【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(fù)觀測：建筑物由于各種原因產(chǎn)生的變形都有時間效應(yīng)，計算其變形最簡單，最基本的方法是計算建筑物上同一點(diǎn)在不同時間的坐標(biāo)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(fù)觀測，時間跨度較大。重復(fù)觀測的周期取決于變形觀測的目的，預(yù)計的變形量的大小和速度。（3）要求采用嚴(yán)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(fù)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(yán)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(zhǔn)測量,三角高程測量,三角(邊)測量,導(dǎo)線測量,交會法等。這類方法的測量精度高,應(yīng)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(fù)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(zhǔn)直測量(激光準(zhǔn)直系統(tǒng)具有代表性),傾斜儀觀測,流體靜力水準(zhǔn)測量系統(tǒng)及應(yīng)變計測量。用專門測量手段的最大特點(diǎn)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(shù):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?？臻g測量技術(shù)先進(jìn),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(yīng)綜合考慮各種測量方法的應(yīng)用,互相取長補(bǔ)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(jī)械的安裝、導(dǎo)軌以及尖端科學(xué)技術(shù)試驗設(shè)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(jié)構(gòu)、型式、風(fēng)力、地震等動荷載的作用，雖然在設(shè)計、施工及運(yùn)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(rèn)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(yán)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(yùn)營期間，都需要對它們進(jìn)行變形觀測，確保工程建筑物的穩(wěn)定性，為安全運(yùn)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(xué)上，變形觀測可以幫助我們更好地理解變形的機(jī)理，驗證有關(guān)設(shè)計的理論和地殼運(yùn)動的假說，進(jìn)行反饋設(shè)計以及建立有效的預(yù)報模型。 第三章 電子水準(zhǔn)儀的觀測方法 DiNi 12電子水準(zhǔn)儀的簡介（1）DiNi 12電子水準(zhǔn)儀的基本圖示：由于我們學(xué)校以及本論文中測量數(shù)據(jù)所采用的電子水準(zhǔn)儀均為天寶DINI12型電子水準(zhǔn)儀，故重點(diǎn)介紹DINI12電子水準(zhǔn)儀的結(jié)構(gòu)及使用方法，其基本圖示如圖31所示：圖 31 DiNi 12型電子水準(zhǔn)儀圖示（2）DiNi 12電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行沉降觀測的使用方法:①儀器參數(shù)設(shè)置：使用儀器前需對儀器參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，主要是如下幾項, 以下各值為按一級水準(zhǔn)測量等級設(shè)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(dāng)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(cè)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(diǎn)高程、點(diǎn)號、代碼,然后就可以開始測量。④中斷和結(jié)束測量：當(dāng)前視觀測結(jié)束后, 就可以換站了, 可以把水準(zhǔn)儀關(guān)閉后再換站, 當(dāng)打開儀器后可以直接就進(jìn)入剛才所在的地方, 并且可以繼續(xù)進(jìn)行水準(zhǔn)路線測量。當(dāng)觀測結(jié)束并且已經(jīng)觀測了最后的閉合點(diǎn),可以按下測段結(jié)束鍵Lend結(jié)束測量, 同時輸入結(jié)束點(diǎn)高程、點(diǎn)號、代碼, 此時儀器將顯示出起始點(diǎn)和終點(diǎn)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(zhǔn)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(fù)制文件到計算機(jī)中。從RS232串口下載數(shù)據(jù)時需先進(jìn)行通訊設(shè)置使儀器與計算機(jī)中通訊參數(shù)設(shè)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(diǎn)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(jī),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(jī)后可以直接導(dǎo)入到Excel 電子表格中, 導(dǎo)入時選擇按固定寬度分隔, 然后按高程及點(diǎn)號排序, 這樣可以把所測沉降點(diǎn)高程放在一起, 復(fù)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(zhǔn)儀的觀測方法（1）限差設(shè)置:在測量前我們應(yīng)該對儀器的限差進(jìn)行設(shè)置，根據(jù)規(guī)范以及測量等級來定應(yīng)對測站最大視距；標(biāo)尺最大讀數(shù)；標(biāo)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(zhǔn)尺均應(yīng)在有效檢定期內(nèi)。水準(zhǔn)儀與水準(zhǔn)尺在使用前及使用過程中，經(jīng)常規(guī)檢校合格，水準(zhǔn)儀視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管軸的夾角均不超過15″。儀器各種設(shè)置正確，其中有限差要求的項目按規(guī)范要求在儀器中進(jìn)行設(shè)置，并在數(shù)據(jù)采集時自動控制，不滿足要求的應(yīng)根據(jù)儀器的提示進(jìn)行重測。①觀測時，一般按后前前后的順序進(jìn)行，對于有變換奇偶站功能的電子水準(zhǔn)儀，按以下順序進(jìn)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(jié)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(jìn)行儀器預(yù)熱。測量中避免望遠(yuǎn)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(biāo)尺在望遠(yuǎn)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(zhǔn)儀的圓水準(zhǔn)器，嚴(yán)格置平。在連續(xù)各測站上安置水準(zhǔn)儀時，使其中兩腳螺旋與水準(zhǔn)路線方向平行，第三腳螺旋輪換置于路線方向的左側(cè)與右側(cè)。除路線拐彎處外，每一測站上儀器與前后視標(biāo)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(zhǔn)尺的穩(wěn)定性，水準(zhǔn)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(rèn)震動源造成的震動消失后，再激發(fā)測量鍵。水準(zhǔn)尺均借助尺撐整平扶直，使標(biāo)尺上的氣泡居中，確保水準(zhǔn)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(jìn)行平差計算，水準(zhǔn)路線可以用手工平差（簡易平差）以及軟件平差（嚴(yán)密平差）。第四章 電子水準(zhǔn)儀的檢驗與校正 電子水準(zhǔn)儀的誤差電子水準(zhǔn)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(jìn)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(zhǔn)儀的發(fā)展方向。電子水準(zhǔn)儀基于自動安平水準(zhǔn)儀，因此，在傳統(tǒng)的自動安平水準(zhǔn)儀上存在的誤差，在電子水準(zhǔn)儀上仍然存在。電子水準(zhǔn)儀獲取的是編碼尺多條編碼的信息，其結(jié)果取平均效應(yīng)，其檢驗方法與光學(xué)水準(zhǔn)儀有所差別。在一般情況下，光學(xué)水準(zhǔn)儀的檢驗是將儀器和標(biāo)尺分開進(jìn)行的，電子水準(zhǔn)儀則應(yīng)當(dāng)與其配套的水準(zhǔn)標(biāo)尺一起進(jìn)行檢驗。電子水準(zhǔn)儀的誤差主要有一下三個方面：（1）與主機(jī)有關(guān)的誤差：①圓水準(zhǔn)器位置不正確圓水準(zhǔn)器位置不正確可引起水準(zhǔn)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(zhǔn)器和電子水準(zhǔn)器(沒有長水準(zhǔn)器)，同時增加了補(bǔ)償器的補(bǔ)償范圍(1039。1539。)，只要圓水準(zhǔn)器居中，補(bǔ)償器就可以工作，而無需用電子水準(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)器，長時間的使用、運(yùn)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(dǎo)致補(bǔ)償器無法工作。②補(bǔ)償器誤差 電子水準(zhǔn)儀的補(bǔ)償器與光學(xué)自動安平水準(zhǔn)儀的補(bǔ)償器，都屬于交叉吊帶重力擺補(bǔ)償器，其表現(xiàn)特性也基本一致，基本能夠滿足精密水準(zhǔn)測量的要求(《)。但是，經(jīng)過運(yùn)輸、溫度變化和長時間的使用使其內(nèi)應(yīng)力變化，其補(bǔ)償性能差異也較大。補(bǔ)償器誤差分為補(bǔ)償器安置誤差和補(bǔ)償器滯后誤差。前者反映補(bǔ)償器建立水平視線的重復(fù)精度，通常作為儀器出廠的重要技術(shù)指標(biāo)。后者指補(bǔ)償器的平衡位置和靜止位置之差。③視準(zhǔn)軸誤差(i角誤差)在電子水準(zhǔn)儀上，i角誤差分為光學(xué)i角誤差和電了i角誤差。由于環(huán)境溫度、機(jī)械振動(如儀器搬站等)、望遠(yuǎn)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(biāo)無窮遠(yuǎn)時儀器視準(zhǔn)軸與水平面間的夾角。電子水準(zhǔn)儀在電子讀數(shù)時，是以CCD器件上認(rèn)定的中點(diǎn)附近的這個像素為參考基準(zhǔn)的，改正電i角，或說電子視準(zhǔn)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(rèn)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(jié)果進(jìn)行改正。但是，還存在電子i角的殘余誤差，影響電子水準(zhǔn)儀測量結(jié)果的，正是這部分誤差。④補(bǔ)償誤差由于補(bǔ)償器性能不完善導(dǎo)致的儀器視準(zhǔn)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(yuǎn)鏡調(diào)焦誤差當(dāng)觀測前后視距不等時，望遠(yuǎn)鏡在旋進(jìn)或旋出的過程中，引起視準(zhǔn)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(zhǔn)儀望遠(yuǎn)鏡性能好壞的一項指標(biāo)。（2）與條碼尺有關(guān)的誤差：①尺底面缺陷尺底面缺陷包括零點(diǎn)誤差、尺底面不平和尺底面與尺的軸線不垂直等。②水準(zhǔn)尺缺陷水準(zhǔn)尺缺陷主要有水準(zhǔn)尺上的圓水準(zhǔn)器不正確、銦瓦鋼帶的拉力不正確、水準(zhǔn)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(zhǔn)器不正確將引起水準(zhǔn)尺的傾斜，導(dǎo)致較大系統(tǒng)誤差。③水準(zhǔn)尺分劃誤差包括標(biāo)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(zhǔn)儀不同于光學(xué)水準(zhǔn)儀，觀測中測量的不是標(biāo)尺上的單個分劃，標(biāo)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(dāng)前先進(jìn)的制造加工工藝和過程確保了標(biāo)尺編碼分劃線的誤差很小，因此標(biāo)尺分劃誤差對電子水準(zhǔn)儀測量的影響遠(yuǎn)比光學(xué)水準(zhǔn)儀小的多。實際測量中，觀測視距不能過長(標(biāo)尺上所有分劃誤差都帶入觀測值中)，另外視準(zhǔn)線避免過高或過低。 ④其它 包括普通水準(zhǔn)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(guān)的誤差①最小讀數(shù)及其進(jìn)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(zhǔn)儀的研究結(jié)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(qiáng)、對比度、調(diào)焦和氣象條件等因素直接相關(guān)。從上述分析可以看出，電子水準(zhǔn)儀的誤差構(gòu)成較為復(fù)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(xué)水準(zhǔn)儀的檢定方法進(jìn)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(zhǔn)儀的檢驗與校正通過前面對電子水準(zhǔn)儀的原理及誤差的分析，可以看出:影響電子水準(zhǔn)儀測量精度的誤差源比較多，既有繼承自光學(xué)自動安平水準(zhǔn)儀的誤差源，又包含了由于光電技術(shù)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(biāo)尺遮擋影響)、避開熱抖動、強(qiáng)磁場環(huán)境、注意調(diào)焦質(zhì)量等措施進(jìn)行觀測等。確定電子水準(zhǔn)儀的檢定項目，既要參照光學(xué)自動安平水準(zhǔn)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(dá)標(biāo)。參考國內(nèi)外對光學(xué)水準(zhǔn)儀和電子水準(zhǔn)儀檢驗的方法和經(jīng)驗，結(jié)合目前檢定室內(nèi)的實際條件，將電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行分項檢定和系統(tǒng)精度檢定相結(jié)合。分項檢定類似于常規(guī)光學(xué)水準(zhǔn)儀的檢驗方法，檢定方法和指標(biāo)明確，但不能完全滿足評價電子水準(zhǔn)儀性能，其檢驗項目見表41所示:系統(tǒng)檢定是將電子水準(zhǔn)儀和其配套標(biāo)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(zhǔn)儀儀器外觀、通電檢視++2圓水準(zhǔn)器的檢校++3望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦運(yùn)行誤差++4視線觀測中誤差(安平精度)++5視準(zhǔn)軸誤差(光學(xué)i角和電子i角)++6內(nèi)符合精度++7補(bǔ)償范圍+8補(bǔ)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(zhǔn)標(biāo)尺圓水準(zhǔn)器的檢校++12一對標(biāo)尺的零點(diǎn)差++13標(biāo)尺的檢視++14測程(視距)范圍+眾所周知，水準(zhǔn)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