【文章內(nèi)容簡介】 精度要求是1mm或者相對精度1106。因此，根據(jù)變形觀測的目的不同，確定合理的觀測精度和觀測方法，優(yōu)化觀測方案，選擇測量儀器是實施變形觀測的前提。（2）需要重復觀測：建筑物由于各種原因產(chǎn)生的變形都有時間效應，計算其變形最簡單，最基本的方法是計算建筑物上同一點在不同時間的坐標差和高程差。這就要求變形觀測必須依一定的時間周期重復觀測，時間跨度較大。重復觀測的周期取決于變形觀測的目的，預計的變形量的大小和速度。（3）要求采用嚴密的數(shù)據(jù)處理方法建筑物的變形一般都比較小，有時甚至與觀測精度處在同一個數(shù)量級；同時，大量重復觀測使原始數(shù)據(jù)增多。要求從不同時期的大量數(shù)據(jù)中，精確確定變形信息，必須采用嚴密的數(shù)據(jù)處理方法。 建筑變形觀測的基本方法第一類:常規(guī)大地測量方法,包括幾何水準測量,三角高程測量,三角(邊)測量,導線測量,交會法等。這類方法的測量精度高,應用靈活,適用于不同變形體和不同的工作環(huán)境,但野外工作量大,不易實現(xiàn)自動和連續(xù)監(jiān)測。第二類:攝影測量方法:,作大面積的復測,尤其適用于動態(tài)式的變形觀測,外業(yè)簡單且精度較底。第三類:專門測量方法,或稱物理儀器法,包括各種準直測量(激光準直系統(tǒng)具有代表性),傾斜儀觀測,流體靜力水準測量系統(tǒng)及應變計測量。用專門測量手段的最大特點是容易實現(xiàn)連續(xù)自動監(jiān)測及遙測,且相對精度高,但測量范圍不大,提供的是局部變形的信息。第四類:空間測量技術:包括甚長基線干涉測量(VLBI),衛(wèi)星激光測距,全球定位系統(tǒng)(GPS)等。空間測量技術先進,可以提供大范圍的變形信息,是研究地殼變形及地表下沉等全球性變形的主要手段。工程建筑物變形觀測的基本方法,要根據(jù)建筑物的變形性質(zhì),使用情況,觀測精度,周圍的環(huán)境以及對觀測的要求來選定。在實際變形觀測方案時應綜合考慮各種測量方法的應用,互相取長補短。 變形觀測的重要意義大型水工建筑物、工業(yè)與交通建筑物、高大建筑物群體和許多精密機械的安裝、導軌以及尖端科學技術試驗設備由于自然條件的影響與變化，例如，建筑物地基的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、土壤的物理性質(zhì)、大氣溫度的 影響與變化，會引起建筑物的變形。另一種是建筑物本身的荷重。及建筑物的結構、型式、風力、地震等動荷載的作用，雖然在設計、施工及運營中采取了措施，但不可能盡善盡美，因此，還會引起建筑物的變形。如果這些變形在一定限度之內(nèi)，認為是正常的現(xiàn)象；如果超過了限差，就會影響建筑物的正常使用，嚴重的會使建筑物傾斜甚至倒塌。因此，在建筑物施工過程和運營期間，都需要對它們進行變形觀測，確保工程建筑物的穩(wěn)定性，為安全運行診斷提供必要的信息，以便及時發(fā)現(xiàn)問題并采取措施。在科學上，變形觀測可以幫助我們更好地理解變形的機理，驗證有關設計的理論和地殼運動的假說，進行反饋設計以及建立有效的預報模型。 第三章 電子水準儀的觀測方法 DiNi 12電子水準儀的簡介（1）DiNi 12電子水準儀的基本圖示：由于我們學校以及本論文中測量數(shù)據(jù)所采用的電子水準儀均為天寶DINI12型電子水準儀，故重點介紹DINI12電子水準儀的結構及使用方法，其基本圖示如圖31所示：圖 31 DiNi 12型電子水準儀圖示（2）DiNi 12電子水準儀進行沉降觀測的使用方法:①儀器參數(shù)設置：使用儀器前需對儀器參數(shù)進行設置，主要是如下幾項, 以下各值為按一級水準測量等級設定:a)Height Unit:測量的高程的單位和記錄到內(nèi)存的單位,m。b) Display resolution: 最小顯示單位,。c) Max dist:輸入最大測量距離, 當測量的距離超過此距離時會警告用戶,30m。d) Minsight:。e) Max dif:輸入在線路測量中的一測站最大偏差,。②建立新工程項目：按屏幕右側EDIT 鍵, 然后按PRJ, 選擇NEWPROJECT, 輸入項目名稱。③開始線路測量：按下在線路測量Line屏幕下的箭頭所指的按鍵, 按下新建路線NewLine, 輸入路線號, 選擇測量模式(BFFB) ,輸入后視點高程、點號、代碼,然后就可以開始測量。④中斷和結束測量：當前視觀測結束后, 就可以換站了, 可以把水準儀關閉后再換站, 當打開儀器后可以直接就進入剛才所在的地方, 并且可以繼續(xù)進行水準路線測量。當觀測結束并且已經(jīng)觀測了最后的閉合點,可以按下測段結束鍵Lend結束測量, 同時輸入結束點高程、點號、代碼, 此時儀器將顯示出起始點和終點的高程之差,前后視距和等信息。(3)沉降觀測數(shù)據(jù)的下載與處理：DiNi 12電子水準儀有兩種數(shù)據(jù)下載方式, 從PCMCIA卡中下載數(shù)據(jù)和從RS232串口下載數(shù)據(jù)。第一次從PCMCIA卡中下載數(shù)據(jù)時需先安裝PCMCIA卡的驅(qū)動程序, 然后就可以直接從PCMCIA卡復制文件到計算機中。從RS232串口下載數(shù)據(jù)時需先進行通訊設置使儀器與計算機中通訊參數(shù)設置一致,下載數(shù)據(jù)可以使用一些商業(yè)軟件如恒華一點通HDLink軟件, TGO等, 還可以使用Windows自帶的超級終端來傳輸。對于數(shù)據(jù)平差一般用儀器本身平差程序即可,按MENU鍵,選擇LINEADJUSTMENT。平差之前要先把原始測量數(shù)據(jù)下載至計算機,平差之后原始測量數(shù)據(jù)將被平差后數(shù)據(jù)覆蓋。數(shù)據(jù)下載至計算機后可以直接導入到Excel 電子表格中, 導入時選擇按固定寬度分隔, 然后按高程及點號排序, 這樣可以把所測沉降點高程放在一起, 復制到沉降觀測計錄表中, 計算本次沉降及累計沉降值并繪制沉降曲線圖、分析沉降情況。 電子水準儀的觀測方法（1）限差設置:在測量前我們應該對儀器的限差進行設置，根據(jù)規(guī)范以及測量等級來定應對測站最大視距；標尺最大讀數(shù)；標尺最小讀數(shù)；最大限差（一個測站）；最大距離限差（單站視距差及累積視距差）。（2）測量模式:后前前后、后后前前、后前。給定測量限差值，儀器可自動判斷測量現(xiàn)差，超限時提示重測，能自動計算線路閉合差等。（3）測量方法:儀器及配套水準尺均應在有效檢定期內(nèi)。水準儀與水準尺在使用前及使用過程中，經(jīng)常規(guī)檢校合格，水準儀視準軸與水準管軸的夾角均不超過15″。儀器各種設置正確，其中有限差要求的項目按規(guī)范要求在儀器中進行設置，并在數(shù)據(jù)采集時自動控制，不滿足要求的應根據(jù)儀器的提示進行重測。①觀測時，一般按后前前后的順序進行，對于有變換奇偶站功能的電子水準儀，按以下順序進行：a) 往測：奇數(shù)站為后前前后 偶數(shù)站為前后后前b) 返測：奇數(shù)站為前后后前 偶數(shù)站為后前前后②每一測段必須為偶數(shù)站結束。③觀測前30min，將儀器置于露天陰影處，使儀器與外界氣溫趨于一致，并進行儀器預熱。測量中避免望遠鏡直接對著太陽；盡量避免視線被遮擋，要求遮擋不不超過標尺在望遠鏡中截長的20％；觀測時用測傘遮蔽陽光，儀器需裝遮光罩。④自動安平水準儀的圓水準器，嚴格置平。在連續(xù)各測站上安置水準儀時，使其中兩腳螺旋與水準路線方向平行，第三腳螺旋輪換置于路線方向的左側與右側。除路線拐彎處外，每一測站上儀器與前后視標尺的三個位置，一般為接近一條直線。⑤觀測過程中為保證水準尺的穩(wěn)定性，水準觀測路線必須路面硬實，觀測過程中尺墊踩實以避免尺墊下沉。同時觀測過程中避免儀器安置震動的地方，如果臨時有震動，確認震動源造成的震動消失后，再激發(fā)測量鍵。水準尺均借助尺撐整平扶直，使標尺上的氣泡居中，確保水準尺垂直。⑥數(shù)據(jù)處理時，閉合差、中誤差等均滿足要求后進行平差計算，水準路線可以用手工平差（簡易平差）以及軟件平差（嚴密平差）。第四章 電子水準儀的檢驗與校正 電子水準儀的誤差電子水準儀依據(jù)圖像識別的原理，將編碼尺的圖像信息與己存貯的參考信息進行比較，從而獲得高程信息。它的測量速度快，操作簡單，易于實現(xiàn)內(nèi)外業(yè)一體化，代表了水準儀的發(fā)展方向。電子水準儀基于自動安平水準儀，因此，在傳統(tǒng)的自動安平水準儀上存在的誤差，在電子水準儀上仍然存在。電子水準儀獲取的是編碼尺多條編碼的信息，其結果取平均效應，其檢驗方法與光學水準儀有所差別。在一般情況下，光學水準儀的檢驗是將儀器和標尺分開進行的，電子水準儀則應當與其配套的水準標尺一起進行檢驗。電子水準儀的誤差主要有一下三個方面：（1）與主機有關的誤差：①圓水準器位置不正確圓水準器位置不正確可引起水準儀豎軸傾斜，形成“水平面傾斜”誤差。各自的產(chǎn)品時，只在儀器上配置了圓水準器和電子水準器(沒有長水準器)，同時增加了補償器的補償范圍(1039。1539。)，只要圓水準器居中，補償器就可以工作，而無需用電子水準器來精密調(diào)平儀器，這樣旨在提高測量速度。目前各廠家電子水準儀上安裝有靈敏度為839。/2mm(索佳、蔡司、徠卡)或1039。/2mm(拓普康)的圓水準器，長時間的使用、運輸或溫度變化，都會使氣泡偏離其正確位置而產(chǎn)生漂移，致使儀器豎軸傾斜，無法建立正確的水平視線。偏移量較大時，還會導致補償器無法工作。②補償器誤差 電子水準儀的補償器與光學自動安平水準儀的補償器，都屬于交叉吊帶重力擺補償器，其表現(xiàn)特性也基本一致，基本能夠滿足精密水準測量的要求(《)。但是，經(jīng)過運輸、溫度變化和長時間的使用使其內(nèi)應力變化，其補償性能差異也較大。補償器誤差分為補償器安置誤差和補償器滯后誤差。前者反映補償器建立水平視線的重復精度，通常作為儀器出廠的重要技術指標。后者指補償器的平衡位置和靜止位置之差。③視準軸誤差(i角誤差)在電子水準儀上，i角誤差分為光學i角誤差和電了i角誤差。由于環(huán)境溫度、機械振動(如儀器搬站等)、望遠鏡調(diào)焦和磁場(包括地球磁場和外部電磁場)會引起i角變化。因此i角誤差通常指環(huán)鏡溫度為20oC，在日標無窮遠時儀器視準軸與水平面間的夾角。電子水準儀在電子讀數(shù)時，是以CCD器件上認定的中點附近的這個像素為參考基準的，改正電i角，或說電子視準軸。各廠家的儀器中內(nèi)置的i角自檢程序，就是用軟件改變認定的這個參考像素的位置，通過儀器內(nèi)置軟件計算出電i角的值，該值已存儲到儀器中，并自動對測量結果進行改正。但是，還存在電子i角的殘余誤差，影響電子水準儀測量結果的，正是這部分誤差。④補償誤差由于補償器性能不完善導致的儀器視準軸傾斜，會對前后觀測帶來“水平面傾斜”誤差。⑤高程誤差其它原因?qū)е碌摹八矫鎯A斜”誤差⑥望遠鏡調(diào)焦誤差當觀測前后視距不等時，望遠鏡在旋進或旋出的過程中，引起視準軸的位置發(fā)生變化，從而給觀測值帶來影響。它是反映電子水準儀望遠鏡性能好壞的一項指標。（2）與條碼尺有關的誤差：①尺底面缺陷尺底面缺陷包括零點誤差、尺底面不平和尺底面與尺的軸線不垂直等。②水準尺缺陷水準尺缺陷主要有水準尺上的圓水準器不正確、銦瓦鋼帶的拉力不正確、水準尺的比例誤差(包括比例誤差和比例誤差的變化)、溫度膨脹和尺彎曲和扭曲等。其中圓水準器不正確將引起水準尺的傾斜，導致較大系統(tǒng)誤差。③水準尺分劃誤差包括標尺條碼線的編碼分劃誤差和有缺陷的條碼線引起的分劃誤差。電子水準儀不同于光學水準儀，觀測中測量的不是標尺上的單個分劃，標尺分劃誤差對觀測讀數(shù)的影響是成像在CCD探測器上的所有分劃線的分劃誤差的平均值，加上當前先進的制造加工工藝和過程確保了標尺編碼分劃線的誤差很小，因此標尺分劃誤差對電子水準儀測量的影響遠比光學水準儀小的多。實際測量中，觀測視距不能過長(標尺上所有分劃誤差都帶入觀測值中)，另外視準線避免過高或過低。 ④其它 包括普通水準尺的聯(lián)接誤差和因潮濕引起的膨脹。（3）與條碼尺光電讀數(shù)有關的誤差①最小讀數(shù)及其進位誤差②讀數(shù)誤差讀數(shù)誤差由測量信號遮擋、測尺照度不均勻、視線位于頂部或底部、調(diào)焦位置不正確、震動等外界因素和周期誤差(包括周期誤差隨視距變化)等內(nèi)在因素引起。國外對電子水準儀的研究結果表明，有些儀器讀數(shù)存在周期誤差，如Wild NA2000在視距15 mm,波長為2 mm的周期誤差。③內(nèi)符合精度通常情況下，儀器的內(nèi)符合精度與視距、震動、光強、對比度、調(diào)焦和氣象條件等因素直接相關。從上述分析可以看出，電子水準儀的誤差構成較為復雜。對普通用戶而言，只需檢定主要項目。常規(guī)檢定可以參照現(xiàn)行光學水準儀的檢定方法進行。但對儀器i角和綜合精度的檢定則須采用專門的方法。 電子水準儀的檢驗與校正通過前面對電子水準儀的原理及誤差的分析，可以看出:影響電子水準儀測量精度的誤差源比較多，既有繼承自光學自動安平水準儀的誤差源，又包含了由于光電技術的使用帶來的新的誤差源。有些誤差的影響，是可以通過在觀測過程中選擇合適的觀測條件，制定有效的觀測方法，對其削弱或消除，如觀測前晾置儀器一段時間、選擇合適的觀測視距和觀測路線(減少標尺遮擋影響)、避開熱抖動、強磁場環(huán)境、注意調(diào)焦質(zhì)量等措施進行觀測等。確定電子水準儀的檢定項目，既要參照光學自動安平水準儀的定方法，還要增加新的檢驗項目和裝置，制定新的檢定方法和手段，才能檢驗儀器的各方面性能，全面、客觀反映儀器精度是否達標。參考國內(nèi)外對光學水準儀和電子水準儀檢驗的方法和經(jīng)驗，結合目前檢定室內(nèi)的實際條件，將電子水準儀進行分項檢定和系統(tǒng)精度檢定相結合。分項檢定類似于常規(guī)光學水準儀的檢驗方法，檢定方法和指標明確，但不能完全滿足評價電子水準儀性能，其檢驗項目見表41所示:系統(tǒng)檢定是將電子水準儀和其配套標尺作為一個完整的測量系統(tǒng)，檢定該系統(tǒng)的整體精度。序號儀器檢驗項目新儀器作業(yè)前1電子水準儀儀器外觀、通電檢視++2圓水準器的檢校++3望遠鏡調(diào)焦運行誤差++4視線觀測中誤差(安平精度)++5視準軸誤差(光學i角和電子i角)++6內(nèi)符合精度++7補償范圍+8補償精度++9測站單次高差的中誤差++10系統(tǒng)分辨力++11條碼水準標尺圓水準器的檢校++12一對標尺的零點差++13標尺的檢視++14測程(視距)范圍+眾所周知，水準測量中采用前、后視距相等的力法，以消除儀器i角對觀測數(shù)據(jù)的影響。但在實際測量中，由于地形和