袁紅起

（青海省第一測(cè)繪院青海西寧810001）

淺析精密工程測(cè)量和有效運(yùn)用

袁紅起

（青海省第一測(cè)繪院青海西寧810001）

精密工程測(cè)量是現(xiàn)代測(cè)量工程中研究三維空間中具體幾何實(shí)體和抽象幾何實(shí)體的精密測(cè)繪和精細(xì)設(shè)計(jì)的現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)。本文闡述了精密工程測(cè)量的發(fā)展概況和應(yīng)用前景，詳細(xì)論述了精密工程測(cè)量的理論基礎(chǔ)和基本技術(shù)方法，并在實(shí)例中闡述了精密工程測(cè)量在工程中的有效應(yīng)用。

精密工程測(cè)量GPS技術(shù)

1　精密工程測(cè)量概述及其特點(diǎn)

所謂精密,是精確嚴(yán)密的意思。傳統(tǒng)意義的工程測(cè)量是指普通工程測(cè)量，如施工中的放樣、監(jiān)測(cè)地理變形、測(cè)繪山地地形等，而精密工程測(cè)量是在現(xiàn)代各種精密測(cè)量技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上而逐漸形成的工程測(cè)量技術(shù)，它是指以高精度進(jìn)行的工程測(cè)量，在測(cè)量方案設(shè)計(jì)、監(jiān)測(cè)等階段利用誤差理論綜合分析，使得整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到設(shè)計(jì)的精度要求。

由于其較高的測(cè)量精度要求，特殊工作環(huán)境，必須根據(jù)工程精密工程的具體要求選擇。同時(shí)，設(shè)施設(shè)備的要求也很高。因此，有必要加強(qiáng)數(shù)據(jù)的處理，和不同的測(cè)量的一般工程特性。在設(shè)置控制網(wǎng)，在上下限控制網(wǎng)絡(luò)選擇的點(diǎn)，精密工程測(cè)量中，只選擇一個(gè)控制點(diǎn)和一個(gè)參考方向，以確保在調(diào)查區(qū)域的測(cè)量點(diǎn)的精度。

精密工程測(cè)量的最突出的特性是所需的精度很高。這個(gè)概念分為絕對(duì)精度和相對(duì)精度。精密測(cè)量的絕對(duì)精度概念主要有兩種，一種是指測(cè)量相對(duì)于它的真值概念的精確度，使用最廣泛的精度指標(biāo)（以下稱為精度）。由于真值是很難找到的，所以在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常用測(cè)量值替代。這種絕對(duì)精度也有缺點(diǎn)，因?yàn)樗婕暗接^測(cè)值的大小，觀測(cè)值的不同會(huì)影響絕對(duì)精度。另一種是指在相同的基準(zhǔn)下，一點(diǎn)相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)的準(zhǔn)確度。相對(duì)精度概念也有兩種，一種是一個(gè)觀測(cè)值的精度與該觀測(cè)值的比率，較小的比率有較高的相對(duì)精度。

另一個(gè)重要特點(diǎn)是對(duì)測(cè)量的可靠性要求很高，測(cè)量的首要任務(wù)是保證科學(xué)量制體系的統(tǒng)一，比如測(cè)量?jī)x器的審核鑒定，穩(wěn)定的測(cè)量標(biāo)志，測(cè)量數(shù)據(jù)處理與控制和質(zhì)量檢測(cè)監(jiān)督等等。在系統(tǒng)地測(cè)量后，必須對(duì)工程進(jìn)行可靠性評(píng)價(jià)，分析其誤差來(lái)源和分類，計(jì)算其總的不確定度。

2　精密工程測(cè)量有效應(yīng)用的主要內(nèi)容

2.1精密工程測(cè)量的理論基礎(chǔ)

大地測(cè)量學(xué)是精密工程測(cè)量的理論基礎(chǔ)。因?yàn)樗械臏y(cè)量都涉及的基準(zhǔn)的表面和線，如地球橢球體，大地水平面，經(jīng)緯線，真北方向等。在小范圍內(nèi)的設(shè)計(jì)和施工放樣的要求，在更大的范圍內(nèi)應(yīng)用有時(shí)要穿過(guò)好幾個(gè)3度帶，這時(shí)就有必要對(duì)橢圓面進(jìn)行平面歸化計(jì)算。因此局部的坐標(biāo)系設(shè)計(jì)和實(shí)際工程中基準(zhǔn)的選擇是精密工程測(cè)量至關(guān)重要的問(wèn)題。

2.2精密工程測(cè)量的傳感器應(yīng)用

在精密工程測(cè)量應(yīng)用中，傳感器的作用是不言而喻的，其在工程的各個(gè)方面起到了基準(zhǔn)的作用。在精密工程測(cè)量?jī)x器，多傳感器集成的激光跟蹤儀，各種高精度GPS，激光掃描儀，繪圖系統(tǒng)，測(cè)量機(jī)器人，電子全站儀和各種特殊的測(cè)量?jī)x器，以保障精密的制圖技術(shù)。其中，機(jī)載激光掃描逐漸成為地面數(shù)據(jù)收集的主要手段。在施工監(jiān)控，道路和橋梁的設(shè)計(jì)中，激光掃描儀在不同位置掃描被測(cè)對(duì)象、建筑監(jiān)測(cè)、并轉(zhuǎn)化為CAD制圖，在土木工程，工業(yè)設(shè)計(jì)方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

2.3工程控制網(wǎng)的精密測(cè)量

工程控制網(wǎng)在許多方面和國(guó)家大地測(cè)量控制網(wǎng)不同。網(wǎng)的精度優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性和靈敏度計(jì)算更加精細(xì),如要求模擬法優(yōu)化設(shè)計(jì)精密測(cè)量的控制網(wǎng)等。通常工程控制網(wǎng)的長(zhǎng)短邊也相差很多,地面觀測(cè)條件差，這就要求工程控制網(wǎng)的布設(shè)需要反復(fù)設(shè)計(jì)。同時(shí)還涉及各種地面邊之間的匹配問(wèn)題、如GPS邊、地面的邊角測(cè)量精度匹配等。在目前情況下，GPS網(wǎng)正逐漸取代地面網(wǎng)，然而對(duì)于許多精密工程來(lái)說(shuō),不能簡(jiǎn)單地采用GPS網(wǎng)。地面網(wǎng)和GPS網(wǎng)高精度測(cè)量相結(jié)合是目前最新的研究方向。

3　精密工程測(cè)量有效應(yīng)用的實(shí)例分析

面對(duì)現(xiàn)代工業(yè)社會(huì)中大量工程建設(shè)的需求，精密工程在社會(huì)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,精密工程測(cè)量技術(shù)越來(lái)越成熟,主要表現(xiàn)在以下幾方面：軍事和農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用；建筑工程的測(cè)量應(yīng)用；科學(xué)防汛；防災(zāi)監(jiān)測(cè)；軋鋼廠切割技術(shù)的應(yīng)用等。此外，精密工程測(cè)量還可以運(yùn)用在大型建筑物的變形監(jiān)測(cè)，文物保護(hù)工程以及工程中的質(zhì)量施工管理中。

包含精密工程測(cè)量的典型工程非常多,如我國(guó)的長(zhǎng)江三峽工程、葛洲壩工程和其他大型樞紐工程；還有上海東海大橋、30km長(zhǎng)的杭州灣大橋、以及其他特大橋梁工程；18.5km長(zhǎng)的秦嶺大隧道以及其他特長(zhǎng)隧道工程,上海磁懸浮鐵路、國(guó)家大劇院等特種工程,北京的正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)工程,大型大壩變形監(jiān)測(cè)工程,滑坡巖崩變形監(jiān)測(cè)工程,大型設(shè)備的安裝過(guò)程、質(zhì)量控制等都屬于精密工程測(cè)量的范疇。例如，由GPS接收機(jī)、激光測(cè)距儀組成的遠(yuǎn)程位移測(cè)量系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守遠(yuǎn)距離遙控實(shí)時(shí)變形監(jiān)測(cè),可用于活動(dòng)性滑坡的持續(xù)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)。

國(guó)外的特種精密測(cè)量工程更是不勝枚舉,瑞士的阿爾卑斯山隧道長(zhǎng)57km，穿越了阿爾卑斯山，溝通南北歐，減輕了瑞士高速公路的壓力，縮短了德國(guó)與意大利之間的距離。歐洲原子核研究中心的大型粒子加速器,環(huán)形正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)LEP,整個(gè)工程位于深達(dá)百米的地下環(huán)形隧道中，周長(zhǎng)27km，布設(shè)有5000多塊永磁磁鐵。高828米的世界第一高樓（2008年底前）——迪拜塔，共162層，消耗了33萬(wàn)立方米混凝土、3.9萬(wàn)噸鋼，造價(jià)達(dá)15億美元，更是對(duì)精密工程測(cè)量的挑戰(zhàn)。為保證迪拜塔在建設(shè)過(guò)程中有絕對(duì)的穩(wěn)定性，以確保建設(shè)的精度，它的水平方向和垂直方向都有一個(gè)全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）進(jìn)行跟蹤定位，并在建設(shè)過(guò)程中，在建筑物的各個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)有700多個(gè)傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。在迪拜塔中，綜合應(yīng)用了GPS、GIS等先進(jìn)測(cè)量和數(shù)據(jù)處理技術(shù)，這代表了人類精密工程的先進(jìn)水平，是現(xiàn)代建筑工程中的典范。

4　結(jié)束語(yǔ)

伴隨著測(cè)量科技的日益進(jìn)步，一個(gè)精密工程測(cè)量的初步體系已經(jīng)形成。但在精密工程測(cè)量中仍然存在以下幾方面的挑戰(zhàn)：一是，深入研究測(cè)量的基礎(chǔ)理論，為精密測(cè)量的進(jìn)一步發(fā)展打下深厚的理論基礎(chǔ)。二是，高效合理的數(shù)據(jù)處理方法，實(shí)現(xiàn)精密測(cè)量的自動(dòng)化、智能化，從而進(jìn)一步提高測(cè)量精度和效率。三是，多學(xué)科結(jié)合的精密工程測(cè)量解決方案，這是大型工程中經(jīng)常涉及到的技術(shù)問(wèn)題，是未來(lái)精密測(cè)量的熱點(diǎn)方向。

[1]吳翼麟.中國(guó)特種精密工程測(cè)量的發(fā)展與前景[J].測(cè)繪通報(bào),1993,(1).

[2]嚴(yán)伯鐸.中國(guó)工程測(cè)量技術(shù)的發(fā)展與展望[J].地礦測(cè)繪,2005,(4):39-42.

P258[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-7-217-1