精密工程测量技术及新进展

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1、精密工程测量技术及新进展摘要：文旨在介绍近代我国精密工程测量技术的应用，以及这种技术的最新进展。　　关键字：精密工程测量平差理论广义工程测量学　　　　现代工程测量已经远远突破为工程建设服务的狭窄概念，向“广义工程测量学”发展。苏黎世高等工业大学马西斯教授指出：“一切不属于地球测量，不属于国家地图集的陆地测量，和不属于法定测量的应用测量都属于工程测量”。“十六字”是：连续、动态、遥测、实时、精确、可靠、快速、简便。精密工程测量、工程测量仪器、工程度形变监测分析与灾害预报和工程信息系统是现代工程测量的四个主要方

2、向。　　1精密工程测量的含义　　1.1精密工程测量的定义　　工程测量是指工程建设和自然资源开发各阶段进行的控制测量、地形测绘、施工放样、变形　　监测等技术。精密工程测量是工程测量的现代发展和延伸，它以绝对测量精度达到毫米量级，相对测量精度达到1×，以先进的测量方法、仪器和设备，在特殊条件下进行的测量工作。　　1.2精密工程测量的分类　　精密工程测量包括各种大型特种工程测量，变形观测、三维工业测量，大型设备的安装、监测和质量控制测量、在军事领域的应用等。精密工程测量按工程需要的精度可以分为：普通精密工程测量和

3、特种精密工程测量。　　1.3精密工程测量的特点　　精密工程测量的主要特点是：作业精度依工程需要而定，并且精度要求非常高；作业环境特殊；仪器设备要求高，在特殊情况下，需要自造仪器；数据处理要求严格等。在控制X布设的时候，不具备象一般工程测量上级X控制下级X的特点，在控制点选取上，精密工程测量仅仅选取一个控制点和一个参考方向，以保证测区点的精度。　　2精密工程测量的理论和方法　　因为精密工程测量对数据结果的精度要求和可靠性要求越来越高，所以对精密工程测量的理论也急需完善。　　2.1测量平差理论　　最小二乘法广泛

4、应用于测量平差，最小二乘配置包括了平差、滤波和推估。附有限制条件的条件平差模型被称为概括平差模型，它是各种经典的和现代平差模型的统一模型。测量误差理论主要表现在对模型误差的研究上，主要包括：平差中函数模型误差、随机模型误差的鉴别或诊断；观测值粗差的研究促进了控制X可靠性理论，以及变形监测X变形和观测值粗差的可区分性理论的研究和发展。针对观测值存在粗差的客观实际，出现了稳健估计（或称抗差估计）；针对法方程系数阵存在病态的可能，发展了有偏估计。与最小二乘估计相区别，稳健估计和有偏估计称为非最小二乘估计。巴尔达的

5、数据探测法对观测值中只存在一个粗差时有效，稳健估计法具有抵抗多个粗差影响的优点。　　2.2变形观测数据处理　　（1）变形观测数据处理的几种典型方法根据变形观测数据绘制变形过程曲线是一种最简单而有效的数据处理方法，由过程曲线可作趋势分析。如果将变形观测数据与影响因子进行多元回归分析和逐步回归计算，可得到变形与显著性因子间的函数关系，除作物理解释外，也可用于变形预报。把变形体视为一个动态系统，将一组观测值作为系统的输出，可以用卡尔曼滤波模型来描述系统的状态。对于具有周期性变化的变形观测时间序列，通过Fourie

6、r变换，可将时域内的信息转变到频域内分析。　　（2）变形的几何分析与物理解释　　传统的方法将变形观测数据处理分为变形的几何分析和物理解释。几何分析在于描述变形的空间及时间特性，主要包括模型初步鉴别、模型参数估计和模拟统计检验及最佳模型选取3个步骤。变形监测X的参考X、相对X在周期观测下，参考点的稳定性检验和目标点和位移值计算是建立变形模型的基础。变形的物理解释在于确定变形与引起变形的原因之间的关系，通常采用统计分析法和确定函数法。　　3精密工程测量的应用　　精密工程测量广泛的应用于各种变形监测及高精度的工程

7、施工中。下面从国内和国外两个方面介绍精密工程测量的应用实例。　　3.1国内　　北京正负电子对撞机的精密控制X，精度达±0.3mm。设备定位精度优于±0.2mm，200m直线段漂移管直线精度达±0.1mm。大亚湾核电站控制X精度达±2mm，秦山核电站的环型安装测量控制X精度达±0.1mm。　　3.2国外　　国外的大型特种精密工程更不胜枚举。以大型粒子加速器为例，德国汉堡的粒子加速器研究中心，堪称特种精密工程测量的历史博物馆。　　4精密工程测量的新进展　　4.1应用的新发展　　随着社会生产力的不断提高，尤其实国

8、民经济和国防建设的需要，特种精密工程测量的内容　　也得到了极大的拓展，主要应用有：　　（1）轧钢厂厚板的切割；　　（2）码头集装箱管理；　　（3）高层建筑的风振测量：随着GPS技术的深入，在RTK模式下，将一台GPS接收机安装在距待测建筑物不远且相对稳定的地基上作为基准站，而另一台GPS接收机安装在待测建筑物楼顶作为流动站，可以动态监测高层建筑物的顶部位移和振动频率。实例表明，其量测精度为±5mm，可测定0.1～