變形觀測
變形觀測的概念：
變形是指變形體在各種荷載作用下，其形狀、大小及位置在時間域或空間域的變化。
變形監(jiān)測又稱為變形測量或變形觀測，變形測量則是對設(shè)置在變形體上的觀測點進行周期性地重復(fù)觀測，求得觀測點各周期相對于首期的點位或高程的變化量。
變形體用一定數(shù)量的有代表性的位于變形體上的離散點（稱監(jiān)測點或目標(biāo)點）來代表，監(jiān)測點的變形可以描述變形體的變形。

變形分類：
1）變形體自身的形變。變形體自身的形變包括：伸縮、錯動、彎曲和扭轉(zhuǎn)四種變形，
2）變形體的剛體位移。剛體位移則含整體平移、整體升降、整體轉(zhuǎn)動和整體傾斜。
變形監(jiān)測分類：
（1）靜態(tài)變形監(jiān)測，靜態(tài)變形是時間的函數(shù)，觀測結(jié)果只表示在某一期間內(nèi)的變形，靜態(tài)變形通過周期測量得到。
（2）動態(tài)變形監(jiān)測，動態(tài)變形指在外力（如風(fēng)、陽光）作用下產(chǎn)生的變形，它是以外力為函數(shù)表示的，動態(tài)變形需通過持續(xù)監(jiān)測得到。

變形觀測對象
1）研究全球性變形，如監(jiān)測全球板塊運動、地極運動、地球自轉(zhuǎn)速率變化、地潮等；
2）區(qū)域性變形研究，如地殼形變監(jiān)測、城市地面沉降；
3）工程和局部性變形研究，工程變形監(jiān)測一般包括工程（構(gòu)）建筑物及其設(shè)備以及其他與工程建設(shè)有關(guān)的自然或人工對象，這是本課程研究的主要內(nèi)容。

工程變形的原因
一、自然條件及其變化；
二、與建筑物本身相聯(lián)系的原因；
三、勘測設(shè)計、施工及運營管理工作做的不合理，也會引起建筑物額外的變形。

變形監(jiān)測的內(nèi)容
1）垂直位移（沉降）監(jiān)測
2）水平位移監(jiān)測
3）傾斜監(jiān)測
4）裂縫監(jiān)測
5）撓度監(jiān)測
6）日照和風(fēng)振監(jiān)測等

變形觀測的意義
（1）首先是實用上的意義，主要是掌握各種工程建筑物的地質(zhì)構(gòu)造的穩(wěn)定性，為安全診斷提供必要的信息，以便發(fā)現(xiàn)問題并采取措施；
（2）其次是科學(xué)上的意義，包括更好地理解變形的機理，驗證有關(guān)設(shè)計的理論和地殼運動的假說，進行反饋設(shè)計以及建立有效的預(yù)報模型
   對于工程的安全來說：監(jiān)測是基礎(chǔ)，分析是手段，預(yù)報是目的。

工程變形監(jiān)測技術(shù)
在工程和局部變形監(jiān)測方面，地面常規(guī)測量技術(shù)、地面攝影測量技術(shù)、特殊和專業(yè)的測量手段、以及以GPS為主的空間定位技術(shù)等均得到了較好的應(yīng)用。
(1)常規(guī)大地測量方法
常規(guī)大地測量方法的完善與發(fā)展，其顯著進步是全站型儀器的廣泛使用，尤其是全自動跟蹤全站儀（RTS,Robotic Total Stations），有時也叫測量機器人（Georobot）,為局部工程變形的自動監(jiān)測或室內(nèi)監(jiān)測提高了一種良好的技術(shù)手段，它可以進行一定范圍內(nèi)無人值守、全天候、全方位的自動監(jiān)測。實際工程試驗表明，測量機器人監(jiān)測精度可達亞mm級。最大的缺陷是受測程限制，測站點一般都在變形區(qū)域的范圍之內(nèi)。
（2）地面攝影測量
地面攝影測量技術(shù)在變形監(jiān)測中的應(yīng)用雖然起步較早，但是由于攝影距離不能過遠(yuǎn)，加上絕對精度較低，使得其應(yīng)用受到局限，過去僅大量應(yīng)用于高塔、煙筒、古建筑、船閘、邊坡體等的變形監(jiān)測。近幾年發(fā)展起來的數(shù)字?jǐn)z影測量和實時攝影測量為地面攝影測量技術(shù)在變形監(jiān)測中的深入應(yīng)用開拓了非常廣泛的前景。
（3）特殊的測量手段
光、機、電技術(shù)的發(fā)展，研制了一些特殊和專用的儀器可用于變形的自動監(jiān)測，它包括應(yīng)變測量、準(zhǔn)直測量和傾斜測量。例如，遙測垂線坐標(biāo)儀，采用自動讀數(shù)設(shè)備，其分辨率可達0.01mm；采用光纖傳感器測量系統(tǒng)將信號測量于信號傳輸合二為一，具有很強的抗雷擊、抗電磁干擾和抗惡劣環(huán)境的能力，便于組成遙測系統(tǒng)，實現(xiàn)在線分布式監(jiān)測。
（4）GPS空間定位技術(shù)。
GPS用于變形監(jiān)測的作業(yè)方式可劃分為周期性和連續(xù)性（Episodic and Continuous Mode）兩種模式。
（5）3D激光掃描技術(shù)
三維激光掃描技術(shù)是上世紀(jì)九十年代中期開始出現(xiàn)的一項高新技術(shù)，是繼GPS空間定位系統(tǒng)之后又一項測繪技術(shù)新突破。它通過高速激光掃描測量的方法，大面積高分辨率地快速獲取被測對象表面的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)。可以快速、大量、高精度地獲取空間點位及其變化信息。

2、動態(tài)（連續(xù)）監(jiān)測與靜態(tài)監(jiān)測
連續(xù)性變形監(jiān)測指的是采用固定監(jiān)測儀器進行長時間的數(shù)據(jù)采集，獲得變形數(shù)據(jù)序列。在動態(tài)監(jiān)測方面，過去一般采用加速度計、激光干涉儀等測量設(shè)備測定建筑結(jié)構(gòu)的振動特性，GPS作為一種新方法，由于其硬件和軟件的發(fā)展與完善，特別是高采樣率（目前有的已高達20Hz）GPS接收機的出現(xiàn)，在大型結(jié)構(gòu)物動態(tài)特性和變形監(jiān)測方面已表現(xiàn)出其獨特的優(yōu)越性。
靜態(tài)監(jiān)測是周期性的對建筑物進行變形觀測。

3.監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展趨勢（1）多種傳感器、數(shù)字近景攝影、全自動跟蹤全站儀和GPS的應(yīng)用，將走向?qū)崟r、連續(xù)、高效率、自動化、動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的方向發(fā)展；
（2）變形監(jiān)測的時空采樣率會得到大大提高，變形監(jiān)測自動化為變形分析提供了極為豐富的數(shù)據(jù)信息；
（3）高度可靠、實用、先進的監(jiān)測儀器和自動化系統(tǒng)，要求在惡劣環(huán)境下長期穩(wěn)定可靠地運行；
（4）實現(xiàn)遠(yuǎn)程在線實時監(jiān)控，在大壩、橋梁、邊坡體等工程中將發(fā)揮巨大作用，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控是推動重大工程安全監(jiān)控管理的必由之路。

變形分析的研究內(nèi)容
1．變形數(shù)據(jù)處理與分析；
2．變形物理解釋；
3．變形預(yù)報。

變形分析分類
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變形的幾何分析是對變形體的形狀和大小作幾何描述，其任務(wù)是描述變形體變形的空間狀態(tài)和時間特性。
變形物理解釋的任務(wù)是確定變形體的變形和變形原因之間的關(guān)系，解釋變形的原因。