精密測量論文

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1、淺談對精密工程的認識淺談對精密工程的認識劉祥龍（河南工程學(xué)院，河南鄭州451191）摘要：闡述精密工程的定義及特點，淺論精密測量的相關(guān)理論、方法等，和精密工程測量技術(shù)在實際工程的應(yīng)用，以及精密工程技術(shù)的發(fā)展關(guān)鍵詞：精密工程測量；測量儀器；精密工程的應(yīng)用；發(fā)展前景一?精密工程的定義和特點所謂精密工程測量，主要是指結(jié)合現(xiàn)代測繪科技的新進展，研究和解決大型工程活特種工程對測量的高精度、可靠性、口動測控等各個方面耍求的測量科學(xué)。精密工程測量是工程測量學(xué)科的重要組成部分，代表著工程測量的新進展和先進技術(shù)，它與傳統(tǒng)的工程測量的最大區(qū)別是：高精度。精密工程主要的特點有有以下兒點“1?高精度：精密工程測量要

2、求的精度為1mmPmm,其至達亞毫米級。2.獨立性：精密工程有著專門的一套高精度的理論、方法和技術(shù)。以及它所用的設(shè)備有專門的要求。3.服務(wù)范圍小:精密工程測量是服務(wù)于各種工程屮精度要求「特高”、“特難”,以及必須實施精密和自動化測量的那部分工作。因此，它的服務(wù)范圍相對較小。2.交叉性：精密工程測量是一個多學(xué)科相互結(jié)合相互補充的交叉性學(xué)科。二?精密測量研究的主要內(nèi)容精密工程測量的研究內(nèi)容主要包括精密工程測量的理論、技術(shù)、方法、專用的儀器設(shè)備以及測量軟件研發(fā)等方而。精密工程測量的理論、技術(shù)和方法是以人地測量學(xué)為基礎(chǔ)的。I大I為所有測量工作都要涉及參考面和線，如地球橢球體、人地水準面、垂線、經(jīng)緯線

3、、真北方向等。對于工程而言，小范圍要求在兒何平面上進行設(shè)計施工放樣，大范圍有時要穿過好兒個3度帶，而且高差也較大,就必須作橢球面向平面的歸化計算，作局部大地水準面的精化，以及換帶和投影計算。歸化、投影等改正計算誤差必須小于測量誤差。因而，工程基準面和局部坐標系的設(shè)計是精密工程測量的重耍問題。在精密工程測量特別是工程變形分析屮涉及到數(shù)據(jù)處理理論和方法的研究。如非線性隨機模型的參數(shù)估計、非參數(shù)估計和半?yún)?shù)估計理論。對于海量變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理,耍研究數(shù)據(jù)挖掘理論與方法，即要從大量的、模糊的和隨機的各種數(shù)據(jù)源中，提取隱含在其中的有用信息和知識。統(tǒng)計分析、模糊數(shù)學(xué)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、分形幾何以及小波理論等是

4、數(shù)據(jù)挖掘的基礎(chǔ)理論。分類、模糊聚類、關(guān)聯(lián)分析、冋歸分析、吋序分析、偏差分析以及預(yù)測分析等是數(shù)據(jù)挖掘的常用方法。其中，分類用于規(guī)則描述，并用這種描述來構(gòu)造模型;模糊聚類是把數(shù)據(jù)按相似性分成類，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分布模式以及數(shù)據(jù)屈性間的關(guān)系;關(guān)聯(lián)分析是尋找數(shù)據(jù)中隱藏的關(guān)聯(lián)網(wǎng)、關(guān)聯(lián)規(guī)則和相關(guān)性;預(yù)測分析是利用大量的已冇數(shù)據(jù)通過建模找出變化規(guī)律，出此對未來數(shù)據(jù)及特征進行預(yù)測等等。采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可用于大壩變形預(yù)報，用模糊數(shù)學(xué)理論處理觀測誤差，采用模糊聚類分析可對大壩的安全進行評判。在變形的兒何分析和物理解釋基礎(chǔ)上，要研究變形預(yù)報的理論和方法,涉及系統(tǒng)論、控制論、信息論、突變論、協(xié)同論、小波、分形、沌理論

5、和耗散結(jié)構(gòu)等許多非線性學(xué)科變形預(yù)報的系統(tǒng)論方法。主要冇兩種:一種是輸入-輸出模型法，即把變形體看作是一個具有非線性、耗散性、隨機性、外界干擾不確定性等特點的復(fù)雜系統(tǒng)，各種外界影響因子為輸入，而變形為輸出，有冋歸分析法、時間序列法、卡爾曼濾波法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等；另一種是動力學(xué)方程法，根據(jù)系統(tǒng)運動的物理規(guī)律建立確定的微分方程來描述系統(tǒng)的運動,在對系統(tǒng)受力和變形認識的基礎(chǔ)上，用低階、簡化的，在數(shù)學(xué)上可求解和可分析的模型來模擬變形過程。三?精密工程測量技術(shù)和儀器1?測距儀精密工程測量中，傳統(tǒng)的高精度距離測量方法主要是因瓦尺量距（DistTnvar測距）。由于自動化程度低、勞動量大，伴隨光電技術(shù)的不

6、斷發(fā)展出現(xiàn)了精度更高、速度更快、操作更方便的電子測距儀。電子測距儀的出現(xiàn)，不僅可以代替因瓦尺量距，而且使測量工作變得非常簡單，提高了工作效率，還可獲取更高精度的測量成果。由于激光具冇能量集屮、單色性好、方向性好、不易發(fā)散的特點，在距離測量方面有極大的優(yōu)勢，激光測距儀由此誕生。2.經(jīng)緯儀經(jīng)緯儀一直是角度測量的基本工具，口前測角精度能達到亞秒級。電子經(jīng)緯儀在度盤分劃、測微方式、讀數(shù)方式、照準方式等實現(xiàn)了自動化，消除了中間壞節(jié)引起的誤差并實現(xiàn)了系統(tǒng)誤差的軟改正，可以得到比光學(xué)經(jīng)緯儀更高的測量精度，因此取代了傳統(tǒng)的光學(xué)經(jīng)緯儀，在精密工程測量中得到了廣泛的應(yīng)用。3.全站儀全站儀也稱之為電子速測儀，是一

7、?種兼有電子測距、電子測角、計算和數(shù)據(jù)自動記錄及傳輸功能的自動化、數(shù)字化的三維坐標測量與定位系統(tǒng)。它是測角與測距功能的高度集成，精度較高，在生產(chǎn)實踐等諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。2.水準儀（1）電子水準儀在傳統(tǒng)普通光學(xué)水準儀的基礎(chǔ)上，融合最新計算機技術(shù)、圖像獲取及處理技術(shù)，并匹配與z對應(yīng)的數(shù)字條形編碼水準標尺，就構(gòu)成了電子水準儀測量系統(tǒng)。（2）液體靜力水準儀圖2■ru4尺度goomB更而變形丄a：d轉(zhuǎn)換{nW1