现实世界中许多灾害的发生与变形有着极为密切的联系,例如地震、溃坝、滑坡以及桥梁的垮塌等等，都是典型的变形破坏现象。因而，变形监测研究在国内外受到了广泛的重视。

随着各种大型建筑的大量涌现以及滑坡等地质灾害的频繁发生,变形监测研究的重要性更加突出,推动着变形监测理论和技术方法的迅发展。目前,变形监测正向多门学科交叉联合的边缘学科方向发展,成为相关学科的研究人员合作研究的领域。已有的研究工作涉及地壳形变、滑坡、大坝、桥梁、隧道、高层建筑、结构工程及矿区地面变形等。

地面塌陷的主要危害

采空塌陷：在中国，采空塌陷主要出现于20世纪70年代以后，尤其是2000年以后，随着采矿业的发展，尤其是大量个体业者进行采煤采矿活动，使得采空塌陷在各地频频发生。据2007年对全国1173个大中型矿山企业调查，地面塌陷破坏土地面积达84200多公顷，煤矿区最为突出。华北、华东地区煤矿采空塌陷，每年平均为10.5万亩。经估算采空塌陷每年造成的直接经济损失约为3.17亿元。另外在采矿过程中，还因陷落及冒落也造成很重的损失。

岩溶塌陷：安徽每年因岩溶塌陷造成的直接经济损失约436.8万元，辽宁、湖南二省年均分别达5000、3000万元，云南省年均约1000万元，估计全国每年因岩溶塌陷造成的直接经济损失在1.2亿元以上。

黄土湿陷：在湿陷性黄土中，自重湿陷性黄土危害最大。如兰州钢厂第一炼钢车间，因生产用水管理不当，造成自重湿陷，建筑物相对沉降达0.74m，导致建筑物报废;再如郑州市，1992年5月3日就因暴雨塌陷4处约400m，直接经济损失达因湿陷造成的直接经济损失约为250万元。

地面塌陷的传统测量方法

传统的地面沉降测量方法包括水准测量、基岩标和分层标测量。这些方法精度很高，但只能在比较小的范围内开展工作。比如将感应环和磁传感器顺次吊装在监测洞内，当地面塌陷灾害出现后，监测洞被破坏，感应环失去支撑并下落，下落过程中，设置在感应环上的永磁体与磁传感器的探测区域发生重叠，由磁传感器感应到感应环的下落动作后，即可知道地面塌陷灾害已经发生。这种方法不仅工作量大。而且定位精度也很难达到要求。

后来，GPS全球定位系统作为一种全新的现代空间定位技术，逐渐取代了常规的光学和电子测量仪器。它以全天候、全球性、高精度、高速度、实时三维定位、误差不随定位时间而积累等优点博得了人们的青睐。目前，动态差分定位技术实现了实时导航和定位功能，高精密定位的相对精度可达10的负9次方，使得GPS的应用更加广泛。

GPS可借助于人造地球卫星进行三边测量定位。1996年美国地质调查局在圣克拉山谷河谷建起了地面沉降监测网，确定地面高程的变化情况，而且为与将来的监测结果进行比较建立了基准值。它以其连续、实时、高精度、全天候测量和自动化程度高等优点,对经典大地测量学以及地球动力学研究的诸多方面产生了极其深刻的影响。目前，GPS技术已经广泛应用于各类变形监测中，如城市地面沉降变形监测、大坝变形监测.桥梁变形监测、滑坡监测、高层建筑物变形监测、矿区变形监测等等。

合成孔径干涉雷达监测是一种卫星遥感技术，可以敏感地监测出地面沉降的变化。它是通过发射天线向地下发射高频电磁波,通过接收天线接收反射回地面的电磁波,电磁波在地下介质中传播时遇到存在电性差异的界面时发生反射,根据接收到电磁波的波形、振幅强度和时间的变化特征推断地下介质的空间位置、结构、形态和埋藏深度。在坝体渗漏探测中,渗透水流使渗漏部位或浸润线以下介质的相对介电常数增大，与未发生渗漏部位介质的相对介质常数有较大的差异,在雷达剖面图上产生反射频率较低反射振幅较大的特征影像,以此可推断发生渗漏的空间位置、范围和埋藏深度。

探地 雷达可用于检测各种材料,如岩石、泥土、砾石,以及人造材料如混凝土、砖、沥青等的组成.雷达可确定金属或非金属管道、下水道、缆线、缆线管道、孔洞、基础层、混凝土中的钢筋及其它地下埋件的位置。它还可检测不同岩层的深度和厚度，并常用于地面作业开工前对地面作一个广泛的调查。

新型“萤火虫传感器”检测地面塌陷迹象

韩国土木建筑技术研究院近日宣布，由灾害安全技术株式会社与国内风险企业株式会社Mtake共同开发出可检测地面塌陷迹象的智能检测传感器(萤火虫传感器)以及一个能够远程实时监控的系统。萤火虫传感器是一种将地面运动指示为发光二极管LED警报的传感器，就像萤火虫从尾部发光一样，在检测到地面运动时会打开LED警告灯。其开发是为了寻找一种即时感应地面运动引起的斜坡或建筑物倒塌的方法，以便立即作出反应。

现有的测量地面运动的方法并未得到广泛使用，因为它们通常仅供专家使用、成本高且难以掌握。而萤火虫传感器可很容易地安装在易于坍塌的区域，相距1—2米，且检测到的坡度变化小至0.03°。萤火虫传感器采用高效光透射透镜技术，无论白天黑夜，即使在100米的距离内，LED警报也能肉眼可见。当警示灯亮起时，救援人员可远程实时了解受影响区域的情况，这有助于他们采取一些措施，如与有关当局分享坍塌的进展情况。

除此之外，与现有传感器相比，萤火虫传感器更易于安装且成本更低，安装和运行成本降低了50%以上。更重要的是，由于其超低功耗，它们可运行近一年而无需更换电池。这种传感器更加有望被广泛应用于季节性变化明显的地区，因为它们即使在-30℃至80℃的极端温度下也能正常工作。为防止误报，萤火虫传感器中的算法会根据监控位置的情况分析和评估风险，可用于建筑工地、公共工程、隧道工程、危房和历史建筑，以及矿山、地下结构、易发生山体滑坡的区域等。

这些传感器目前被试点安装在济州岛的熔岩管、国道沿线的斜坡和山区的斜坡上，以及首尔市区的 GTX-A 高速铁路沿线。预计它们将安装在越来越多的重大建设项目和建筑物拆除现场。

文章来源： 个人图书馆，前瞻网，佰佰安全网