淺析精密工程測量和有效運用

袁紅起

（青海省第一測繪院青海西寧810001）

淺析精密工程測量和有效運用

袁紅起

（青海省第一測繪院青海西寧810001）

精密工程測量是現代測量工程中研究三維空間中具體幾何實體和抽象幾何實體的精密測繪和精細設計的現代測量技術。本文闡述了精密工程測量的發展概況和應用前景，詳細論述了精密工程測量的理論基礎和基本技術方法，并在實例中闡述了精密工程測量在工程中的有效應用。

精密工程測量GPS技術

1　精密工程測量概述及其特點

所謂精密,是精確嚴密的意思。傳統意義的工程測量是指普通工程測量，如施工中的放樣、監測地理變形、測繪山地地形等，而精密工程測量是在現代各種精密測量技術發展的基礎上而逐漸形成的工程測量技術，它是指以高精度進行的工程測量，在測量方案設計、監測等階段利用誤差理論綜合分析，使得整個系統達到設計的精度要求。

由于其較高的測量精度要求，特殊工作環境，必須根據工程精密工程的具體要求選擇。同時，設施設備的要求也很高。因此，有必要加強數據的處理，和不同的測量的一般工程特性。在設置控制網，在上下限控制網絡選擇的點，精密工程測量中，只選擇一個控制點和一個參考方向，以確保在調查區域的測量點的精度。

精密工程測量的最突出的特性是所需的精度很高。這個概念分為絕對精度和相對精度。精密測量的絕對精度概念主要有兩種，一種是指測量相對于它的真值概念的精確度，使用最廣泛的精度指標（以下稱為精度）。由于真值是很難找到的，所以在實際應用中經常用測量值替代。這種絕對精度也有缺點，因為它涉及到觀測值的大小，觀測值的不同會影響絕對精度。另一種是指在相同的基準下，一點相對于基準點的準確度。相對精度概念也有兩種，一種是一個觀測值的精度與該觀測值的比率，較小的比率有較高的相對精度。

另一個重要特點是對測量的可靠性要求很高，測量的首要任務是保證科學量制體系的統一，比如測量儀器的審核鑒定，穩定的測量標志，測量數據處理與控制和質量檢測監督等等。在系統地測量后，必須對工程進行可靠性評價，分析其誤差來源和分類，計算其總的不確定度。

2　精密工程測量有效應用的主要內容

2.1精密工程測量的理論基礎

大地測量學是精密工程測量的理論基礎。因為所有的測量都涉及的基準的表面和線，如地球橢球體，大地水平面，經緯線，真北方向等。在小范圍內的設計和施工放樣的要求，在更大的范圍內應用有時要穿過好幾個3度帶，這時就有必要對橢圓面進行平面歸化計算。因此局部的坐標系設計和實際工程中基準的選擇是精密工程測量至關重要的問題。

2.2精密工程測量的傳感器應用

在精密工程測量應用中，傳感器的作用是不言而喻的，其在工程的各個方面起到了基準的作用。在精密工程測量儀器，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，測量機器人，電子全站儀和各種特殊的測量儀器，以保障精密的制圖技術。其中，機載激光掃描逐漸成為地面數據收集的主要手段。在施工監控，道路和橋梁的設計中，激光掃描儀在不同位置掃描被測對象、建筑監測、并轉化為CAD制圖，在土木工程，工業設計方面具有廣闊的應用前景。

2.3工程控制網的精密測量

工程控制網在許多方面和國家大地測量控制網不同。網的精度優化設計、可靠性和靈敏度計算更加精細,如要求模擬法優化設計精密測量的控制網等。通常工程控制網的長短邊也相差很多,地面觀測條件差，這就要求工程控制網的布設需要反復設計。同時還涉及各種地面邊之間的匹配問題、如GPS邊、地面的邊角測量精度匹配等。在目前情況下，GPS網正逐漸取代地面網，然而對于許多精密工程來說,不能簡單地采用GPS網。地面網和GPS網高精度測量相結合是目前最新的研究方向。

3　精密工程測量有效應用的實例分析

面對現代工業社會中大量工程建設的需求，精密工程在社會領域中的應用越來越廣泛,精密工程測量技術越來越成熟,主要表現在以下幾方面：軍事和農業上的應用；建筑工程的測量應用；科學防汛；防災監測；軋鋼廠切割技術的應用等。此外，精密工程測量還可以運用在大型建筑物的變形監測，文物保護工程以及工程中的質量施工管理中。

包含精密工程測量的典型工程非常多,如我國的長江三峽工程、葛洲壩工程和其他大型樞紐工程；還有上海東海大橋、30km長的杭州灣大橋、以及其他特大橋梁工程；18.5km長的秦嶺大隧道以及其他特長隧道工程,上海磁懸浮鐵路、國家大劇院等特種工程,北京的正負電子對撞機工程,大型大壩變形監測工程,滑坡巖崩變形監測工程,大型設備的安裝過程、質量控制等都屬于精密工程測量的范疇。例如，由GPS接收機、激光測距儀組成的遠程位移測量系統可實現無人值守遠距離遙控實時變形監測,可用于活動性滑坡的持續監測預報。

國外的特種精密測量工程更是不勝枚舉,瑞士的阿爾卑斯山隧道長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,環形正負電子對撞機LEP,整個工程位于深達百米的地下環形隧道中，周長27km，布設有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33萬立方米混凝土、3.9萬噸鋼，造價達15億美元，更是對精密工程測量的挑戰。為保證迪拜塔在建設過程中有絕對的穩定性，以確保建設的精度，它的水平方向和垂直方向都有一個全球衛星定位系統（GPS）進行跟蹤定位，并在建設過程中，在建筑物的各個基準點有700多個傳感器進行實時監測。在迪拜塔中，綜合應用了GPS、GIS等先進測量和數據處理技術，這代表了人類精密工程的先進水平，是現代建筑工程中的典范。

4　結束語

伴隨著測量科技的日益進步，一個精密工程測量的初步體系已經形成。但在精密工程測量中仍然存在以下幾方面的挑戰：一是，深入研究測量的基礎理論，為精密測量的進一步發展打下深厚的理論基礎。二是，高效合理的數據處理方法，實現精密測量的自動化、智能化，從而進一步提高測量精度和效率。三是，多學科結合的精密工程測量解決方案，這是大型工程中經常涉及到的技術問題，是未來精密測量的熱點方向。

[1]吳翼麟.中國特種精密工程測量的發展與前景[J].測繪通報,1993,(1).

[2]嚴伯鐸.中國工程測量技術的發展與展望[J].地礦測繪,2005,(4):39-42.

P258[文獻碼]B

1000-405X（2015）-7-217-1