分析精密工程测量及其应用

■黎胜粦 ■广东水电二局股份有限公司测绘公司，广东 广州 510623

1 精密工程测量

精密工程测量以不同的大型工程测量为主，按照工程对精度的需求进行划分，一般分为普通精密工程及特种精密工程测量两种。精密工程测量应用在设备的安装和检测上，精度在计量级，甚至是纳米，变形观测的过程中，精度有可能在亚毫米级，在军事领域及质量控制测量等方面也属于精密工程测量。

由于工程的复杂性和特殊性，使得工程的作业环境较差，进行测量的过程中，对于精度的需求是必然的;对精密工程测量的可靠性要求也很高，对测量的设备、仪器的要求也很高，像仪器的鉴定、测量方法的严密性及测量方案的选择等，在进行精密工程测量时，要提高对仪器的要求，控制网布设时，要在上级网对下级网控制点进行选取，一般情况下，精密工程测量只选取一个控制点和一个参考方向，为测区点的精度提供重要保障。

2 分析精密工程测量

2.1 GPS 测量

GPS测量是全球定位系统，是比较先进的定位系统，广泛应用在很多领域，像军事领域、农业领域、工程领域等，得到人们的关注和青睐。

采用GPS测量，一般所涉及的范围不大，且中基线边比较短，通过GPS接受的卫星信号存在一定的误差，需要凭借差分解算，即可消除卫星信号所存在的误差，并制定最佳方案，进行合理的观测设计，以获得最高精度的观测数据信息;凭借GPS，可以很方便的获取高精度的数据，在设定的坐标中，通过GPS测量，就可以获取较高精度的数据，在这种情况下，一旦结合合理的观测方法和数据的处理方法，就可以实现GPS点的相对定位精度的毫米级的突破，满足精密测量技术的需要;传统的测量方法必须要在观测工作点之间进行互相的通视，致使测量工作受到工作条件和测量技术的影响，在这种形势下，不得不增加连接点，增加连接点就会增加工作人员的工作量，无法确保测量的精度。而采用GPS进行测量，则不要进行互相通视，由于测量方法的灵活性和多变性，降低了工作人员的工作量，使人员的劳动强度也得到降低，并很好的提高了测量的精度;GPS作为全球最先进的定位系统，其自动化程度较高，可以轻松实现全天候的观察目标，它是一种单程的系统，用户只需进行信号的接受，就可以进行日夜观测，不受大雾、雨等外界环境的影响;GPS在进行测量的过程中，操作较简单，成本较低，信息化程度和效率都较高，使得应用的范围越来越广。

2.2 测量仪器

2.2.1 全站仪

全站仪兼具电子测角、电子测距、数据自动记录和计算的功能，且具有自动化、数字化的功能，是一种三维坐标测量及定位系统，无论是测角，还是测距功能，都具有高精度的特点，在控制测量、地形测量及施工放样等方面得到了较广泛的应用，最新的全站仪具有自动目标照准和跟踪的功能，是一种快速的、精确的单人测量系统。

2.2.2 激光跟踪仪

现阶段，激光跟踪仪具有干涉法距离测量和绝对距离测量模式，其中，干涉法距离测量凭借激光器发出一束激光，经过半透半反镜及在垂直和水平方向转动的双轴转镜，射向目标反射器，半透半反镜会干涉光路，并与参考光束进行相应的干涉;另外一束光进入位置检测器，将逆反射器主光轴和逆反射器入射光束的偏差信号输入控制电路，驱动双轴转镜，确保激光始终入射在反射器上，促进激光跟踪仪对目标的连续跟踪，如果激光被打断，就要进行重新测量;绝对测量模式凭借相位偏移的技术，计算出双轴转镜与断光处的距离，一旦反射器接受到激光，就会将距离参数进行自动初始化，开始测量。

2.2.3 激光扫描仪

激光扫描仪可在不同的位置对被测对象进行扫描，经过建模，转换成CAD图，可应用在建筑监测、土木工程及三维建模等方面;车载的激光扫描测量作为地面采集数据的主要手段，具有较广的应用前景。目前，由测量小车、激光扫描仪、激光测距断面仪、测量机器人及轨道里程传感器等共同组成一种多传感器集成测量系统，已经可以实现铁道轨道的自动化测量。

2.2.4 电子水准仪

电子水准仪测量系统是在普通光学水准仪的基础上，融合了图像获取、处理技术及最新计算机技术和数字条形编码水准标尺等。水准仪将摄取的标尺图像与内部编码进行匹配，实现水准仪自动化读数，减少人工读数产生的误差，通过电子水准仪测量，可以实现较高的测量精度。

2.3 精密工程测量软件包

2.3.1 机器人变形监测软件包

测量机器人变形监测软件包具有非常多的功能，例如:系统初始化、自动测量、数据处理、学习测量及数据查询、工具等。将该软件包安装在便携机上，并把测量机器人和便携机进行连接，凭借软件包控制测量机器人进行测量工作，把测量机器人的位置作为基准，根据已知点定向与另已知点检查，利用极坐标的原理，获取各个测点的坐标，这种测量方法简单，节省时间，工作效率较高，数据处理自动化程度高，例如:一般情况下，对某滑坡进行监测，传统的测量方法一般需要3天左右，但采用该方法只需要2个小时，大大提高了测量工作的效率。

2.3.2 机器人控制网观测软件包

测量机器人控制网自动观测软件包一般具有工程管理、测站设置、自动观测等功能。测量机器人控制网自动观测软件包是直接将测量机器人植入，使测量机器人自动观测，进行相应的设置，然后进行初始观测，测量机器人可凭借设定的精度和测回数等实现全自动化观测，此方法不仅节省了人力，还节省了时间。

3 精密工程测量的应用

随着社会的发展，工程建设和国防建设工程越来越多，使得精密工程测量得到快速的发展和广泛的应用。例如:军事领域、农业领域、建筑工程测量、防灾监测、科学防汛等，也可应用于大型建筑物的变形观测，考古领域及工程质量的施工管理过程中等。

将测量机器人转为多传感系统，有利于人工智能的发展，使影像、图形及数据的处理能力不断提高，扩大应用的范围;在数据处理时，发展相应的信息系统，把大地测量、水文地质和土木建筑等知识进行有效的融合，对工程建设的各个环节进行有效的监测，减少或避免环境污染，防治灾害的发生;将传感器进行科学的混合使用，可完成各种测量工作;针对复杂的建筑结构，采用质量控制和几何重构，完成工程的最佳测量工作;精密工程测量也可以被应用在航空事业上，汽车制造和核电站领域也得到了一定的应用，具有很好的发展前景;合成孔径雷达是一种新兴的技术，可对农作物进行监测，测量生态环境等。

［1］袁康，毛勇.精密工程测量控制网布设原则及设计［J］.采矿技术，2013(05).

［2］陈允芳，成枢.精密工程测量研究现状及教学探讨［J］.矿山测量，2012(03).