分析精密工程測量及其應用

■黎勝粦 ■廣東水電二局股份有限公司測繪公司，廣東 廣州 510623

1 精密工程測量

精密工程測量以不同的大型工程測量為主，按照工程對精度的需求進行劃分，一般分為普通精密工程及特種精密工程測量兩種。精密工程測量應用在設備的安裝和檢測上，精度在計量級，甚至是納米，變形觀測的過程中，精度有可能在亞毫米級，在軍事領域及質量控制測量等方面也屬于精密工程測量。

由于工程的復雜性和特殊性，使得工程的作業環境較差，進行測量的過程中，對于精度的需求是必然的;對精密工程測量的可靠性要求也很高，對測量的設備、儀器的要求也很高，像儀器的鑒定、測量方法的嚴密性及測量方案的選擇等，在進行精密工程測量時，要提高對儀器的要求，控制網布設時，要在上級網對下級網控制點進行選取，一般情況下，精密工程測量只選取一個控制點和一個參考方向，為測區點的精度提供重要保障。

2 分析精密工程測量

2.1 GPS 測量

GPS測量是全球定位系統，是比較先進的定位系統，廣泛應用在很多領域，像軍事領域、農業領域、工程領域等，得到人們的關注和青睞。

采用GPS測量，一般所涉及的范圍不大，且中基線邊比較短，通過GPS接受的衛星信號存在一定的誤差，需要憑借差分解算，即可消除衛星信號所存在的誤差，并制定最佳方案，進行合理的觀測設計，以獲得最高精度的觀測數據信息;憑借GPS，可以很方便的獲取高精度的數據，在設定的坐標中，通過GPS測量，就可以獲取較高精度的數據，在這種情況下，一旦結合合理的觀測方法和數據的處理方法，就可以實現GPS點的相對定位精度的毫米級的突破，滿足精密測量技術的需要;傳統的測量方法必須要在觀測工作點之間進行互相的通視，致使測量工作受到工作條件和測量技術的影響，在這種形勢下，不得不增加連接點，增加連接點就會增加工作人員的工作量，無法確保測量的精度。而采用GPS進行測量，則不要進行互相通視，由于測量方法的靈活性和多變性，降低了工作人員的工作量，使人員的勞動強度也得到降低，并很好的提高了測量的精度;GPS作為全球最先進的定位系統，其自動化程度較高，可以輕松實現全天候的觀察目標，它是一種單程的系統，用戶只需進行信號的接受，就可以進行日夜觀測，不受大霧、雨等外界環境的影響;GPS在進行測量的過程中，操作較簡單，成本較低，信息化程度和效率都較高，使得應用的范圍越來越廣。

2.2 測量儀器

2.2.1 全站儀

全站儀兼具電子測角、電子測距、數據自動記錄和計算的功能，且具有自動化、數字化的功能，是一種三維坐標測量及定位系統，無論是測角，還是測距功能，都具有高精度的特點，在控制測量、地形測量及施工放樣等方面得到了較廣泛的應用，最新的全站儀具有自動目標照準和跟蹤的功能，是一種快速的、精確的單人測量系統。

2.2.2 激光跟蹤儀

現階段，激光跟蹤儀具有干涉法距離測量和絕對距離測量模式，其中，干涉法距離測量憑借激光器發出一束激光，經過半透半反鏡及在垂直和水平方向轉動的雙軸轉鏡，射向目標反射器，半透半反鏡會干涉光路，并與參考光束進行相應的干涉;另外一束光進入位置檢測器，將逆反射器主光軸和逆反射器入射光束的偏差信號輸入控制電路，驅動雙軸轉鏡，確保激光始終入射在反射器上，促進激光跟蹤儀對目標的連續跟蹤，如果激光被打斷，就要進行重新測量;絕對測量模式憑借相位偏移的技術，計算出雙軸轉鏡與斷光處的距離，一旦反射器接受到激光，就會將距離參數進行自動初始化，開始測量。

2.2.3 激光掃描儀

激光掃描儀可在不同的位置對被測對象進行掃描，經過建模，轉換成CAD圖，可應用在建筑監測、土木工程及三維建模等方面;車載的激光掃描測量作為地面采集數據的主要手段，具有較廣的應用前景。目前，由測量小車、激光掃描儀、激光測距斷面儀、測量機器人及軌道里程傳感器等共同組成一種多傳感器集成測量系統，已經可以實現鐵道軌道的自動化測量。

2.2.4 電子水準儀

電子水準儀測量系統是在普通光學水準儀的基礎上，融合了圖像獲取、處理技術及最新計算機技術和數字條形編碼水準標尺等。水準儀將攝取的標尺圖像與內部編碼進行匹配，實現水準儀自動化讀數，減少人工讀數產生的誤差，通過電子水準儀測量，可以實現較高的測量精度。

2.3 精密工程測量軟件包

2.3.1 機器人變形監測軟件包

測量機器人變形監測軟件包具有非常多的功能，例如:系統初始化、自動測量、數據處理、學習測量及數據查詢、工具等。將該軟件包安裝在便攜機上，并把測量機器人和便攜機進行連接，憑借軟件包控制測量機器人進行測量工作，把測量機器人的位置作為基準，根據已知點定向與另已知點檢查，利用極坐標的原理，獲取各個測點的坐標，這種測量方法簡單，節省時間，工作效率較高，數據處理自動化程度高，例如:一般情況下，對某滑坡進行監測，傳統的測量方法一般需要3天左右，但采用該方法只需要2個小時，大大提高了測量工作的效率。

2.3.2 機器人控制網觀測軟件包

測量機器人控制網自動觀測軟件包一般具有工程管理、測站設置、自動觀測等功能。測量機器人控制網自動觀測軟件包是直接將測量機器人植入，使測量機器人自動觀測，進行相應的設置，然后進行初始觀測，測量機器人可憑借設定的精度和測回數等實現全自動化觀測，此方法不僅節省了人力，還節省了時間。

3 精密工程測量的應用

隨著社會的發展，工程建設和國防建設工程越來越多，使得精密工程測量得到快速的發展和廣泛的應用。例如:軍事領域、農業領域、建筑工程測量、防災監測、科學防汛等，也可應用于大型建筑物的變形觀測，考古領域及工程質量的施工管理過程中等。

將測量機器人轉為多傳感系統，有利于人工智能的發展，使影像、圖形及數據的處理能力不斷提高，擴大應用的范圍;在數據處理時，發展相應的信息系統，把大地測量、水文地質和土木建筑等知識進行有效的融合，對工程建設的各個環節進行有效的監測，減少或避免環境污染，防治災害的發生;將傳感器進行科學的混合使用，可完成各種測量工作;針對復雜的建筑結構，采用質量控制和幾何重構，完成工程的最佳測量工作;精密工程測量也可以被應用在航空事業上，汽車制造和核電站領域也得到了一定的應用，具有很好的發展前景;合成孔徑雷達是一種新興的技術，可對農作物進行監測，測量生態環境等。

［1］袁康，毛勇.精密工程測量控制網布設原則及設計［J］.采礦技術，2013(05).

［2］陳允芳，成樞.精密工程測量研究現狀及教學探討［J］.礦山測量，2012(03).