精密工程测量的发展与展望

葛纪坤，万宏德，李军吉

（1 .宁波测绘设计研究院，浙江 宁波 315047；2. 绍兴市城市规划测绘院，浙江 绍兴 312000）

精密工程测量的发展与展望

葛纪坤1，万宏德1，李军吉2

（1 .宁波测绘设计研究院，浙江 宁波 315047；2. 绍兴市城市规划测绘院，浙江 绍兴 312000）

精密工程测量主要服务于巨型工程、微型工程和高科技工程，并不断深入地下、水域和宇宙空间，精度要求高，工作难度大。精密工程测量的新理论、新方法、新仪器不断涌现，将实现精密工程测量的自动化、智能化。

精密工程测量 ；精密定向；精密定位

精密工程测量是工程测量的分支，是测绘科学在大型工程、高新技术工程和特种工程等精密工程建设中的应用。精密工程测量主要研究精密工程测量的理论和方法，突出其“高精度”与“可靠性”[1-3]。代表了工程测量的最新发展。精密工程测量是传统工程测量的发展和延伸，应用先进的技术和高精度的仪器设备进行测角、测距、测高、定向、定位，从而获得各点的三维坐标或进行施工放样、设备安装和求得微小位移量等一系列测量信息。精密工程测量精度一般为1～2 mm，甚至亚毫米 。

1 精密工程测量的特点

精密工程测量主要为工程建设和科学研究服务。与普通的工程测量相比，其服务范围、精度要求、采用的仪器设备和测量方法等都有一定的差别。概括起来，精密工程测量有以下特点：

1）精密工程测量的“精密”主要体现在测量精度要求高，一般为1～2 mm，甚至亚毫米，相对精度高于10-6。

2）服务对象规模大、构件多、结构复杂、测量困难多、难度大。

3）应用最新的仪器设备，而且仪器性能好，精度高，稳定性强，自动化程度高，有时还能遥控作业或自动跟踪测量。

4）精密工程测量服务领域宽，应用范围广。在使用仪器和工程建设方面，经常会涉及到物理学、电子学、建筑学、地质学、地震学，计算机技术、通讯技术和自动控制技术等，具有交叉学科和边缘学科的性质，并逐步向邻近学科渗透[4]。

2 精密工程测量的展望

精密工程测量是伴随着大型工程、微型工程、高科技工程和特殊工程发展而发展的，而且不断深入地下、水域和宇宙空间。这些工程建设中的测量工作难度大，精度要求高，许多工程要求达到亚毫米级，甚至更高。传统的测量方法和仪器设备已不能满足工程的需要。人类必将研究和探讨精密工程测量的新理论、新方法和新的测绘仪器，推动了精密工程测量的飞速发展。

2.1 新理论、新方法的研究

精密工程测量最基本的特点就是精度要求高，工作难度大。它的工作对象都是高科技工程和尖端科学工程。如三角网、导线网、线形锁和钢尺量边的导线等，不能满足精密测量的需要，要进行新理论、新方法的研究。例如全球定位系统（GPS）、雷达干涉测量（INSAR）、全站仪、传感器和机器人等的研发，更好地促进了它们在精密工程测量中的应用[5]。更重要的是，随着科学技术的进步和精密工程测量的需要，研究开发象纳米技术和一些人类目前还未知的新材料、新技术应用于测量，可望使测量精度达到1/1 000 mm或1/10 000 mm，测量方法大大改善。

2.2 研究减少环境等外界各因素对精度的影响

测量工作都在大气中进行，受温度、气压影响比较大，各类测量仪器在测角、测距、测高、定向、定位和工程放样中都受到大气折光等因素的影响。气象影响除了折射率误差外，还有温度、气压的测定误差。人类曾采取飞机、气球等各种措施测定测线上的气象元素，但并没有根本解决问题，气象误差仍是精密工程测量的主要误差源之一[6]。被测物体受热胀冷缩的影响，也会影响测量结果。同时，地形、地物和大面积水面的影响也不可忽视。另一方面，现在所用的测量仪器多数是电子类仪器，电磁波在传输过程中除了大气影响外，还受到强磁场的影响[7]，如电磁波、微波发射台、站，高压线、变电站等。这些环境等外界因素对测量精度的影响规律和相应的改正措施的研究，是精密工程测量研究的重要方向。

3 研究现代测绘信息处理的新方法

现代测绘信息不仅是点、线、面等三维坐标，而且是包括时间、色彩、亮度以及地球、太阳运转状态等多维信息。测量误差不光会服从正态分布，传统的最小二乘原理并非最优。此外，在精密工程测量和微型变形监测中，传统的统计模型和分析方法也并非最佳。同时，现代测绘信息处理并不是单一的平差，还包括图形、图像、色彩及时间等处理，是多维、多项的综合处理。

现代测绘要随着精度要求的提高和观测方法的更新，研究新的信息处理模型，如确定性模型、混合模型、动态模型和不确定性模型等。在处理方法上可采用灰关联法、模糊评判法、神经网络法等。更需要研究一些前人没有用过的信息处理方法，即创新[8]。

4 专用精密测量仪器的研制

常规的测量仪器在测绘工作中发挥着巨大作用，但随着科学技术的进步，常规的测量仪器精度和自动化、智能化程度还不能满足精密工程的需要。要大胆改革，勇于创新，可以采用纳米技术、网络技术、宇宙环境、空间信息以及特殊的技术，研制新一代精密工程测量专用仪器，实现测量的高精度、自动化、智能化，使测量信息采集和成图一体化、成果多元化、施工放样和微小变量监测与灾害预测自动化，实现测绘科学的现代化。

[1] 宁津生，陈俊勇，李德仁，等.测绘学概论[M].武汉：武汉大学出版社，2004

[2] 华钧生，黄腾.精密工程测量技术及应用[M] .南京：河海大学出版社，2002

[3] 梁振英.精密水准测量的理论与实践[M] .北京：测绘出版社，2004

[4] 赵吉先.电子测绘仪器原理与应用[M] .北京：科学出版社，2008

[5] 赵吉先.试站温度对反应堆施工测量的影响[J] .测绘通报，1999(2)：56-57

[6] 赵吉先.反应堆穹顶吊装施工测量方法探讨[J] .测绘通报，2004(6)：38-39

[7] 赵吉先.贯通横向误差处理新方法的探讨[J] .测绘通报，2008(2)：26-28

[8] 赵吉先.秦山核电站重水堆工程首级精密工程控制测量中有关问题的探讨[J] .测绘通报，1997(11)：37-39

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B

1672-4623（2015）01-0155-02

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.01.051

葛纪坤，高级工程师，从事工程测量研究。

2013-07-17。