大型结构变形监测摄像测量研究进展

桥梁、隧道、舰船等大型结构变形的全场、高精度、动态测量,是其动态性能实验和质量监测的基本要求。摄像测量具有非接触、高精度、可测点多、实时动态测量等特点,在大型结构的变形监测方面有独特的优势。本文介绍了作者所在科研团队近年来利用摄像测量技术在大型结构变形监测方面的研究新成果和典型应用,包括提出位移传递像机串联网络摄像测量方法与技术,用于自动监测高速铁路、隧道等大型结构的路基沉降;研制天线基座变形摄像测量系统,实时、连续、长时间测量我国远望号测量船的天线基座变形等。     

基于天文／6PS／惯性组合方式的惯导动态测试系统

从天文导航技术出发,设计了天文／GPS／惯性组合测量方式,解决惯性导航系统速度误差和角速率动态实时测量问题。重点介绍天文／GPS／惯性组合测量方式的基本原理和组成,并对组合方式的星体检测、授时和测角单元、伺服控制、数据滤波和误差补偿、导航解算等各个关键部分进行理论设计,为提高惯性导航系统的动态测试精度提供了一种可行的方法。误差分析计算结果表明,动态条件下的光轴指向均方根误差约为5″,满足测量要求。     

基于天文/GPS/惯性组合方式的惯导动态测试系统

从天文导航技术出发,设计了天文/GPS/惯性组合测量方式,解决惯性导航系统速度误差和角速率动态实时测量问题.重点介绍天文,GPS/惯性组合测量方式的基本原理和组成,并对组合方式的星体检测、授时和测角单元、伺服控制,数据滤波和误差补偿、导航解算等各个关键部分进行理论设计,为提高惯性导航系统的动态测试精度提供了一种可行的方法.误差分析计算结果表明,动态条件下的光轴指向均方根误差约为5",满足测量要求.     

单基线GPS动态航向测量与误差分析

针对GPS天线安装偏差在动态、实时情况下导致测量设备空间参考基准不一致,进而产生GPS航向测量误差的问题,采用空间投影的方法,分析了船体纵横摇、GPS天线高程差、方位偏差、GPS测量基线长和基座高程差等因素对GPS航向的影响,推导了GPS动态航向测量模型的误差补偿方程。仿真结果表明,方位偏差和船体横摇角分别是舰船静态和动态情况下GPS航向测量误差的主要影响因素。以某型高精度INS导航参数为基准,对GPS实测数据进行评估,试验结果表明,误差补偿后的GPS航向与INS航向的差值在均值统计上相差0.001°,证实了补偿模型提高GPS航向测量精度的有效性。     

数字图像相关方法在桥梁裂缝变形监测中的应用

本文结合工程实际背景分析了数字图像相关方法应用在桥梁裂缝变形监测中的可行性及优越性。根据桥梁裂缝变形的特点采用数字图像处理技术中的位移梯度法进行所选区域的相关匹配搜索并对相关系数的计算公式加以改进。使实验过程得以简化。计算结果全场化、直观化。本文对数字图像处理软件的测量精度和在实际测量中的测试误差进行了分析和研究。证明该软件能够更加精确地测定裂缝在各种荷载作用下的变形量值．实际的桥梁测试也验证了该方法的可行性和优越性。若图像记录设备的分辨率是12．47pixel／mm(0．0802ram／pixel)。本文所涉及到的桥梁裂缝边缘的位移测试精度为0．000802mm。     

船体变形的监测方法及其对航向姿态信息的修正

分析了船体变形的原因、种类，以及船体变形对航姿信息的影响；介绍了监测船体变形的四种结构力学方法和包括惯性测量匹配法在内的三种船舶航行实时监测法，以及GPS姿态测量在船体变形监测中的应用。着重讨论了惯性测量匹配法测定船体变形技术在火控系统、舰载飞机和舰载导弹惯导系统传递对准、磁测量船、其它物理测量船等方面的应用。最后针对位于舰船的中心航姿系统和局部基准部位的陀螺和加速度计等测量部件的不同配置，详细给出了用惯性测量匹配法测定并消除船体变形影响的三种实施方案，比较了各方案的特点、计算过程和系统输出数据。这些方案对于在役舰船和现代舰船的船体变形监测和航向姿态修正具有借鉴作用。     

大型结构变形及形貌摄像测量技术研究进展

船体、机翼、工程建筑等大型结构的变形与形貌的精确测量是实验力学的基本任务之一。摄像测量具有测量精度高、范围大、非接触、可动态测量等优点,是结构形貌与运动测量的重要手段。本文介绍了作者及其所在科研团队近年来利用摄像测量技术在大型结构变形、形貌测量等方面的研究成果和典型应用范例,主要包括：提出折线光路像机链摄像测量方法与技术,用于船体等大型结构,不稳定平台的静态基准转换,以及地下工程、边坡等的多点变形长期动态监测;采用多摄像机联合组网,用于机翼、风电叶片等大型结构形貌与变形的高精度测量;在投影轮廓线辅助下进行多部像机组网,用于对大型堆场三维形貌、料堆体积和高程等的高精度测量等。     

大型结构变形实时摄像测量方法

本文对实时测量大型结构静力变形实验中如何应用摄像测量方法展开研究。针对实时摄像测量的两个主要难题研究解决方法,即图像特征点自动提取和多像机图像特征点自动对应。通过在待测结构表面粘贴LED发光灯或使用激光光栅投影做为合作标志点,提出NNLOG(normalnized negative laplacian of gaussian)算子用于图像上合作标志点的实时提取与跟踪;根据多摄像机约束关系,构造对极几何约束代价函数,解决多像机图像特征点之间的对应问题。设计实现了精度实验,表明位移测量误差小于1mm,相对误差小于1%,基于本文方法实现的测量系统已应用于某型飞机静力变形实验。     

一种低动态载波相位差分GPS测量中的粗差剔除算法

在分析介绍当前广泛应用的几种静态、动态粗差剔除准则的基础上，针对低动态环境下的载波相位DGPS测量，提出了一种基于中位数法的可变长度、分段抗差估计快速算法，用于粗差剔除。实验证明其可靠性好、适应性强，能为机载SAR运补用SINS／DGPS组合系统工程实际中提高运补参数事后处理精度提供可靠的GPS定位数据。     

基于实时监测的河口糖厂滑坡监测系统研究

滑坡监测工作已经开展了多年,本文提出滑坡监测的内容包括基础因子、诱发因子和过程因子三部分,认为诱发因子和过程因子是滑坡监测的重点。针对降雨型滑坡监测,提出降雨-入渗-位移变形三者相结合的滑坡监测技术方法,并在河口糖厂滑坡监测工程中应用,实现了监测数据的实时自动采集、自动传输、自动入库的全自动监测系统。通过监测可知,河口糖厂滑坡降雨超过50mm达到67mm时,雨水入渗深度为7m; 10d累计降雨量达到110mm时,雨水入渗深度超过7m,但未至12m; 雨水由0m入渗至7m的入渗速率为0.53m ·h^-1,由7m至12m的入渗速率为0.29m ·h^-1。     

基于GIS的滑坡综合预测预报信息系统

由于滑坡的复杂性、随机性和不确定性,加之目前的滑坡灾害预测预报理论研究还存在局限性,大大增加了滑坡预报的难度。本文针对目前滑坡预测预报研究中的不足,提出了滑坡综合预测预报信息系统,并对该系统的结构、功能和内容等进行了详尽地设计和开发。滑坡综合预测预报信息系统以G IS为平台,利用智能决策支持系统的理论和方法将以监测资料为依据的滑坡定量预报与以专家经验知识为依据的滑坡定性预报有机结合起来,做到了各取所长,优势互补,实现了滑坡的综合预测预报,提高了滑坡的预报水平。运用该系统不仅可以判断滑坡体的变形破坏机制、目前的稳定性状况和破坏概率,而且可以对滑坡体的变形演化阶段以及滑动时间作出预测预报,从而给滑坡现场工程师的综合判断和决策提供了重要的参考和有关科学依据的实用化工具。     

西藏樟木口岸古滑坡变形监测分析

樟木口岸古滑坡位于喜马拉雅山脉南麓,地形陡峻,构造运动强烈,地震活动频繁,雨量丰沛,基底为前震旦系达莱玛桥组黑云斜长片麻岩、片岩,上覆第四系残坡积、崩坡积物。本文采取地表裂缝监测、地表位移监测和深部位移监测3种方法,对古滑坡的变形特征与规律进行了较系统研究分析。监测结果表明两个古滑坡未发生变形,处于稳定状态,福利院古滑坡体中部发生复活,即消防队次级滑坡,目前该滑坡处于蠕动挤压阶段,变形呈缓慢增长趋势,降雨和人为开挖坡体是滑坡复活的诱发因素。     

论滑坡分类

在广泛查阅和总结国内外滑坡分类基础上 ,以滑坡监测预报与防治为目的 ,遵从滑坡活动各要素的地位与作用 ,根据分类体系的完备性需要 ,理清了已有各种滑坡分类的性质及其彼此间的关系 ,并对之进行了科学归纳、取舍和补充 ,建立了具有层次系统性的综合性滑坡分类体系。为建立滑坡监测预报地质模型体系奠定了基础 ,并有助于对滑坡活动的全面研究。     

石榴树包滑坡变形监测及演化趋势分析

石榴树包滑坡是长江三峡河段中大型滑坡之一———黄腊石滑坡群的一个重要组成部分,它位于巴东县城东1.5km的长江北岸,下距三峡坝址66km。该滑坡体现代变形活动自20世纪70年代以来渐趋明显,特别是三峡水库蓄水以来,滑坡的变形十分显著。本文在调查分析石榴树包滑坡形态特征、结构特征及变形破坏特征的基础上,基于滑坡10多年的变形监测资料,研究了石榴树包滑坡的影响因素和变形演化特征和规律,并利用灰色GM(1,1)模型预测了滑坡的变形发展趋势,为滑坡减灾防灾实践和滑坡治理方案的设计提供了依据。     

试论滑坡基本地质模型

滑坡基本地质模型是工程地质学研究的一个基础理论问题。本文在综合滑坡分类体系基础上 ,从滑坡活动各要素的地位与作用出发 ,遴选最能表征其活动特点的主要因素 ,作为建模的基本要素 ,形成滑坡基本地质模型体系。随着勘探阶段的不同 ,针对不同的应用目的 ,可以建立滑坡具体地质模型体系。     

万州近水平地层区堆积层滑坡成因与变形破坏特征

近水平地层区堆积层滑坡作为一类典型的滑坡,有其特殊的成因与变形破坏特征。文章在研究万州近水平地层区堆积层滑坡的基础上,详细分析了其物质来源、结构成因、形成模式以及变形破坏特征。通过总结万州堆积层滑坡的滑体和滑床特征,得出了近水平地区堆积层滑坡的物质来源和结构成因为:崩塌堆积为主,冲、洪积为辅;形成模式为:后部陡壁形成,滑床形成,滑体底部物质形成,滑体土石混合体形成,滑体表层物质形成,滑动解体等6个阶段。变形破坏特征为:滑动多沿堆积层和基岩接触面滑动,同时也会沿软弱夹层发生滑动;滑体存在多层剪切带,并在不同位置的剪切带其变形速率和累计变形量差别较大,滑体存在着差异变形,对此文章结合实例进行了分析。     

GPS在西安市地面沉降与地裂缝监测中的应用研究

本文从GPS监测网的布网原则和设计方案出发,对GPS外业观测和内业数据处理中的关键技术进行了深入研究,提出了一套适用于大城市地面沉降与地裂缝灾害监测的作业方法和数据处理方案。通过西安地区地面沉降和地裂缝的GPS监测实践,证明了本文提出的监测网的布设原则、GPS外业施测和内业数据处理方案是切实可行的,并且通过GPS监测获取了西安地面沉降和地裂缝近期活动的有关数据信息,且其与精密水准结果具有很好的一致性。     

基于深部监测的滑坡动态特征分析

通过引力作用下理想气体流体力学方程组的无量纲化, 以空间尺度因子代 换时间参数, 根据量纲理论\Pi定理, 在方程中用与尺度因子对应的统计量物理 为度量单位, 从理论上推导出流体力学微分方程组的分离变量形式, 获得一组具有 分形结构特征一阶微分方程组. 引力作用下理想气体统计特征参量相对于空间尺度因子的一 般函数形式具有广义分形的结构特征, 这个结果表明局域性流体力学微分方程能够作为统计分 形结构的动力学基础.