当液面高度发生变化时，浮子 带着铁心升降，由于铁心相对于电 感线圈的上下移动，使线圈上的电 感发生变化，用导线连接到离观测 点一定距离的观测室内，再用专门 的电桥将电感量的变化→电压变化 ，遥测仪器通过量测电压的变化， 便知铁心的升降量，亦即为容器液 面高度的变化量。
l
2、应变测量：设两点间距离为 l ,第二周期测量时距离变化了l
机械技术设备：保证设备安全、可靠、高效地运 行，为改善产品质量和新产品设计提供技术依据.
滑坡：通过监测其随时间变化过程，可进一步研 究引起滑坡的成因，预报大的滑坡灾害。
矿山：可采用控制开挖量和加固等方法，避免危 险性变形的发生，同时可改进变形预报模型。
地壳构造运动监测。
二、变形观测方法
1 m观点位 = 2 m移 =4.8mm
m02 m 2 m测2 m =m0 Q m0
变形体：工程建筑物、技术设备以及其他自然或人工对象。
如：古塔与电视塔、桥梁与隧道、船闸与大坝、 大型天线、车船与飞机、油罐与贮矿仓、 崩滑体与泥石流、采空区与高边坡、 城市与灌溉沉降区.
变形观测意义：
对于工程建筑物：为改善建筑物理参数、地基强 度参数提供依据，防止工程破坏事故，提高抗灾 能力。
3
形成差动电容装置
R载
高频交流电压 C1C2构成桥路两臂
Z1Z2为阻抗
R载为负载电阻
工作原理：当玻璃管水准器倾斜时，气泡向旁边偏离x，使 C1C2中介质的介电常数发生变化，引起桥路两臂的电抗发生变 化，因而桥路失去平衡，可用测量装置将其记录下来。这种电 子水准器可固定地安置在建筑物或设备的适当位置，就能自动 地进行倾斜观测。适用于作动态观测， m倾斜=0.2，范围200.
)2
(mf f
)2

M
mx
设 x x a0 a1x a2z
mZ

Z z
mz

M
mz
参考点使用：设内外方位元素不变，第2次
z z b0 b1x b2z
摄影时像点坐标为x’，z’；
内外方位元素变化，像点坐标测得为 x , z.
x x a0 a1x a2z z z b0 b1x b2z
尼龙绳准直的精度受①观测仪器误差②读数误差影响③气流的影响
钢丝准直：引张线，直径1mm，10~50kg拉力拉紧钢丝.
装置：端点，观测点，钢丝和保护管.
设置浮托装置
A
B
三测回观测平均值精度：0.1 ~ 0.3mm
垂直测量： 光学垂准仪
激光铅直仪：可用于测定高层建筑物的摆动. 机械法垂直准直：正垂
倒垂：还可用作变形观测的基准点。
那么 l l 为两点间平均线应变.当 l 与变形
测
体尺寸比很小时，则 l l 看成为点应变.
距
离 变 化
测 l 有机械法：用因瓦丝、石英棒等作为长度的标准.长
度的变化用机械—电子传感器测量；
求
精度：几十个微米
应
干涉法：激光干涉法可测到几百米，甚至几千米.
变
精度：10-7 真空中： 4X10-10
对于控制点 x= 1 X z= 1 Z
M
M
参考点 x=0,z=0
可解算系数 ai , bi ,
n个控制点列误差方程
(x1 x1 ) V1 a0 a1x1 a2 z1 (x2 x2 ) V2 a0 a1x2 a2 z2
(xn xn ) Vn a0 a1xn a2 zn
l ab sin
S
a A
P l
b
B
ml

abm
S
cos
S
④激光经纬仪准直和波带板激光准直法
l S BB
L
A
L
S
l
B
激光点光源、波带板装置、光电探测器
B
⑤引张线法
1 2… … n
A
B
三测回平均值中误差0.03mm
二维水平位移： ①极坐标法
②导线法
③前方交会法
④单三角形
第一章、变形监测
[教学目的]：使学生了解和掌握变形观测技术 方法及变形观测方案的设计.
[教学重点]：1.变形观测方法 2.变形观测方案的设计.
[教学方法]：讲授
§1.1 变形监测技术
一、变形监测的定义及意义
变形监测 是对被监视的对象（变形体）进行测量以确定其 空间位置随时间的变化特征。 为变形分析和预报提供基础数据。
（三）摄影测量方法
1.应用： 地面摄影测量方法越来越广泛用于大型工程建筑物的变形
观测。
大型的工程建筑物：混凝土大坝、档土墙、高层建筑物等。 空中摄影测量也有用于较大范围的地面变形测量。
如：测定由于地下采矿而引起的地表移动. 由于火山喷发而致的环境变化
…… 2.优点：
①可同时测定变形体的任何变形 ②提供完全和瞬时的三维空间信息 ③大量减少野外的测量工作量 ④可以不需要接触被测物体 ⑤有了摄影底片，可以观测到变形体以前的状态。
坐标仪量测的坐标值 像片坐标
x L1X L2Y L3Z L4 L9 X L10Y L11Z 1
z L5 X L6Y L7Z L8 L9 X L10Y L11Z 1
像方空间坐标
§1.2 变形监测方案
变形监测方案的制定影响到：观测的成本 成果的精度和可靠性
作用，这样可按连接支导线计算导线各中间点相对于闭合边的偏离值。
尼龙绳准直测量的精度分析
m2
m2V

1 4
m2V

1 4
m2V
1.5m2V
m
1.22mV
m2

2m S


2.44mV S

连接支导线中点（最弱点）的准直精度可用下式估算：
my

m S

n(n 2)[n(n 2) 2] 48(n 1)
（一）常规的大地测量方法
指用常规的经典或现代的大地测量仪器测量方向、角度、边长和高差 等量所采用的方法的总称。 仪器：光学经纬仪、水准仪、电子经纬仪、水准仪、测距仪、全站仪、
GPS等. 特点：
1.能提供变形体整体的变形状态； 2.观测量通过组网线可进行测量成果的校核和精度的评定； 3.灵活性大，能适用于不同的精度要求、不同形式的变形和不同的外界条件.

x1 Z A
ZA
左 像( z1z10 ) Vz1

z1 X A

XA

z1 YA
YA

z1 Z A
ZA
片
( x2
x20 ) Vx2

x2 X A
XA

x2 YA
YA

x2 Z A
ZA
右 像
( z2
z20 ) Vz2

z2 X A
偏离值可通过垂线坐标仪测得。
倾斜：电子倾斜仪
1.摆式倾斜仪
利用可变电感的原理制成的，
具有：①灵敏度高
②读数方便
③调整范围宽

L1 =L2
L1 L2
m
2.气泡式倾斜仪
我国制造的气泡式倾斜仪 2°
观测范围 1°
如应用于设备基础平台的倾斜观测。
r
3.差动电容式电子水准器
12
C1 C2
Z1 x Z2
a2
B
S
④测水平角法
l1

( 2
2
3

1 4) 2
S1

S2
B
l2

( 6 7 2

5 8) 2
S2

l l12 l22
= arctan l2
l1
S1
A
挠度：在建筑物的垂直面 内各不同高程点相 对于底点的水平位 移称为挠度。
美国纽约‘帝国大厦’高 102层，在风荷载作用 下，最大摆动达7.6cm.可 由观测不同高度处的倾斜 换算而得。
一般：
变形目的是安全监测：观测误差 <(1/10~1/20)允许变形值
变形目的是研究变形过程：以最高的精度进行变形观测
如：某建筑物为框架结构，基础土层为高压缩土，相邻两沉
降观测点的距离 l 8m，两点差异沉降量的允许值为
δ=0.003l=0.003×8=24mm
两点差异沉降量的观测中误差取为 m差异=1/10δ=2.4mm
缺点：外业工作量大，作业时间长，不易实现连续监测和测量过程自动化.
沉降：几何水准测量（H） 位移：一维水平位移（X或Y）
二维水平位移（X Y） 倾斜：i 挠度
一维水平位移：
①测小角法
P
l S
A
l
S
B
ml

m

S
l l l0
②活动觇牌法 ③控制线法
l 0 l l l0
（二）特殊的大地测量方法 特点：①测量过程简单 ②容易实现自动化观测和连续观测 ③提供的是局部的变形信息
1、沉降测量：液体静力水准测量法
b1
a1 H1
A
b2
a2
H2
B
hAB
hAB H1 H2 (a1 b1) (a2 b2 ) a1 a2 (b1 b2 ) ①
XA

z2 YA
YA

z2 Z A
ZA
片
l V Ax
xˆ ( AT PA)1 AT l
Dxˆ 02 ( AT PA)1
XA

X
0 A