葛紀(jì)坤，萬宏德，李軍吉

（1 .寧波測(cè)繪設(shè)計(jì)研究院，浙江 寧波 315047；2. 紹興市城市規(guī)劃測(cè)繪院，浙江 紹興 312000）

精密工程測(cè)量的發(fā)展與展望

葛紀(jì)坤1，萬宏德1，李軍吉2

（1 .寧波測(cè)繪設(shè)計(jì)研究院，浙江 寧波 315047；2. 紹興市城市規(guī)劃測(cè)繪院，浙江 紹興 312000）

精密工程測(cè)量主要服務(wù)于巨型工程、微型工程和高科技工程，并不斷深入地下、水域和宇宙空間，精度要求高，工作難度大。精密工程測(cè)量的新理論、新方法、新儀器不斷涌現(xiàn)，將實(shí)現(xiàn)精密工程測(cè)量的自動(dòng)化、智能化。

精密工程測(cè)量 ；精密定向；精密定位

精密工程測(cè)量是工程測(cè)量的分支，是測(cè)繪科學(xué)在大型工程、高新技術(shù)工程和特種工程等精密工程建設(shè)中的應(yīng)用。精密工程測(cè)量主要研究精密工程測(cè)量的理論和方法，突出其“高精度”與“可靠性”[1-3]。代表了工程測(cè)量的最新發(fā)展。精密工程測(cè)量是傳統(tǒng)工程測(cè)量的發(fā)展和延伸，應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)和高精度的儀器設(shè)備進(jìn)行測(cè)角、測(cè)距、測(cè)高、定向、定位，從而獲得各點(diǎn)的三維坐標(biāo)或進(jìn)行施工放樣、設(shè)備安裝和求得微小位移量等一系列測(cè)量信息。精密工程測(cè)量精度一般為1～2 mm，甚至亞毫米 。

1 精密工程測(cè)量的特點(diǎn)

精密工程測(cè)量主要為工程建設(shè)和科學(xué)研究服務(wù)。與普通的工程測(cè)量相比，其服務(wù)范圍、精度要求、采用的儀器設(shè)備和測(cè)量方法等都有一定的差別。概括起來，精密工程測(cè)量有以下特點(diǎn)：

1）精密工程測(cè)量的“精密”主要體現(xiàn)在測(cè)量精度要求高，一般為1～2 mm，甚至亞毫米，相對(duì)精度高于10-6。

2）服務(wù)對(duì)象規(guī)模大、構(gòu)件多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、測(cè)量困難多、難度大。

3）應(yīng)用最新的儀器設(shè)備，而且儀器性能好，精度高，穩(wěn)定性強(qiáng)，自動(dòng)化程度高，有時(shí)還能遙控作業(yè)或自動(dòng)跟蹤測(cè)量。

4）精密工程測(cè)量服務(wù)領(lǐng)域?qū)?，?yīng)用范圍廣。在使用儀器和工程建設(shè)方面，經(jīng)常會(huì)涉及到物理學(xué)、電子學(xué)、建筑學(xué)、地質(zhì)學(xué)、地震學(xué)，計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)等，具有交叉學(xué)科和邊緣學(xué)科的性質(zhì)，并逐步向鄰近學(xué)科滲透[4]。

2 精密工程測(cè)量的展望

精密工程測(cè)量是伴隨著大型工程、微型工程、高科技工程和特殊工程發(fā)展而發(fā)展的，而且不斷深入地下、水域和宇宙空間。這些工程建設(shè)中的測(cè)量工作難度大，精度要求高，許多工程要求達(dá)到亞毫米級(jí)，甚至更高。傳統(tǒng)的測(cè)量方法和儀器設(shè)備已不能滿足工程的需要。人類必將研究和探討精密工程測(cè)量的新理論、新方法和新的測(cè)繪儀器，推動(dòng)了精密工程測(cè)量的飛速發(fā)展。

2.1 新理論、新方法的研究

精密工程測(cè)量最基本的特點(diǎn)就是精度要求高，工作難度大。它的工作對(duì)象都是高科技工程和尖端科學(xué)工程。如三角網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)、線形鎖和鋼尺量邊的導(dǎo)線等，不能滿足精密測(cè)量的需要，要進(jìn)行新理論、新方法的研究。例如全球定位系統(tǒng)（GPS）、雷達(dá)干涉測(cè)量（INSAR）、全站儀、傳感器和機(jī)器人等的研發(fā)，更好地促進(jìn)了它們?cè)诰芄こ虦y(cè)量中的應(yīng)用[5]。更重要的是，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和精密工程測(cè)量的需要，研究開發(fā)象納米技術(shù)和一些人類目前還未知的新材料、新技術(shù)應(yīng)用于測(cè)量，可望使測(cè)量精度達(dá)到1/1 000 mm或1/10 000 mm，測(cè)量方法大大改善。

2.2 研究減少環(huán)境等外界各因素對(duì)精度的影響

測(cè)量工作都在大氣中進(jìn)行，受溫度、氣壓影響比較大，各類測(cè)量?jī)x器在測(cè)角、測(cè)距、測(cè)高、定向、定位和工程放樣中都受到大氣折光等因素的影響。氣象影響除了折射率誤差外，還有溫度、氣壓的測(cè)定誤差。人類曾采取飛機(jī)、氣球等各種措施測(cè)定測(cè)線上的氣象元素，但并沒有根本解決問題，氣象誤差仍是精密工程測(cè)量的主要誤差源之一[6]。被測(cè)物體受熱脹冷縮的影響，也會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。同時(shí)，地形、地物和大面積水面的影響也不可忽視。另一方面，現(xiàn)在所用的測(cè)量?jī)x器多數(shù)是電子類儀器，電磁波在傳輸過程中除了大氣影響外，還受到強(qiáng)磁場(chǎng)的影響[7]，如電磁波、微波發(fā)射臺(tái)、站，高壓線、變電站等。這些環(huán)境等外界因素對(duì)測(cè)量精度的影響規(guī)律和相應(yīng)的改正措施的研究，是精密工程測(cè)量研究的重要方向。

3 研究現(xiàn)代測(cè)繪信息處理的新方法

現(xiàn)代測(cè)繪信息不僅是點(diǎn)、線、面等三維坐標(biāo)，而且是包括時(shí)間、色彩、亮度以及地球、太陽運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)等多維信息。測(cè)量誤差不光會(huì)服從正態(tài)分布，傳統(tǒng)的最小二乘原理并非最優(yōu)。此外，在精密工程測(cè)量和微型變形監(jiān)測(cè)中，傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)模型和分析方法也并非最佳。同時(shí)，現(xiàn)代測(cè)繪信息處理并不是單一的平差，還包括圖形、圖像、色彩及時(shí)間等處理，是多維、多項(xiàng)的綜合處理。

現(xiàn)代測(cè)繪要隨著精度要求的提高和觀測(cè)方法的更新，研究新的信息處理模型，如確定性模型、混合模型、動(dòng)態(tài)模型和不確定性模型等。在處理方法上可采用灰關(guān)聯(lián)法、模糊評(píng)判法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等。更需要研究一些前人沒有用過的信息處理方法，即創(chuàng)新[8]。

4 專用精密測(cè)量?jī)x器的研制

常規(guī)的測(cè)量?jī)x器在測(cè)繪工作中發(fā)揮著巨大作用，但隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，常規(guī)的測(cè)量?jī)x器精度和自動(dòng)化、智能化程度還不能滿足精密工程的需要。要大膽改革，勇于創(chuàng)新，可以采用納米技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、宇宙環(huán)境、空間信息以及特殊的技術(shù)，研制新一代精密工程測(cè)量專用儀器，實(shí)現(xiàn)測(cè)量的高精度、自動(dòng)化、智能化，使測(cè)量信息采集和成圖一體化、成果多元化、施工放樣和微小變量監(jiān)測(cè)與災(zāi)害預(yù)測(cè)自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)測(cè)繪科學(xué)的現(xiàn)代化。

[1] 寧津生，陳俊勇，李德仁，等.測(cè)繪學(xué)概論[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2004

[2] 華鈞生，黃騰.精密工程測(cè)量技術(shù)及應(yīng)用[M] .南京：河海大學(xué)出版社，2002

[3] 梁振英.精密水準(zhǔn)測(cè)量的理論與實(shí)踐[M] .北京：測(cè)繪出版社，2004

[4] 趙吉先.電子測(cè)繪儀器原理與應(yīng)用[M] .北京：科學(xué)出版社，2008

[5] 趙吉先.試站溫度對(duì)反應(yīng)堆施工測(cè)量的影響[J] .測(cè)繪通報(bào)，1999(2)：56-57

[6] 趙吉先.反應(yīng)堆穹頂?shù)跹b施工測(cè)量方法探討[J] .測(cè)繪通報(bào)，2004(6)：38-39

[7] 趙吉先.貫通橫向誤差處理新方法的探討[J] .測(cè)繪通報(bào)，2008(2)：26-28

[8] 趙吉先.秦山核電站重水堆工程首級(jí)精密工程控制測(cè)量中有關(guān)問題的探討[J] .測(cè)繪通報(bào)，1997(11)：37-39

P258

B

1672-4623（2015）01-0155-02

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.01.051

葛紀(jì)坤，高級(jí)工程師，從事工程測(cè)量研究。

2013-07-17。