精密测量技术论文范例6篇

精密测量技术论文范文1

土地利用管理、工业企业生产管理，社会各方面的地理信息工程等，都离不开工程测量。因此，对工程测量工作的现状和未来的发展方向必须有清醒的认知和清晰的研究。本文根据工程测量的主要研究成果，分析出其发展的阻碍因素，并对今后工程测量的发展方向做进一步的展望。

关键词：工程测量；现状；发展；对策

中图分类号：[P258]文献标识码： A 文章编号：

1 引言

工程测量是与建设工程密切联系的应用型学科，为国民经济的建设和发展提供重要的技术服务。而随着当代科学技术的进步，尤其是微电子技术、激光技术、计算机技术、空间技术、网络和通信技术的飞速发展和应用，也极大地推动了整个测绘科学技术的发展，从理论体系到应用范围都发生了巨大的变化和进步，亦为工程测量学科的理论和技术的发展提供了坚实的基础。但工程测量所受的重视程度却逐渐减弱，原因是大部分的测绘工程研究人员把目光投向了GIS、遥感等高新技术研究领域，致使传统的工程测量研究领域研究人员缺少，发展缓慢。如何改变目前的这种不利状况，加快前进步伐，提高研究水平和学术地位，是当前广大工程测量研究技术人员面对的一个重要问题。

2主要研究成果

工程测量学科在近半个多世纪的发展中，取得了显著的成果。该学科依托大地测量、摄影测量等相关学科的理论和技术，在大量的工程建设实践中，总结成功的经验，逐步形成和发展成为具有完整理论体系和鲜明工程应用特色的学科，其主要成就有如下几个方面：

1) 基础理论研究。目前，人工智能技术、专家系统方法，以及神经网络、遗传算法等新的数学方法也在不断地提高和完善安全监测的理论体系。精密工程测量作为工程测量的一个研究方向也取得了不少的成就，如用于大型粒子加速器施工测量的控制网建立理论，由于其不但精度要求高，而且有特殊的计算要求，从而形成了独特的计算方法; 另外，由于大型天线、大型船舶等工业产品建造的需要，形成了适合于小范围高精度测量的工业测量理论体系，其主要特点是范围小、精度高、测量点密集，对测量数据后续处理有特殊要求，从而形成了一整套的工业测量理论和方法。其中，数字建模和造型技术以及三维可视化分析技术是其重要的应用技术。

2) 仪器设备的发展。工程测量仪器改进的典型代表当属全站仪、电子水准仪和GPS，这些仪器的应用不但降低了劳动强度，提高了生产效率，而且改变了生产作业方法，提高了测绘产品的质量，同时对作业人员的操作技能要求也有所降低。近年来，测量机器人在变形监测和精密工程测量中得到广泛的应用，三维激光扫描仪在工程测量中的应用研究得到一定的进展，该设备可用于变形监测、地形测量和古建筑修复测绘等。在大亚湾核电站、秦山核电站的建设与设备安装中，精密工程测量发挥了重要作用。大亚湾核电站施工控制网的精度为土2mm，秦山核电站主厂房是一个直径36m、高73m，内部结构相当复杂的密封圆柱体，其内环形控制网的实测精度为士0.1mm.。

3) 生产技术的改进。生产技术的改进与仪器设备的发展密不可分。传统的白纸测图技术被全站仪数字化测图技术所代替；控制网的建立由原来的经纬仪三角网技术转变为全站仪或 GPS 观测的建网技术；施工放样由原来的经纬仪加钢尺改进为全站仪坐标法放样和 GPS、RTK实时放样；变形监测也由原来的经纬仪交会和水准测量改进为测量机器人、GPS 以及各种传感器的自动化测量模式，在测量实时性、精确性、同步性等方面都得到了明显的提高。

3 存在的主要问题

尽管工程测量学在理论和技术层面得到了较快和较良好的发展，但是与西方先进国家的测量学技术及应用还存在较大的差异，主要表现在以下几个方面：

1) 数据获取方法没有优势。虽然GPS和全站仪等仪器设备在一定程度上减低了劳动强度，提高了生产效率，但这只是部分的改进，并没有从根本上将测绘工作者从繁重的野外工作中解放出来，为了获取数据，测绘工作者必须亲临现场采集数据。相对于工程测量领域，其他专业(如GIS、遥感等) 在数据采集技术方面有明显的优势，它们大多采用卫星、雷达等高科技的传感技术，自动获取所需要的数据资料，大大降低了研究人员的劳动强度，其信息的内容也更加丰富和全面。

2) 生产技术传统单一。在生产技术方面，传统的工程测量技术和方法并没有得到革命性的改进，如大比例尺地形图由于测量精度要求高，其测绘主要采用全站仪全野外数字化测图，而在其他领域，可采用遥感图像、卫星像片、航空摄影像片和三维点云等自动生成各种比例的专题地图； 在施工放样中，仍需采用全站仪或GPS逐点在现场测设点位；在变形监测中，监测点的位移大多采用传统方法获得，且基本是按点测量，分辨率较低，在其他领域，可采用合成孔径雷达等技术进行监测，自动获取数据，且分辨率高。

3) 理论方法发展缓慢。最小二乘法是工程测量领域传统的数据处理理论和方法，虽然近年来有一些新的理论方法得到研究和应用，但生产实践中最小二乘法仍然是最主要的实用方法，新的理论方法在实践中的应用并没有得到普及应用，这一方面说明新的理论方法较少，同时也说明了新理论和技术不够完善，还有待提高。

4 工程测量的发展对策

根据我国当今建设现状与测绘科技的发展水平，考虑测绘市场需要，工测单位应该采取相应的措施，在传统测绘技术的基础上，形成现代测绘技术的生产力，创造提高自身水平与扩大服务范围的条件，赢得更多的测绘工程，提高经济效益。

（l）根据自身条件，建立和形成数字化测绘生产能力，适应测绘市场需要，争取更多的测绘生产任务。其核心是培养数字化测绘技术人才，选择功能齐全、操作方便和运行可靠的数字化测绘软件系统。最好是选择以数字化测图为主，并具有道路、线路工程的勘测、设计、施工一体化的软件，形成勘测、设计、施工一条龙服务能力，创造更好的经济效益。

（2）培养掌握GIS的队伍，研制适应我国情况的专用数据库系统软件，为用户提供建立各种专用数据库的服务能力。培养地图扫描数字化技术人员，选择优秀的地图扫描数字化软件，形成扫描数字化生产能力。培养一支有地下管线探测能力的作业队伍，把数字化测绘技术、GIS建库技术与扫描数字化技术结合起来，承担建立城市建设、土地管理与工业企业总图管理数据库的全部任务，即承担专用信息工程服务项目，将会取得可观的社会效益和经济效益。

（3）改善仪器设备，形成较高的工程控制网与监测网、精密施工测量、特种精密工程测量生产能力；建立适应自身条件的三维工业测量系统，向工程建设和工业建设的深度、广度进军，开拓高科技、高附加值的测量生产任务，提高工程测量自身社会价值，创造较好的经济效益。

参考书目：

[1] 教育部考试中心.高等教育学[M].北京：高等教育出版社.2009.

精密测量技术论文范文2

关键词： 检测技术； 制造工业； 在线检测； 发展方向

中图分类号： th186 文献标识码： b 文章编号： 1009-8631（2013）01-0041-01

1 引言

检测技术是现代制造业的基础技术之一，是保证产品质量的关键。随着现代制造业的发展，许多传统的检测技术已不能满足其需要，表现在：现代制造产品种类有很大的扩充，现代制造强调实时、在线、非接触检测，现代产品的制造精度大大提高。现代加工工业正在向高速、精密、自动化、大批量生产的方向发展，传统的制造技术及生产管理模式正发生巨大变革。目前，在工业发达的国家里，一般工厂能稳定掌握lum的加工精度，通常将加工精度在0.1-lum的加工方法称为精密加工，而将0.lum的加工方法称为超精密加工。由于精密加工和超精密加工技术是固体电子元件、航天机械、激光用光学元件、核聚变装置零件等加工的主要技术，许多工业发达国家都极为重视精密和超精密加工技术的发展。在我国，精密加工与超精密加工技术越来越受到重视，同时，制造过程中的自动化与高速化程度也越来越得到提高，这就要求与之相适应的高精度、高速度的自动化检测设备和先进的检测手段。我国机械行业中测量技术大部分限于静态测量，缺乏动态检测技术，尤其在大、微、特殊形状、特殊位置的测试上与国际先进水平相差较大。

2 常用的检测基本形式

2.1手工检测技术。手工检测是使用千分尺、卡尺等常规量具、量仪人工校正测量，其效率低下，精度容易受到人为因素的影响，而且还导致了宝贵的机床机时的浪费，影响机床的利用及产品的加工质量。

2.2离线检测技术。加工工序之间、加工完成之后，将工件从机床上取下，利用其它检测设备（如三坐标测量机）进行检测。该方法一方面所采用的检测设备投资较大，由于我国大部分企业财力有限，因而难以具备高精度检测设备，这就给企业带来许多不变。另一方面，工件的多次装夹降低了生产效率，增加了重复定位误差，给生产和检测带来了诸多不变。

2.3 在线检测技术。通过为机床配备一个触发式测头以及相应的检测宏程序，构成机床在线检测系统。该技术将加工和检测集成在一起，实现了加工过程中的自动检测，是一项很有发展潜力的检测技术。

3 在线检测技术的优势及发展方向

3.1检测技术的发展历程。自然科学是人类认识世界和改造世界的强有力的武器，而自然科学的产生与发展都离不开测量。元素周期表的发明者门捷列夫说过：从开始有测量的时候起，才开始有科学。没有测量，精密科学就没有意义。新的测量方法标志着真正的进步，测试技术的水平是衡量一个国家科学技术水平的重要标志之十八世纪末期，由于欧洲工业的发展，要求统一长度单位。经过一百年的变迁，在1889年第一届国际计量大会上，规定了铂铱合金制成的具有刻线的基准尺（含铂90%，铱10%）作为国际米原器。1960年第十一届国际计量大会规定了采用x86在真空中的波长定义米。随着激光技术的发展，光速测量精确度的提高，现已用光速来定义米，即米是平面电磁波在真空中1/2997924585内所行进的距离。伴随着长度基准的发展，几何量测量器具也在不断改进。在十九世纪中叶以前，机械制造业中的主要测量工具是钢板刻线尺，测量精度为11nrn。机械式测量器具，如游标卡尺和千分尺的出现，将测量精度提高到了0.01～1nrn。测量实现了检测的自动化，是一种基于计算机自动控制的在线检测技术。随着数控机床在生产中的广泛应用，在线检测技术将会成为一项很有发展前景的技术。在线检测是一个动态测试过程。动态测试的工作条件和工作环境比静态测试要恶劣得多，而对测试技术的要求则很高，涉及到如传感器技术、通信技术、自动控制技术及计算机应用技术等多学科、多技术领域，同时也需建立新的测试理论和测试方法。国内外从事精密计量的学者、专家自七十年代后期开始进行研究，对其测试方法、评定准则、评定理论提出了自己的看法，并建立了数学模型、理论研究日臻完善和成熟。

3.2在线检测技术的优势。在线检测技术的发展为数控加工过程的质量检测提高了一套行之有效的方法。数控机床目前广泛应用的是触

发式测头，具有价格低、可靠性强、自身精度高等特点。加工与检测在同一台设备上完成，避免了多次装夹、重复定位精度差及辅助时间长等问题。更为重要的是，其检测过程由数控程序来控制，械的空气轴承的回转精度，在半径方向为0.02um，轴向为0.02um；德国perthometerssp及英国talysuris轮廓计可测粗糙度等各种参数，测量结果数字显示并可绘图记录，显示范围为0.001-125um[4]，国内生产的轮廓仪可测量参数较少，最高测到 ra0.05-0.025um；德国克林贝格公司制造的pnc65型齿轮测量中心，可适应din，agma，150及自定义的评定标准，该机是直接在机上自动校调三维测头，使测量元件绝对位置精确，具有较高的机械精度和良好的稳定性。由此可见，我国在测量方面综合利用新技术、新原理、新方法上不如先进的国家，为了赶超国际先进水平，我国的不少科研机构和院校都在积极地探索先进的检测原理和方法，如由天津大学和南京依维柯汽车有限公司联合研制的依维柯白车身三维激光视觉检测系统，采用激光技术、ccd技术，利用基于三角法的主动和被动视觉检测技术实现被测点三维坐标尺寸的准确测量，其性能指标达到国际先进水平。

3.3目前国内外在线检测技术发展的主要方向。第一，在线检测系统的研究。从单参数检测向多参数综合检测；从单机检测向全生产线以及全车间全厂的在线检测，从单纯检测向检测与控制的闭环系统，从应用于大批量生产向应用于中小批量生产的柔性检测系统发展； 第二，微机化智能化。采用微机智能功能来保证在线检测系统能满足生产线上各种参数变化及外界条件干扰时，系统能迅速适应变化和排除干扰；第三，在线检测系统的可靠性。生产线要求长期连续运行，因此要求从可靠性设计开始，保证元器件制造、调试安装各环节的可靠性，并在系统中加入故障自检自诊断功能，从而提高在线检测系统的可靠度；第四，在线检测装置产业化。使装置模块化、通用化、标准化，以利于降低成本，推广应用。我国的在线检测技术，特别是光学、光电在线检测的应用，虽然起步较晚，但是随着光机电一体化仪器和装置及光电技术、计算技术的发展，在线检测技术已获得重大进展。采用微电子技术装备及改造新、老机床设备是当今科学技术发展的趋势，是用新技术改造传统工业的主攻方向，也是符合我国国情的一项有力措施。我国金属切削机床的拥有量已超过300万台，在数量上居世界第二位，但其技术状态很差，老机床、普通机床多，高效、精密机床少。作为工业生产过程中最重要生产手段的机床设备处于这种状况则难以提高产品质量、劳动生产效率和经济效益。因此利用在线检测技术可在现有的设备上提高产品的质量，提高生产率。

参考文献：

精密测量技术论文范文3

关键词：地下铁道；测量。

Abstract: China's subway project visit the amount of work in recent years have made great development of advanced measurement techniques to be applied in the survey work in the subway. The article describes the MTR measurement features and application of new measurement technology at work.

Keywords: Underground Railroad; measurements.

中图分类号：K826.16文献标识码：A 文章编号：

l 引言

世界第一条地下铁道诞生在1 8 6 3 年的英国伦敦，距现在已有1 30 多年，在这130里，世界地铁交通有了飞速发展。我国从1 9 6 5 年7 月在北京开始修建第一条地铁至今，天津、上海、广州地铁陆续建成，大大缓解了城市交通紧张状况。北京、上海和广州新的地铁线路目前也正在加紧施工，伴随我国国民经济状况的好转，全国20 多个城市酝酿的地铁建设会在不久的将来成为现实。作为地铁施工中不可缺少的地铁测量工作也将会有进一步的发展。

2 地下铁道测量的特点、内容和精度要求

地下铁道是城市公共交通的一种形式，是一项系统工程，它包括地下、地面、高架三种方式的轨道工程体系，在城区它埋设在地下，在郊区它是地面或高架构筑物。

2.1 地下铁道测量特点

(l) 地下铁道工程浩大、投资大、工期长，一个城市地铁建设要根据近期、远期客流量先作总体规划，分期建设。测量工作不仅要考虑全局，也要顾及局部，既要沿每条线路独立布设控制网，又要在线路交叉处有一定数量控制点重合，以保证各相关线路准确衔接。

地铁工程有严格限界规定，为降低工程成本，施工误差裕量已很小，设计采用三维坐标解析法，所以对施工测量精度有较高的要求。

(3) 测量内容多，与地面既有建筑结合紧密。各测量体和线路联接密切，地上、地下测量工作要保证万无一失，除了要进行施工放样，贯通测量以外，还要进行变形监测等项工作。

(4) 测量内容多，与地面既有建筑结合紧密。各测量体和线路联接密切，地上、隧道及车站内的控制点数量多、使用频繁，应做好标志，加强维护，为地铁不同阶段施工及后期测量工作提供基础点位及资料。

(5) 地铁位于城市，沿线高楼林立、车水马龙、能见度差、隧道埋深浅，地表沉降变形等都会给地铁施工测量工作带来很大困难。

2.2 地下铁道测量工作

地下铁道测量包括规划设计、施工设计、施工、竣工和运营阶段全部测绘工作。地下铁道测量工作除了提供各种比例尺地形图与地形数字资料满足规划、设计需要外，还要按设计要求标定地铁线路位置、指导施工、保证所有建、构筑物位置正确并不侵入限界，以及在施工和运营期间对线路、建筑结构、周围环境的稳定状况进行变形监测等[1]。

地下铁道测量的主要工作如下：

(l) 地面、地下平面控制测量和高程控制测量；

(2) 地铁线路带状地形测量和管线调查；

(3) 地铁线路地面定线测量；

(4) 地铁车辆段测量；

(5) 地面、地下联系测量；

(6) 隧道和高架线路施工测量；

(7) 铺轨测量；

(8) 设备安装测量；

(9) 竣工测量；

环境、线路、结构变形测量。

2.3 地下铁道测量的精度及其依据

地下铁道测量的必要精度，这是一个需要研究讨论的题目，北京地下铁道一、二期施工拟定了明挖方法施工测量的精度指标，现在第三期暗挖法施工测量精指标如下：

地面GPS控制网的点位和相对点位误差≤±10mm。

沿地下铁道线路布设的地面精密导线网的点位和相对点位误差≤±8mm。

从精密导线点将坐标传递到竖井旁的近井点的点位误差≤±10mm。

④ 从地面近井点通过竖井向地下隧道内传递坐标的误差≤±5mm。

⑤ 从地下竖井底通过横通道将坐标传递到线路正线隧道内的坐标测量误差≤±5mm。

⑥ 地下隧道内的控制导线最远点的点位误差≤±15mm。（一般为500mm的地下控制支导线)。

⑦ 地面地下高程控制测量精度限差8/L(L为公里数)。

⑧ 从地面向地下隧道内传递高程的误差为≤±3mm。

在建立地面控制网估算精度和贯通测量的精度估算时，还要留些裕量，那么各项测量精度还要适当的提高。

3 地面平面控制网测量

地铁平面控制网分首级GPS控制网和二级精密导线控制网。在满足规范前提下，平面控制网点还应布设合理、灵活，满足工程实际需要。在工程实施阶段，应按原测精度对控制网进行定期全面复测和不定期局部复测，确保网形结构的连续、稳固和使用。因此，点位的选埋和维护是地面测量工作的难点和重点。

3. 1 GPS控制网应收集的基础资料

测区中央子午线、坐标系转换参数、椭球参数、起算点已知坐标、测区高程异常值、测区的平均高程。这些基础数据为保密资料，应严格按照保密协议交接、签收和使用。

3. 2 精密导线网

精密导线点应尽量沿地铁线路布设成直伸形状，形成挂在GPS点上的附合导线、多边形闭合导线或结点网。选点和观测是控制精密导线质量的两个重要因素，工作的重点是精密导线的选点和观测，难点是选点工作。根据地铁线路附近GPS网点位的分布通视情况，车站、竖井的设计位置，经过现场踏勘后可以初步在线路平面图上绘制精密导线网形，根据规范和测区环境条件详细制定出外业测角、测边以及高程联测作业方法等。

3. 3 平面控制网布设形式探讨

近年来，由于设计技术发展、施工工法进步，测量设备更新，根据具体情况布设的平面控制网形式不一，部分指标突破规范要求。如用GPS网一次布设完成平面控制、个别地段加密精密导线点与主网一起施作完成的布网形式，代替地面平面控制网分两级布设； 盾构法施工的广泛应用，区间竖井较少，由此布设的地面精密导线网平均边长远大于350m的规范要求。这些情况结合了工程实际，使用方便，同样满足施工要求[2]。

3. 4 新线建设与已有线路结合部位控制点较差处理

在地铁设计线路的交汇处，新建的地面控制网必须与原网进行联测，会出现同一个点在不同时期的控制网下有不同的坐标，处理坐标较差方法为：高等级起算控制点位尽量选择一致，以减少系统误差。当较差较小时，既有线采用原坐标，新线采用新坐标而对施工加密点、隧道洞内控制点进行强制平差；当较差较大时(不能大于50mm 的规范规定) ，实测交叉部位处既有线路在新线控制网下的中线坐标提交设计进行解决，使设计和施工在一坐标系统下，从而解决控制点较差问题。

4 地下铁道工程测量展望

伴随工程测量技术的变革和进步，地下铁道测量工作也在不断地创新和发展。G PS 定位技术、数字化测图技术、物探方法进行地下管线探测技术、激光准直和扫平仪、全站仪与计算机组合测量和数据处理系统、施工变形测量监控量测自动化系统等新技术都在地下铁道测量中得到应用。随着各学科间的相互渗透和影响，为工程测量提供了新的技术和方法，今后随着国民经济状况的好转，随着城市地铁交通事业的发展，地铁建设的地下铁道工程测量技术也将会从理论到实践，有进一步完善发展，新技术将得到更广泛的应用。

参考文献：

精密测量技术论文范文4

关键词：精密工程测量、变形监测、无线传感器网络技术、地面SAR技术、激光跟踪仪

中图分类号：TB22文献标识码： A 文章编号：

1、引言

测量是从人类生产实践中发展起来的一门悠久的科学，是人类与大自然作斗争的一种手段，可以说测量是伴随着整个人类文明的发展的。随着社会经济建设的发展，各种工程建设对测量的技术手段及方法的要求也越来越高。现如今，生产力发展水平已经得到空前的发展，各种大型的、精密的工程建设如火如荼的进行。各种工程建设都离不开测量，不仅仅在建设过程中，对一些大型的工程建设（如高铁、地铁、大型桥梁、大型坝体、高层及超高层建筑等）在其工程完成后还需定期对其进行变形监测以保证其安全运行，以免给国家和人民的生命财产带来巨大损失。而这些工程往往是高科技尖端工程或是国家战略工程，对测量精度和测量效率要求极高，普通的测绘方法根本无法满足现实的测量要求。

在此背景下，通过近年来无数的专家学者的艰辛钻研，各种新型的测量仪器被生产出来，对应的新型测量技术手段及测绘方法也应运而生。GNSS测量技术、影像全站仪测量技术、三维激光扫描技术、无线传感器网络技术、地面SAR（合成孔径雷达）等技术的出现为精密工程测量及变形监测提供了有力保障。新的测量技术方法的出现为各种大型精密的工程项目从基础建设、设备安装、投产使用过程中的变形监测提供了坚实的保证。

2、精密工程测量与变形监测新方法浅析

为了便于本文对一些技术方法的分析，为方便广大读者的借鉴与参考，本文按照精密控制测量、施工实时监测、设备安装测量及竣工后的变形监测的顺序进行阐述。

2.1 精密工程控制测量

所谓精密工程测量，对控制网测量要求较高，平面精度保证在毫米级甚至亚毫米级，高程精度达到0.1毫米。控制网精度问题，如今的测量技术已经完全能够完全满足要求。

首级控制一般采用GPS测量方法完成平面控制测量，如今的GPS测量技术已经相当成熟，通过基线解算测量精度已经能达到毫米甚至亚毫米级，并且这已经被广泛的应用到各种工程测量中。高程控制测量一般还是采用一、二等水准测量，如今的电子水准仪精度高、稳定性好，完全能将精度控制在亚毫米级。

在完成首级控制网后，现实中还无法满足工程需要，我们还需要对控制点进行加密，建立高精度的控制网。如今随着全站仪技术的飞速发展，我们可以使用全站仪观测法进行网观测，即全站仪架设在不同的控制点上对其他不同点进行重复观测，由观测基线最终构成复杂的多边形控制网。我们经过平差，这种方法建立的控制网精度已能达亚毫米级甚至更高，能够满足众多精密工程测量，并且这种方法已经被应用到许多精密工程中去。各地专家及教授通过研究应用，将此种方法已经成功应用到许多工程项目中，在三峡大坝三峡升船机控制网、上海磁悬浮铁路地面控制网等部级重点项目中均有应用。（右图为某升船机网控制网略图。）

2.2 施工实时监测

施工过程中由于外部影响因素很多，施工体本身结构不够稳定，为保障安全施工，必须进行变形监测。此时我们可选择地面SAR（合成孔径雷达）测量技术进行，地面SAR测量技术只需在被监测目标附近建立稳定观测站就可实行，测量过程中能够精确的反应出被监测对象的局部细微变化，从而达到监测效果。此种测量方法精度已经能够达到亚毫米级甚至更高，如IBIS(Image by Interferometric Survey)是基于微波干涉技术的高级远程监控系统，其中IBIS-S(Image by Interferometric Survey-Structure)监测精度可达0.01mm ~ 0.1mm，IBIS-L (Image by Interferometric Survey-Landside)精度也能达到0.1mm。这种监测方法只需被监测对象不被遮挡， IBIS-S系统能对目标进行静态和动态监测，遥测距离动态500米，静态能达1km；IBIS-L系统遥测距离可达4km，这样给监测工作带来了许多便利。

此外这种测量方法还可以应用于地表沉降监测、山体滑坡监测、桥梁精密监测、塔形建构筑物监测、高层建构筑物监测等项目。

运用地面SAR（合成孔径雷达）测量技术进行监测的优点是能精确的反应监测过程中被监测对象的细微变化，缺点是不能精确确定两个不同的监测时段之间被监测对象的变形量。

2.3 设备安装测量

精密设备安装需要做到严丝合缝，并能准确无误的进行就需要借助精密测量仪器进行。现如今被广泛应用的设备安装领域的主要有激光跟踪仪。激光跟踪仪的工作基本原理是在目标点上安置一个反射器，跟踪头发出的激光射到反射器上，又返回到跟踪头，当目标移动时，跟踪头调整光束方向来对准目标。同时，返回光束为检测系统所接收，用来测算目标的空间位置。简单的说，激光跟踪测量系统的所要解决的问题是静态或动态地跟踪一个在空间中运动的点，同时确定目标点的空间坐标，从而达到精密定位的目的。

激光跟踪仪精度可靠，但也存在误差，其误差分为系统误差和偶然误差。系统误差主要有两部分组成，激光干涉仪测量误差和角度编码器测量误差。激光干涉仪分辨率为0.00126mm，角编码器分辨率为0.14″，那么理论上其在10米范围内系统误差不超过0.01mm。目前Leica AT901型激光跟踪仪为世界上较为先进的测量仪器之一，其测距精度已达在全量程范围内仅为10um。偶然误差主要影响因素和其他仪器基本一样，主要有温度、湿度、气流波动、空气污染等因素。

目前激光跟踪仪不仅被应用到精密工程设备安装领域，它在工业制造领域也有广泛应用，尤其在飞机制造、汽车制造、精密机床等方面的应用较为广泛也比较成功。

2.4变形监测

变形监测的方法很多，这里我们仅对全站仪自动监测系统和传感器网络技术在变形监测中的应用进行介绍和分析。

全站仪自动监测系统所使用的全站仪为自动跟踪型全站仪，即我们通常讲的“测量机器人”。这种全站仪能自动跟踪和识别目标棱镜，是实现自动化测量的基础。近年来它被广泛应用到大坝变形监测、隧道变形监测等较为复杂的变形监测项目中。监测系统由计算机、全站仪、和若干被监测棱镜组成，它可通过计算机直接或者远程控制全站仪实现对被监测对象的自动监测，从而实现自动化高精度监测目标。

近年来随着传感器网络技术的发展，传感器网络技术在变形监测中也有广泛应用。在地质滑坡、雪崩、大坝、桥梁、房屋建筑、钻井平台倾斜等各种变形监测中均有应用，并取得良好效果。传感器网络技术包括有线和无线两种，随着无线网络技术的发展，无线传感器网络技术将成为主流。这种变形监测方法是通过传感器采集信息，通过有线或无线传播的方式将信号传输给终端设备即我们所用的计算机，然后通过信息分析得出监测数据从而达到监测的目的。传感器能采集的信息有温度、湿度、重量、应力、开关量、距离、形变量，速度、加速度等，采集信息面相当广泛。传感器网络技术在变形监测领域的应用将更加频繁，意义深远。

此外，三维激光扫描技术、GNSS定位技术、地面SAR测量技术等在变形监测中均有广泛应用。

3、结束语

本文的创作主要为了介绍近年来兴起的精密工程测量与变形监测测量新方法，以便读者更能方便快捷的了解各种新测量方法概念和基本应用。但因篇幅有限本文对各种测量方法只做简单介绍，不足之处欢迎广大读者批评指正。

参考文献：

[1] 赵吉先，刘荣，郑加柱，丁克良，聂运菊. 精密工程测量[M].科学出版社, 2010,(01) .

[2] 苏韬,孔祥元. 跨进新世纪的特种精密工程测量[J]. 测绘工程, 2000,(01) .

精密测量技术论文范文5

【关键词】无人机；航空摄影测量；无像控；真正摄

无人机航测技术是近年来航空摄影测量及遥感技术发展的主要方向，特别是对大比例尺测图来说，其低成本高效率和易用性，使得无人机航测近年来发展迅速。无像控航空摄影测量和真正摄影像图生成一直以来处于理论研究阶段，目前技术上已经成熟并已投入生产应用。例如德国产的MAVinci Sirius Pro无人飞机配备俄罗斯产的Agisoft Photoscan后处理软件，即可实现无像控、高精度航空摄影测量和真正摄影像图（DOM）生成等功能。作者通过实际应用，验证了该套技术方案的精度，并分析了其技术要点。

1、方案介绍

（1）MAVinci Sirius Pro UAV。MAVinci公司是专门从事无人机系统（UAV）技术研究的公司，位于德国莱门。主要针对建筑工地、管道、矿山和采石场等自动成图技术的研究。目前其产品主要有MAVinci Sirius UAV（天狼星无人机），分Classic、Basic和Pro三个版本。其最大的特点是可精确获取拍摄瞬间像片的姿态数据，从而具备了无像控航测的能力，可极大节省项目成本，尤其在那些难以从地面进入的项目区域，传统方法根本无法实现高精度测图。

MAVinci Sirius Pro UAV无人机是通过精确的时间控制技术和高精度GNSS RTK技术来确定每个曝光点的空间位置坐标，从而完全替代像控点的作用，具备高精度航测能力。

（2）Agisoft Photoscan软件。Agisoft Photoscan是俄罗斯Agisoft公司开发的3D建模软件。它采用最先进的多视图三维重建技术，由数字影像全自动生成高精细3D模型；支持GPU高性能计算，利用分布式网络计算系统，对超大空间范围生成分层级的三维模型，使得浏览和使用数据变得容易和简单；利用其自动生成的密集点云数据和照片纹理，可生成真正摄影像图，使高精度测量和成图成为可能；根据相机影像匹配理论自动计算相机的畸变参数，从而进一步提高三维建模的效率和精度。

2、应用案例分析

该方案在实际生产中，已经应用于大比例尺测图项目。本文选择某测区进行应用验证，并进行精度分析。方案的操作流程如下：

图1 无人机航测流程图

测区使用MAVinci Sirius Pro无人机系统通过航拍采集像片313张，地面分辨率0.045米，飞行面积0.95平方千米，飞行时间20分钟。采用Agisoft Photoscan对采集的像片和高精度空中姿态数据进行全自动处理，最终生成测区密集点云数据、真正摄影像图（DOM）和DEM数据。

外业使用全站仪采集21个明显地物点坐标，主要位于水泥道路的拐角或者路边人工花坛的拐角。在内业处理生成的真正摄影像图DOM数据和密集点云数据上，解析出外业实测点对应位置的三维坐标，从而进行精度比对分析。在外业采集的21个点中，1、12号点在影像上不太明显无法准确解析其坐标，故舍去。其余点位的精度统计情况如下：

表1： 误差统计分析表

从统计结果看，有4个点的高程精度出现粗差情况，原因为实测的点在花池的顶部，而影像解析点位在花池底部，所以高程有粗差存在。在高程精度统计中，将这四个点高程剔除。最后计算出平面距离中误差为0.045米，高程中误差为0.054米。符合大比例测图的精度要求。

3、结论

该套技术方案，解决了航空摄影测量行业一直以来难以逾越的无像控航测成图和真正摄影像图生成的技术难题。MAVinci Sirius Pro无人机结合了精确的时间控制技术和拓普康100赫兹亚厘米级的RTK实时差分技术，获得了像片拍摄瞬间高精度的POS数据，从而解决了无像控航空摄影测量的问题。Agisoft Photoscan软件，采用最先进的多视图三维模型重建技术和GPU高性能计算技术，可全自动生成测区密集点云和真正摄影像成果。这套技术方案是基于单架次飞行范围在2-5平方千米范围内，且航测像片航向重叠率大于85%的条件下实现的。对于更大范围的航测，RTK差分的精度会降低，像片数量会增加，对后处理软件和计算机硬件的处理能力要求更高，该技术方案的成果精度和实用性会降低。随着技术的不断进步，更多新的三维建模技术和更高性能计算机必将出现，该技术方案存在的问题会得到进一步的解决。

参考文献：

[1] 黎彬. 无像控低空无人直升飞行数字摄影测量系统探讨与展望[J]. 测绘技术装备，2013（03）.

[2] 赵生良，陈丰田. Agisoft Photoscan在无人机航空摄影影像数据处理中的应用[J]. 价值工程，2013（20）.

精密测量技术论文范文6

【关键词】激光跟踪仪 现场测量 大型结构件 装配

1 引言

在航空航天、船舶工业领域中，飞机、导弹、卫星、火箭、舰艇等大型船器产品，其推进、制导、控制等功能、性能要求的实现，完全依赖于优异的结构特点与要素控制，因此对船器结构的外形尺寸、结构重量、装配关系、配合状态、姿态实现等提出了较高的要求。同样在风电、水力、汽车领域中，结构件外形尺寸、装配质量决定着其产品的使用性能。一般而言，在功能结构件的研制过程中，需对生产制造精度（形状公差）、现场装配过程中的空间位置精度（方向公差、位置公差、跳动公差）进行严格的测量、控制、调整，从而有效保证产品的研制质量。

目前，光学测量技术是现场结构参数测量应用最便捷、最广泛的方法之一。激光跟踪仪、经纬仪、摄影测量是光学测量技术中最具有代表性的测量设备，因其优越的测量性能、简单有效的使用方法得到了广泛应用发展。其中，激光跟踪仪是近年来才逐渐发展起来的新型测量仪器，它集激光干涉测距技术、光电检测技术、精密机械技术、计算机及控制技术、现代数值计算理论等于一体，可对空间运动目标进行跟踪并实时测量运动目标的空间三维坐标，具有安装快捷、操作简便、实时扫描测量、测量精度及效率高等优点[1，2]。目前，LEICA、API、FARO等厂商研制的激光跟踪仪在精密测量场合中应用最为广泛。

2 激光跟踪仪的工作原理

激光跟踪仪主要由激光跟踪头、靶标反射球、控制计算机和测量软件构成。激光跟踪头是激光跟踪测量系统中的重要组成部分，主要功能是随着靶标反射球位置的移动，改变测量光束的方向，使测量光束始终对准靶标反射球。激光跟踪头内部通常设置有一套激光干涉系统、两套角度编码器、电机以及光电接收器件等。靶标反射球按反射类型大致分为平面反射球、实心球及空心球三种；按外径尺寸有0.5英寸、0.875英寸、1.5英寸及3英寸等几种[3，4]。其中直径1.5英寸的空心球应用最为广泛。

激光跟踪仪是典型的球坐标测量系统，对空间目标点三维坐标的测量是通过激光跟踪仪坐标原点到目标点的径向长度和空间方位角（水平角和垂直角）来确定。如图1所示，激光跟踪仪坐标原点为O点，被测空间目标点为P点，测量过程中激光干涉仪测量O点到P点的径向长度r，两个高精度角度编码器分别测量O点到P点的水平角α和垂直角β，P点的三维坐标（x，y，z）可由α、β和r计算得到[5]。

3激光跟踪仪在现场结构参数测量中的应用

由于高精度和良好的连续跟踪、自动测量、断光续接等功能，使激光跟踪仪成为较为理想的大尺寸测量仪器，广泛应用于航空航天、动力、能源、精密制造与装配领域。

3.1 航空航天领域应用

有文献[2]从“转站”带来的效率低等问题考虑，用激光跟踪仪水平测量方法，对飞机全机数据进行了批次性测量，并通过数据与普通光学仪器对比，反映出机翼安装情况一致、数值偏差量不大的结论。激光跟踪仪应用在某型号无人机外翼安装角的数据测量上，对1～8架飞机外翼安装角的数据进行了测量及分析，得到数据结果偏差趋势与结构对称性结论[6]。空客（Airbus）利用API的T3激光跟踪仪代替全站仪与经纬仪，对飞机机身零部件空间坐标位置进行了精确测量，提高了机身结构件的配合质量。有文献[7]对针对飞机水平测量、三维形貌测量设计出相应的测量方案，对激光跟踪系统的关键技术进行了详尽的阐述，并就系统误差来源及数据处理进行了分析和探讨。

在航天领域中，利用激光跟踪仪的动态测量特性可测量卫星太阳电池帆板展开运动、天线展开运动、空间机器人关节臂的运动姿态及轨迹的测量等，根据测量数据对运动特性进行计算与分析，以考核实际特性与设计理论特性的符合程度；也可利用激光跟踪仪测量航天器推进、姿控、有效载荷仪器设备安装精度[8]。

3.2 动力、能源领域应用

将激光跟踪测量技术应用到风洞调试中，既提高了测量的精度，又加快了调试速度[9]。对于曲面变化不规则的水轮机大型叶片，利用激光跟踪仪进而精确测量各个截面叶片外轮廓、叶片头部外形、参考脊线、叶片轴线等。除对结构外形尺寸进行检验之外，利用重构出来的三维模型与提取的相关技术参数可对风机叶片的动力性能、强度等相关数据进行分析和验证[10，11]。

3.3 精密制造、装配领域应用

采用激光跟踪仪，对结构复杂、体积大、定位点多的工装进行现场尺寸测量，为产品研制质量提供可靠保证[12]。将激光跟踪测量系统应用在大型机床的检测方法中，能精确、高效地对机床导轨直线精度、磨齿机伺服轴重复定位精度、机床主轴的回转精度及跳动等参数进行检测，有效提高了机床生产制造精度，并有力保证了设备维护、安装使用性能[13，14]。在对材质为玻璃纤维增强环氧树脂、外形尺寸为3×4×40m的风力发电机的扇叶进行测量时，利用激光跟踪仪检测满足了风机叶片平整度亚毫米级精度的要求[15]。利用激光跟踪仪对天基X射线望远镜坐标系与星敏感器的安装进行测量，有效提高了星敏感器的工作精度[16]。

4 激光跟踪测试技术发展方向