当前水库大坝变形监测都有哪些方式，该选哪种？

大坝安全监测对于确保大坝的稳定运行和预防潜在的安全事故至关重要。它不仅能够帮助我们及时发现大坝结构的异常变化，还能为大坝的维护和管理提供科学依据。
国家能源局发布的《水电站大坝安全监测工作管理办法》旨在加强水电站大坝的安全监测工作，提高运行安全水平。
水利部大坝安全管理中心发布了《土石坝安全监测技术规范》(SL551-2012)用以指导土石坝的安全监测工作。
而大坝变形监测是确保大坝安全运行的重要手段，涉及到多种技术和方法。
1）自动全站仪监测系统

优点：
①系统造价低：与传统的监测系统相比，自动全站仪监测系统可能具有更低的初始投资和维护成本，特别是当考虑到人工成本时；
②高精度测量：在短距离内，自动全站仪监测系统能够提供毫米甚至亚毫米级别的测量精度，这对于需要精细监测的应用场景至关重要；
③ 三维坐标获取：系统能够提供监测点的三维坐标数据，这使得它在空间分析和三维建模中非常有用。
缺点：

① 测程限制：自动全站仪通常在短距离内提供高精度测量，一般情况下全站仪站点到棱镜的距离不超过1000米。超过这个距离，测量精度可能会降低；
②视线要求：全站仪到监测点的目标棱镜必须保持通视，即没有任何障碍物阻挡视线。这限制了在视线受限的环境中使用全站仪；
③气象条件敏感：测量结果可能受气象条件影响，如大风、雨雾等恶劣天气可能会降低测量精度或导致设备无法正常工作；
④单点动态跟踪：一台仪器每次只能对一个棱镜进行动态跟踪测量，这限制了同时监测多个点的能力，可能影响监测效率；
⑤设备成本：尽管系统造价可能较低，但高精度的全站仪及其配件可能仍然需要相对较高的初始投资。

登录/注册后可看大图

2）传感器监测系统
①造价低：与传统的监测方法相比，传感器监测系统通常具有较低的成本，特别是当使用低成本传感器进行大规模部署时；
②自动化程度高：传感器监测系统可以实现高度自动化的数据采集和处理，减少人工干预，提高监测效率；
③直接监测物理原因：许多传感器可以直接测量导致变形或其他结构响应的物理量，如应力、应变、温度、湿度等，从而提供直接的物理原因分析；
④实时监测、高精度、易于集成等。
缺点是通常获得的变形量是一维的、局部的、相对的，且测量范围小。

登录/注册后可看大图

3）摄影测量系统
优点：

①全面性：可以同时测定变形体外表任意点的变形，提供全面的空间变形监测；
②三维信息获取：能够提供完整和瞬时的三维空间信息，有助于对结构或地形进行精确的三维建模；
③测量速度快：与传统的接触式测量方法相比，摄影测量可以快速获取大量数据，提高测量效率；
④无接触测量：实现无接触测量，避免了对被测物体的干扰，特别适用于难以接触或危险的测量环境；
⑤灵活性高：摄影测量系统可以在不同的环境和条件下使用，具有很高的适应性；
⑥高精度：现代摄影测量技术，如数码摄影测量，可以提供非常高的测量精度；
⑦适用于大范围监测：特别适合于大范围的地形和结构监测，如滑坡、建筑变形等；
⑧实时或近实时监测：某些摄影测量系统能够实现实时或近实时的监测，对于动态变化的监测对象非常有用。
缺点：尽管摄影测量系统具有上述优点，但在实际应用中也可能存在一些局限性，例如对光照条件的依赖、图像处理和分析的复杂性、以及对高精度摄影设备的需求等。然而，随着技术的发展，这些局限性正在逐步被克服，使摄影测量系统成为一种越来越受欢迎的监测工具。

登录/注册后可看大图

4）激光干涉仪

激光干涉仪是一种高精度的测量工具，通常用于测量微小的位移或变化。其优点包括：
① 能够提供纳米级别的测量精度，是测量微小位移和变化的理想选择；
② 非接触式的测量、快速响应以及高分辨率等；

激光干涉仪的主要缺点包括：
① 目标跟踪问题：当目标点发生较大的位移时，激光干涉仪可能难以持续跟踪目标。这是因为激光干涉仪通常设计用于测量非常小的位移，一旦目标移动超出了其动态范围或跟踪能力，就可能失去目标或产生误差当目标点位移较大时；
② 测量距离限制：激光干涉仪的测量距离相对较短。它们最适合短距离测量，通常在几米范围内效果最佳。

登录/注册后可看大图

5）InSAR分析

干涉雷达分析，也称为InSAR（Interferometric Synthetic Aperture Radar）技术，是一种利用雷达信号的干涉测量技术，可以获取地表微小形变信息。

原理：InSAR技术使用两次或多次飞行获取的SAR图像，通过图像间的相位差异来提取地表的高程信息或形变数据

其优势包括：

能够提供高精度、高分辨率的地面高程信息

全天候、全天时的工作能力，对大气和季节变化不敏感

能够监测到厘米级甚至更小的地表形变

6） GNSS变形监测系统

GNSS（全球导航卫星系统）变形监测是一种基于卫星的定位技术，广泛应用于各种工程和环境监测领域。

登录/注册后可看大图

GNSS变形监测的优点表现在：

① 全天候、全天时工作：GNSS监测系统可以24小时不间断地进行，不受白天或夜晚的限制

② 无需通视：GNSS基站之间不需要保持视线直接接触，这使得它们可以在地形复杂的区域进行部署

③ 大测程能力：GNSS技术可以覆盖很大的测程，适合于在数千米范围内对固定参考点和监测目标点进行测量

④ 直接提供三维坐标：GNSS监测可以直接提供监测点的X、Y、Z三维坐标，简化了数据处理流程；

⑤ 同步测量：不同的监测点可以进行同步测量，这对于理解整体结构的变形模式非常重要；

⑥ 采样率高，目前接收机的采样率科大20~50Hz。

GNSS变形监测技术虽然具有上述优点，但在实际应用中也可能面临一些挑战，如信号遮挡、多路径效应、大气延迟误差等。