工程变形监测技术的发展趋势

2023-08-20 理论教育版权反馈

【摘要】：以GPS技术、合成孔径雷达干涉差分技术和机载激光雷达技术为代表的空间对地观测技术，正逐步得到发展和应用。总之，现代变形监测技术发展趋势有以下几个方面的特征:多种传感器、数字近景摄影、全自动跟踪全站仪和GPS的应用，将走向实时、连续、高效率、自动化、动态监测系统的方向发展。◎习题与思考题1. 变形监测技术有哪几种分类方法?

1.6.1 变形监测技术的发展

现代科学技术的飞速发展，促进了变形监测技术手段的更新换代。以测量机器人、地面三维激光扫描为代表的现代地上监测技术，改变了经纬仪、全站仪等人工观测技术，实现了监测自动化。以测斜仪、沉降仪、应变计等为代表的地下监测技术，正实现数字化、自动化、网络化。以GPS技术、合成孔径雷达干涉差分技术和机载激光雷达技术为代表的空间对地观测技术，正逐步得到发展和应用。同时，有线网络通信、无线移动通信、卫星通信等多种通信网络技术的发展，为工程变形监测信息的实时远程传输、系统集成提供可靠的通信保障，现代变形监测正逐步实现多层次、多视角、多技术、自动化的立体监测体系。总之，现代变形监测技术发展趋势有以下几个方面的特征:

(1)多种传感器、数字近景摄影、全自动跟踪全站仪和GPS的应用，将走向实时、连续、高效率、自动化、动态监测系统的方向发展。

(2)变形监测的时空采样率会得到大大提高，变形监测自动化为变形分析提供了极为丰富的数据信息。

(3)高度可靠、实用、先进的监测仪器和自动化系统，要求在恶劣环境下长期稳定可靠地运行。

(4)实现远程在线实时监控，在大坝、桥梁、边坡体等工程中将发挥巨大作用，网络监控是推动重大工程安全监控管理的必由之路。

1.6.2 几种新型技术在变形监测中的应用

1. 测量机器人监测技术

测量机器人又称为伺服马达自动全站仪RTS(Robotic Total Station)，具有自动目标识别传感装置和提供照准部转动的两个马达装置，能够实现自动目标识别、自动照准、自动测角、自动测距、自动跟踪目标、自动记录等功能，CCD识别的是不可见红外光，因此它能够在夜间、雾天甚至雨天进行测量，可以实现变形监测的自动化。

2. 三维激光扫描监测技术

三维激光扫描是一种先进的全自动高精度立体扫描技术，激光雷达通过发射红外激光直接测量雷达中心到被监测点的角度和距离信息，获取被监测点的三维坐标。激光雷达属于无协作目标测量技术，能够快速获取高密度的三维数据(俗称点云)。根据承载平台不同，三维激光扫描又为分机载型、车载型、站载型，其中，车载型和站载型属于地面三维激光扫描。

3. 光纤传感器地下监测技术

光纤传感器地下监测技术指利用光在光纤中的反射及干涉原理监测结构体及岩土内部变形的技术。采用光纤传感器可以进行长距离、大范围的分布式面状监测，系统不受电磁干扰，稳定性非常好。光纤传感器本身又是信号的传输线，可以实现远程监测。

4． GPS监测技术

GPS监测技术具有全天候作业、监测精度高、通视要求低、直接获取三维坐标、易实现自动化监测等特点，已成为变形监测领域一项重要技术。目前，我国已利用GPS建立了中国地壳运动观测网络。在工程变形监测方面，GPS已被广泛应用在露天矿边坡监测、尾矿库监测、大型滑坡体监测、水库大坝监测、城市地面沉陷监测、矿区开采地表沉陷监测、地质灾害预报监测、地震预报监测等领域。

5. 合成孔径雷达监测技术

合成孔径雷达(In SAR)就是利用雷达与目标的相对运动把尺寸较小的真实天线孔径用数据处理的方法合成一较大的等效天线孔径的雷达，其特点是分辨率高，能全天候工作，能有效识别伪装和穿透掩盖物。通过合成孔径雷达，探测目标物的后向散射系数特征，通过双天线系统或重复轨道法，可以由相位和振幅观测值实现干涉雷达测量。利用同一监测地区的两幅干涉图像，其中一幅是通过变形事件前的两幅SAR获取的干涉图像，另一幅是通过变形事件前后两幅SAR图像获取的干涉图像，然后将两幅干涉图像进行差分处理，可获取地表微量形变，因此D-In SAR可以用来研究地表面水平和垂直位移、大型工程的形变等。合成孔径雷达干涉及其差分技术在地震形变、冰川运移、活动构造、地面沉降及滑坡等研究与监测中有广阔的应用前景。

◎习题与思考题

1. 变形监测技术有哪几种分类方法?

2. 变形监测技术的主要内容有哪些?

3. 变形监测技术的主要方法有哪些?

4. 名词解释: 变形、变形体、变形监测、工程变形监测。

工程变形监测技术的发展趋势

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