倍率24X32X32X32X28X补偿范畴1010101010补偿精度0.30.20.50.50.5（3）不同电子水准仪不同点：由于各厂家标尺编码规则不同，电子读数原理也不同，导致不同厂家产品在技术指标和性能上也有某些差别。下面对徕卡、天宝和拓普康三个厂家精密电子水准仪加以比较。测量原理与编码标尺规则不同:徕卡仪器采用有关法读数，天宝采用几何法读数，拓扑康采用相位法读数。技术指标差别:各厂家电子水准仪由于设计思路不同，采用原理不同，导致在技术指标上存在某些差别，如测量时间不同，对标尺条码截取范畴不同，计算办法不同等。性能差别:由于不同厂家产品电子读数原理不同，从而反映在它们性能上也存在差别。a)折光差:由于空气中折射率梯度存在，对视线高影响。当视线接近地面时，由于受折光影响，标尺影像将产生形变，导致光电传感器图形解决困难，从而对电子读数产生影响，导致折光差。但由于三种仪器读数原理不同，受折光差影响大小也不同，天宝仪器受折光差影响要不大于其他两种仪器。这重要是由于天宝电子水准仪在读数时，仅用到中丝上下各15cm标尺截距，并没有用到全视场条码，因此当视线接近地面时，受折光差影响小，而其他两种仪器运用视场中所有条码，接近地面条码也参加读数，而最后判读成果是所有这些条码平均值，因此受折光差影响大。b)红外光线影响不同徕卡NA系列电子水准仪具备“谱敏捷度”，即电子水准仪探测器是运用光线红外某些接受和检测条码影像。因而，在人工光线下进行测量时，如果红外光成分较弱时，会导致测量误差，甚至无法读数。此外，对标尺像背景色也有一定规定，当标尺背景为红色(如红色墙等)或接近探测器工作色谱时，则电子读数将遇到困难，作业时应加以注意。而天宝和拓普康电子水准仪是运用可见光来接受和检测条码影像，因此不受此影响，它们只规定标尺要有足够照明。c)调焦对测量成果影响不同天宝电子水准仪标尺每2cm划分为一种测量间距，其中条码构成一种码词，每个测量间距边界由黑白过渡线构成，其下边界到标尺底部高度，可以由该测量间距中码词判读出来，望远镜中丝照准那个码词，被判读出来后就可得到视线高读数。这种读数原理对条码分划边沿成像质量规定高，规定调焦要清晰，否则对读数将产生较大影响。而徕卡和拓普康电子水准仪是运用视场中每个条码中心线读数，因而条码成像质量对读数没有多大影响，但是条码成像模糊时，仪器会通过延长图像解决时间来获得读数。但是也应当注意，虽然普通调焦波动，对测量成果只产生微局限性道影响，但若是大量测量都是这样，就会影响最后测量精度。因而要获得最佳测量精度，每站仪器调焦质量也很重要。d)对标尺遮挡容许幅度不同在水准测量中，标尺不同部位常遭树枝、杂草等障碍物遮挡，在山地或公路旁作业时更是如此。各厂家电子水准仪在设计时也考虑到了这一点，因而在仪器出厂时都给出了此项性能指标。由于电子水准仪读数并不是采用编码标尺上某一处条码刻划，而是对视场中标尺截距编码平均值，因而容许标尺某些遮挡。只是不同厂家仪器由于读数原理和采用条码范畴不同，对标尺遮挡容许幅度也不同。天宝电子水准仪是运用对称于视准轴上下各15cm标尺编码来读数，虽然视场中有多余标尺编码，也不参加读数，这某些标尺被遮挡不影响测量值，若视距位于最小视距和几米之间时(视场角是一定)，落在视场里编码尺段只要有10cm就能观测。同步，天宝电子水准仪具备标尺非对称截距测量功能。但是，此类仪器中丝附近条码不容许遮挡。对于徕卡和拓普康仪器，是运用视场中所有条码来进行读数。当视距不不大于5m时，徕卡电子水准仪对遮挡容许幅度普通为20%-30%，当视距不大于5m时，标尺稍有遮挡也许就无法读数，而对中丝与否遮挡没有特殊规定。（4）电子水准仪有辽阔应用前景,重要有：高精度水准测量：NA3003被美国联邦大地控制协会指定用作一等水准测量，其她如DL-101、DiNi-10均可用于一、二等水准测量，可提高作业效率30%-50%。变形观测：建筑物沉降观测（将马达驱动器附在电子水准仪上，为建筑物沉降、隆起和垂直位移自动监测开辟了新途径）；大坝垂直变形观测。工业测量：机器、地基轴倾、转台精密测量。持续精密测量：与计算机相联，实时、自动持续测量。地形测量：图根导线点、碎步点测量。线路测量：公路、铁路、河道、隧道等纵、横断面测量。建筑施工：放样、抄平。（5）电子水准仪此后发展方向：电子水准仪是一种功能很强测量系统，操作简朴，测量速度比光学水准仪提高50%-60%，易于实现内外业一体化，因此必定是几何水准测量继续发展方向。此后电子水准仪将从如下几种方面进行完善：改进补偿器构造与安平精度；数字水准仪之因此能成功，重要是依赖于CCD技术和数字图像解决技术，由于此后电子水准仪将随着CCD技术和数字图像技术发展而发展；改进测量程序与数据存储软件；增强仪器适应环境能力；使机内系统逻辑增长对其她某些干扰，如亮度变化、补偿器应力释放、传感器时性变化等改正。第二章 建筑变形观测2.1建筑变形观测2.1.1 建筑变形观测概述建筑物在工程建设和使用过程中，由于基本地质构造不均匀，土壤物理性质不同，土基塑性变形，地下水位变化，大气温度变化，建筑物自身荷重（如风力，震动等）作用，会导致工程建筑物随时间推移发生沉降，位移，扰曲，倾斜及裂缝等现象，这些现象统称为变形。工程建筑物变形，按其类型可以分为：静态变形和动态变形。静态变形普通是指变形观测成果只表达在某一时期内变形值，也就是说，它只是时间函数；动态变形是指在外力影响下而产生变形，故它是以外力为函数来表达动态系统对于时间变化，其观测成果是表达建筑物在某一时刻瞬时变形。变形准时间长短可分为：长周期变形（建筑物自重引起沉降和变形），短周期变形（温度变化引起变形）。按研究范畴可以分为：全局性变形，区域性变形，局域性变形。按成因可以分为：人工干预变形，自然因素变形，综合因素变形。所谓变形观测，是用测量仪器或者专用仪器测定建筑物及地基建筑物在荷载和外力作用下随时间变形工作。通过变形观测，可以检查、各种工程建筑物和地质构造稳定性，及时发现问题，保证质量和使用安全；更好理解变形机理，验证关于工程设计理论和地壳运动假说，建立对的预报变形理论和办法。2.1.2 建筑变形观测分类变形观测属于安全监测。变形观测有内部观测和外部观测两方面。内部观测内容由建筑物内部应力，温度变化测量，动力特性及其速度测定等，普通不由测量工作者完毕。内部观测与外部观测之间有着密切联系，应同步进行，以便互相验证和补充。外部观测内容重要有沉降观测、位移观测、倾斜观测、裂缝观测和扰度观测等。（1）沉降观测它是指建筑物及其基本在垂直方向上变形(也称垂直位移)。沉降观测就是测定建筑物上所设观测点(沉降点)与基准点(水准点)之间随时间变化高差变化量。普通采用精密水准测量或液体静力水准测量办法进行。（2）水平位移观测它是指建筑物在水平面内变形,其体现形式为在不同步期平面坐标或距离变化。建筑物水平位移观测是测定建筑物在平面位置上随时间变化移动量。 测定水平位移办法诸多,有常规地面控制测量办法，如导线，前方交会法等；也有各专用办法，如基准线法，正、倒垂线法等。（3）倾斜位移观测它是指建筑物由于地基不均匀沉降或其她因素导致。建筑物倾斜位移分为两类：一类体现为以不均匀水平位移为主；另一类则体现为以不均匀沉降为主。倾斜观测是用经纬仪，水准仪或其她专用仪器测量建筑物倾斜随时间变化工作。对于上述两种倾斜普通采用不同观测办法，前者可采用先测出水平位移然后计算倾斜办法，即所谓“直接法”；后者可通过测量建筑物基本相对沉降办法进行测定，即先测出沉降后计算倾斜办法，也就是所谓“间接法”。（4）裂缝观测它是指建筑物基本不均匀沉降，温度变化和外界各种荷载作用，使得建筑物内部应力大大超过了容许限度，使得建筑物构造产生裂缝。测定建筑物裂缝发展状况观测工作即为裂缝观测。（5）扰度观测在建筑物垂直面上，各个不同高程点相对于底点不同水平位移，称为扰度。所进行观测称为扰度观测。2.1.3 建筑变形观测特点与普通测量工作相比，变形观测具备如下几种特点：（1）观测精度规定高由于变形观测成果直接关系到建筑物安全，影响对变形因素分析和变形规律对的分析，和其她测量工作相比较，变形观测必要具备很高精度。典型变形观测精度规定是1mm或者相对精度110-6。因而，依照变形观测目不同，拟定合理观测精度和观测办法，优化观测方案，选取测量仪器是实行变形观测前提。（2）需要重复观测建筑物由于各种因素产生变形均有时间效应，计算其变形最简朴，最基本办法是计算建筑物上同一点在不同步间坐标差和高程差。这就规定变形观测必要依一定期间周期重复观测，时间跨度较大。重复观测周期取决于变形观测目，预测变形量大小和速度。（3）规定采用严密数据解决办法建筑物变形普通都比较小，有时甚至与观测精度处在同一种数量级；同步，大量重复观测使原始数据增多。规定从不同步期大量数据中，精准拟定变形信息，必要采用严密数据解决办法。2.1.4 建筑变形观测基本办法第一类:常规大地测量办法,涉及几何水准测量,三角高程测量,三角(边)测量,导线测量,交会法等。此类办法测量精度高,应用灵活,合用于不同变形体和不同工作环境,但野外工作量大,不易实现自动和持续监测。第二类:照相测量办法:涉及近景照相测量.它可以同步测量许多点子,作大面积复测,特别合用于动态式变形观测,外业简朴且精度较底。第三类:专门测量办法,或称物理仪器法,涉及各种准直测量(激光准直系统具备代表性),倾斜仪观测,流体静力水准测量系统及应变计测量。用专门测量手段最大特点是容易实现持续自动监测及遥测,且相对精度高,但测量范畴不大,提供是局部变形信息。第四类:空间测量技术:涉及甚长基线干涉测量(VLBI),卫星激光测距,全球定位系统(GPS)等。空间测量技术先进,可以提供大范畴变形信息,是研究地壳变形及地表下沉等全球性变形重要手段。工程建筑物变形观测基本办法,要依照建筑物变形性质,使用状况,观测精度,周边环境以及对观测规定来选定。在实际变形观测方案时应综合考虑各种测量办法应用,互相取长补短。2.2 变形观测重要意义大型水工建筑物、工业与交通建筑物、高大建筑物群体和许多精密机械安装、导轨以及尖端科学技术实验设备由于自然条件影响与变化，例如，建筑物地基工程地质、水文地质、土壤物理性质、大气温度影响与变化，会引起建筑物变形。另一种是建筑物自身荷重。及建筑物构造、型式、风力、地震等动荷载作用，虽然在设计、施工及运营中采用了办法，但不也许尽善尽美，因而，还会引起建筑物变形。如果这些变形在一定限度之内，以为是正常现象；如果超过了限差，就会影响建筑物正常使用，严重会使建筑物倾斜甚至崩塌。因而，在建筑物施工过程和运营期间，都需要对它们进行变形观测，保证工程建筑物稳定性，为安全运营诊断提供必要信息，以便及时发现问题并采用办法。在科学上，变形观测可以协助咱们更好地理解变形机理，验证关于设计理论和地壳运动假说，进行反馈设计以及建立有效预报模型。第三章 电子水准仪观测办法3.1 DiNi 12电子水准仪简介（1）DiNi 12电子水准仪基本图示：由于咱们学校以及本论文中测量数据所采用电子水准仪均为天宝DINI-12型电子水准仪，故重点简介DINI12电子水准仪构造及用法，其基本图示如图3-1所示：图 3-1 DiNi 12型电子水准仪图示（2）DiNi 12电子水准仪进行沉降观测用法:仪器参数设立：使用仪器前需对仪器参数进行设立，重要是如下几项，如下各值为按一级水准测量级别设定:a)Height Unit:测量高程单位和记录到内存单位,m;b) Display resolution：最小显示单位,0.00001m;c) Max dist:输入最大测量距离，当测量距离超过此距离时会警告顾客,30m;d) Minsight:输入最小视线高度0.30m;e) Max dif:输入在线路测量中一测站最大偏差,0.00030m。建立新工程项目：按屏幕右侧EDIT 键，然后按PRJ，选取NEWPROJECT，输入项目名称。开始线路测量：按下在线路测量Line屏幕下箭头所指按键，按下新建路线NewLine，输入路线号，选取测量模式(BFFB) ,输入后视点高程、点号、代码,然后就可以开始测量。中断和结束测量：当前视观测结束后，就可以换站了，可以把水准仪关闭后再换站，当打开仪器后可以直接就进入刚才所在地方，并且可以继续进行水准路线测量。当观测结束并且已经观测了最后闭合点,可以按下测段结束键Lend结束测量，同步输入结束点高程、点号、代码，此时仪器将显示出起始点和终点高程之差,先后视距和等信息。(3)沉降观测数据下载与解决：DiNi 12电子水准仪有两种数据下载方式，从PCMCIA卡中下载数据和从RS232串口下载数据。第一次从PCMCIA卡中下载数据时需先安装PCMCIA卡驱动程序，然后就可以直接从PCMCIA卡复制文献到计算机中。从RS232串口下载数据时需先进行通讯设立使仪器与计算机中通讯参数设立一致,下载数据可以使用某些商业软件如恒华一点通HDLink软件，TGO等，还可以使用Windows自带超级终端来传播。对于数据平差普通用仪器自身平差程序即可,按MENU键,选取LINEADJUSTMENT。平差之前要先把原始测量数据下载至计算机,平差之后原始测量数据将被平差后数据覆盖。数据下载至计算机后可以直接导入到Excel 电子表格中，导入时选取按固定宽度分隔，然后按高程及点号排序，这样可以把所测沉降点高程放在一起，复制到沉降观测计录表中，计算本次沉降及合计沉降值并绘制沉降曲线图、分析沉降状况。3.2 电子水准仪观测办法（1）限差设立:在测量前咱们应当对仪器限差进行设立，依照规范以及测量级别来定应对测站最大视距；标尺最大读数；标尺最小读数；最大限差（一种测站）；最大距离限差（单站视距差及累积视距差）。（2）测量模式:后前先后、后后前前、后前。给定测量限差值，仪器可自动判断测量限差，超限时提示重测，能自动计算线路闭合差等。（3）测量办法:仪器及配套水准尺均应在有效检定期内。水准仪与水准尺在使用前及使用过程中，经常规检校合格，水准仪视准轴与水准管轴夹角均不超过15。仪器各种设立对的，其中有限差规定项目按规范规定在仪器中进行设立，并在数据采集时自动控制，不满足规定应依照仪器提示进行重测。观测时，普通按后-前-前-后顺序进行，对于有变换奇偶站功能电子水准仪，按如下顺序进行：a)往测：奇数站为后-前-前-后偶数站为前-后-后-前b)返测：奇数站为前-后-后-前偶数站为后-前-前-后每一测段必要为偶数站结束。观测前30min，将仪器置于露天阴影处，使仪器与外界气温趋于一致，并进行仪器预热。测量中避免望远镜直接对着太阳；尽量避免视线被遮挡，规定遮挡不不超过标尺在望远镜中截长20；观测时用测伞遮蔽阳光，仪器需装遮光罩。自动安平水准仪圆水准器，严格置平。在持续各测站上安顿水准仪时，使其中两脚螺旋与水准路线方向平行，第三脚螺旋轮换置于路线方向左侧与右侧。除路线拐弯处外，每一测站上仪器与先后视标尺三个位置，普通为接近一条直线。观测过程中为