Page 51 - 2024年第55卷第10期

土石坝等工程的监测带来新的解决方案。无人机常配有高清相机与定位系统，具备高效、灵活且经济
的数据采集功能，已用于混凝土面板损伤检测与渗漏检测等 ［５７ － ５８］ 。
用于变形监测的机载 ＬｉＤＡＲ（ＬｉｇｈｔＤｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＲａｎｇｉｎｇ）技术集成了惯性导航系统、ＧＮＳＳ与激光
扫描测距系统 ［５９］ 。惯导系统获取无人机航行时的姿态参数，ＧＮＳＳ用于确定无人机位置，激光扫描系
统采集点云数据、测量无人机与激光点间的距离。机载 ＬｉＤＡＲ能准确解算测点空间坐标，从而获取高
分辨率的三维 变形 监测 数据，并 已 应 用 于 边 坡 监 测。边 坡 与 土 石 坝 均 为 典 型 的 岩 土 体 结 构，机 载
ＬｉＤＡＲ技术有望成为土石坝变形监测重点仪器之一，但受限于大坝填筑导致坝体局部形态变化过大等
原因，需要深入研发以实现应用。

５ 变形监测数据整编处理

变形监测数据的整编分析处理，包括数据可靠性检验、图表生成、初步分析、综合分析等步骤。
在初步整理现有监测数据后，进行变形监测资料读数限差与突变数据的复核，以进行数据可靠性检
验。再生成复核后数据的时间序列报表，并绘制过程线图。随后通过比较法、作图法、特征值统计法
与数学模型法等方法进行初步分析，探明土石坝变形的演化与分布规律，并识别异常监测值。
在工程各阶段的安全鉴定或验收前，需基于监测资料，结合地质条件、结构设计与计算成果等进
行综合安全分析。《土石坝安全监测资料整编规程》（ ＤＬ?Ｔ５２５６—２０１０）对于监测资料整编处理提出了
实时性与准确性的要求。随着新型变形监测技术的逐步推广应用，其分布式监测与高采样频率的能力
使监测数据量迅速增长。信息化、智能化的数据整编处理能规范海量变形监测数据，为管理单位提供
专业技术支撑与智能评判，提升土石坝的现代化管理水平 ［６０］ 。
监测资料整编工作中监测资料复杂、分析专业性强、时效性要求高等特点突出。近年，各类基于
云平台的大坝安全监测数据管理及分析系统被开发并逐步推广应用，主要具备监测仪器管理、数据自
动化采集、数据粗差剔除、异常检测、整编分析、预测预警、三维可视化展示等功能 ［６１ － ６３］ 。安全监测
数据管理系统基本实现了阵列式位移计、管道监测系统等监测技术的数据自动采集和分析。但对于全
站仪、ＧＮＳＳ?北斗 ＢＤＳ、ＩｎＳＡＲ、三维激光扫描、分布式光纤传感技术等监测技术，仍主要通过调用分
析解算模块或读取分析解算结果的方式，实现数据管理和整编分析。随着数字孪生流域、数字孪生工
程在水利行业的推进和实践，变形监测作为最直观的土石坝感知基础，其监测资料整编分析也将逐步
完善并提升 “四预” 能力，实现数据管理分析的智慧化。

６ 高土石坝变形监测特征

随着监测技术发展与工程经验积累，高土石坝变形监测已经具备各类技术协同监测与测点布置密
集化等特征。
６．１ 各类技术协同监测 随着监测技术的发展，涌现出了许多新型监测技术，常规监测技术也在不断
完善。例如，水管式沉降仪已经具备毫米级监测精度和自动化数据采集功能 ［６４］ 。随着土石坝工程规模
增大和建设运行条件更趋复杂，任何单一监测技术均无法同时满足高时空分辨率、精准可靠的变形监
测需求。表 ４统计了 ８座 ２００ｍ级土石坝工程中应用的内观变形监测技术，可见使用的监测技术种类
逐步增多，但常规监测技术仍是土石坝变形监测的核心。现行两部行业规范《土石坝安全监测技术规
范》（ＳＬ５５１—２０１２）和（ＤＬ?Ｔ５２５９—２０１０）均建议采用水管式沉降仪、引张线式位移计等常规监测技术
进行土石坝变形监测。
将各类监测技术用于土石坝变形监测时，并非是各个技术的简单组合，而是综合各技术特点，构
建综合立体监测感知体系，以全面把握土石坝全生命期变形性态。各类技术协同监测主要体现在两方
面：一是内外观相结合，针对土石坝变形 “两边小、中间大” 和 “外部小、内部大” 的特点，在大
坝内部布置量程大、测线长、精度高的监测仪器，并与外观变形监测手段相结合，形成内外观一体化

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