精密工程重點(diǎn)

1、1、精密工程定義：精密工程是工程測(cè)量的分支，是測(cè)繪科學(xué)在大型工程、高新技術(shù)工程和特種工程等精密工程中的應(yīng)用。是研究各種工程建設(shè)中測(cè)量理論和方法的學(xué)科2、精密工程測(cè)量主要特點(diǎn)：突出其“高精度”和“可靠性”。精密工程測(cè)量精度一般是12mm，甚至亞mm級(jí)，相對(duì)精度高于服務(wù)對(duì)象規(guī)模大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、構(gòu)件多、測(cè)量難度大應(yīng)用最新的儀器設(shè)備，而且儀器性能好、穩(wěn)定高、自動(dòng)化程度高，有時(shí)還能遙控作業(yè)或自動(dòng)跟蹤測(cè)量服務(wù)領(lǐng)域廣、應(yīng)用范圍廣3、精密工程測(cè)量的研究對(duì)象：大型特種工程測(cè)量、三維工業(yè)測(cè)量、大型設(shè)備安裝監(jiān)測(cè)、變形觀測(cè)、質(zhì)量控制測(cè)量、軍事領(lǐng)域測(cè)量4、精密工程測(cè)量的新發(fā)展：1)新理論、新方法的研究2)減少環(huán)境等外界個(gè)

2、因素影響的研究3)現(xiàn)代測(cè)繪信息處理方法的研究4)專用精密測(cè)量?jī)x器的研究5、精密工程測(cè)量的主要內(nèi)容：建立精密工程測(cè)量控制網(wǎng)根據(jù)工程的特點(diǎn)和精度要求，選用最合適的儀器和先進(jìn)的測(cè)量方法選擇合適的計(jì)量?jī)x器防止強(qiáng)磁場(chǎng)、強(qiáng)電子輻射、大氣折光的影響測(cè)量?jī)x器和測(cè)量方法要圍繞對(duì)中、照準(zhǔn)、測(cè)角、測(cè)距、測(cè)高、定向、定位及數(shù)據(jù)采集、記錄、傳遞、處理等工作的自動(dòng)化進(jìn)行研究和探討1、精密工程測(cè)量網(wǎng)的特點(diǎn)：1）控制網(wǎng)的大小、形狀、點(diǎn)位分布和工程的大小、形狀相適應(yīng)，邊長(zhǎng)不要求相等或接近，而根據(jù)工程需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，點(diǎn)位布設(shè)要考慮工程施工放樣和監(jiān)測(cè)的方便2）投影面的選擇應(yīng)滿足“控制點(diǎn)坐標(biāo)反算的兩點(diǎn)間長(zhǎng)度與實(shí)地兩點(diǎn)間長(zhǎng)度之差應(yīng)盡可能

3、小”。3）坐標(biāo)系應(yīng)采用獨(dú)立的建筑坐標(biāo)系，其坐標(biāo)線應(yīng)平行或垂直于精密工程的主軸線4）不要求控制網(wǎng)的精度絕對(duì)均勻，但要保證某一方向、某幾個(gè)點(diǎn)的精度較高2、控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)分類：零類設(shè)計(jì)（或稱基準(zhǔn)設(shè)計(jì)問題）（常用）、一類(或稱網(wǎng)形設(shè)計(jì)問題)、二類（或稱觀測(cè)值權(quán)的分配問題）、三類（或稱網(wǎng)的改造或加密方案的設(shè)計(jì)問題）。3、控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法：解析法、模擬法。4控制網(wǎng)優(yōu)化質(zhì)量指標(biāo)：精度指標(biāo)、可靠性（控制網(wǎng)的內(nèi)部可靠性、控制網(wǎng)外部的可靠性）、靈敏度標(biāo)準(zhǔn)、費(fèi)用標(biāo)準(zhǔn)。5、控制網(wǎng)可以分為施工測(cè)量控制網(wǎng)、安裝測(cè)量控制網(wǎng)和變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)6、精密工程控制網(wǎng)布設(shè)時(shí)應(yīng)注意的原則：控制網(wǎng)的大小、圖形主要取決于工程的形狀、規(guī)模和施工

4、方法，以確保工程施工和變形監(jiān)的需要精密工程控制網(wǎng)是為工程服務(wù)的，必要具備必要的精度控制網(wǎng)投影面的選擇應(yīng)滿足控制點(diǎn)坐標(biāo)反算要求控制點(diǎn)點(diǎn)位設(shè)置要穩(wěn)定可靠每一個(gè)控制點(diǎn)至少能與一個(gè)以上的控制點(diǎn)通視要建立強(qiáng)制歸心裝置充分利用高精度的測(cè)量?jī)x器控制網(wǎng)點(diǎn)位的選擇應(yīng)重點(diǎn)考慮工程的需要和使用方便7、精密工程測(cè)量標(biāo)志分為觀測(cè)點(diǎn)標(biāo)志和照準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)志。8、安裝測(cè)量控制網(wǎng)布網(wǎng)方案有(1)直伸型控制網(wǎng)(2)中心輻射環(huán)形控制網(wǎng)（3）直伸環(huán)形控制網(wǎng)直伸環(huán)形控制網(wǎng)包括:(1)測(cè)角直伸三角環(huán)形網(wǎng)(2)測(cè)高直伸三角環(huán)形網(wǎng)(3)大地四邊形環(huán)形網(wǎng)9、水平控制網(wǎng)設(shè)計(jì)：采用計(jì)算機(jī)輔助優(yōu)化設(shè)計(jì)方法（模擬法或與解析法配合使用的綜合方法）。10、優(yōu)化

5、設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：圖形設(shè)計(jì)、觀測(cè)方案設(shè)計(jì)和舊網(wǎng)改造的設(shè)計(jì)。11、水平控制網(wǎng)的質(zhì)量要求：精度標(biāo)準(zhǔn)、可靠性標(biāo)準(zhǔn)、費(fèi)用標(biāo)準(zhǔn)、監(jiān)測(cè)網(wǎng)的靈敏度標(biāo)準(zhǔn)。1、精密角度測(cè)量誤差主要包括：主要包括儀器誤差、觀測(cè)誤差和外界環(huán)境影響儀器誤差包括1）視準(zhǔn)軸誤差2）橫軸誤差3）豎軸傾斜誤差（對(duì)于高精度測(cè)角，每測(cè)回之間可轉(zhuǎn)動(dòng)儀器基座，重新嚴(yán)格整平儀器，轉(zhuǎn)動(dòng)的角度180度/n，n為測(cè)回?cái)?shù)，這樣就減弱了豎軸傾斜觀測(cè)值的影響）4）度盤刻劃誤差（在高精度水平角觀測(cè)時(shí)，采用幾個(gè)測(cè)回觀測(cè)，而各測(cè)回起始方向變換度盤為180度/n的方法，然后取各測(cè)回的平均值，可以減少度盤刻劃誤差的影響。）2、在精密角度測(cè)量時(shí)，主要體現(xiàn)為大氣折光、旁折光的影

6、響。由于大氣折光梯度，使測(cè)量的光線產(chǎn)生抖動(dòng)，直接影響瞄準(zhǔn)目標(biāo)而產(chǎn)生測(cè)角誤差。 為了減少旁折光的影響，精密測(cè)角時(shí)應(yīng)避開明顯的折光區(qū)，觀測(cè)視線應(yīng)離砂石地面、水面或一側(cè)為大面積建筑物的距離1m以上。還可以選擇最佳觀測(cè)時(shí)間和觀測(cè)條件，如日出前后或陰天有微風(fēng)時(shí)。3、提高精密測(cè)角精度的措施(1)觀測(cè)人員必須業(yè)務(wù)熟練,經(jīng)驗(yàn)豐富,技術(shù)性強(qiáng),工作認(rèn)真負(fù)責(zé)(2)采用強(qiáng)制歸心裝置,可以減少對(duì)中誤差和目標(biāo)偏心誤差(3)精密測(cè)角的照準(zhǔn)標(biāo)志宜采用照準(zhǔn)標(biāo)牌,不應(yīng)采用杄狀標(biāo)志而且考慮顏色(4)減少大氣折光的影響(5)在地下工程或封閉工程條件下觀測(cè)時(shí),要防止煙霧、氣流、灰塵和振動(dòng)等影響(6)避開高壓線、無(wú)線電發(fā)射臺(tái)和微波站等強(qiáng)

7、磁場(chǎng)的影響4.精密電子經(jīng)緯儀的主要特點(diǎn) 1)角度標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備：采用編碼度盤及編碼測(cè)微器的絕對(duì)式采用光柵度盤并利用莫爾干涉條紋測(cè)量技術(shù)的增量式。2)微處理器，主要功能： 控制和檢核各種測(cè)量程序；實(shí)現(xiàn)電子測(cè)角，并計(jì)算豎軸傾斜引起的水平角及豎直角的改正。實(shí)現(xiàn)電子測(cè)距和計(jì)算，對(duì)所測(cè)距離進(jìn)行地球曲率和氣象改正，并進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理如水平距離、高差及坐標(biāo)增量的計(jì)算等。將觀測(cè)值及計(jì)算結(jié)果顯示在顯示器上或自動(dòng)記錄在電子手簿上或存儲(chǔ)器內(nèi)。3) 豎軸傾斜自動(dòng)測(cè)量和改正系統(tǒng)是供儀器自動(dòng)整平及整平剩余誤差對(duì)水平盤讀數(shù)和豎盤讀數(shù)的自動(dòng)改正。4)現(xiàn)代電子經(jīng)緯儀具有自動(dòng)觀測(cè)功能(帶有馬達(dá)伺服裝置和CCD攝像鏡頭，能夠自動(dòng)搜索目

8、標(biāo)、精密照準(zhǔn)、按程序進(jìn)行測(cè)量和記錄)。1、邊長(zhǎng)測(cè)距中誤差（mm）一級(jí)±0.05 二級(jí)±0.10 三級(jí)±1.00 四級(jí)±3.002、精密測(cè)距主要有哪幾種方法?各有何特點(diǎn)?1 ）機(jī)械法:克服了因瓦基線尺懸空量距的各種缺點(diǎn),可以達(dá)到測(cè)距中誤差為0.030.05mm的精度 2） 干涉法:利用光波本身的相位疊加關(guān)系來(lái)測(cè)距,其中相對(duì)干涉測(cè)距不能用于野外大量測(cè)量,但有較遠(yuǎn)的測(cè)程雙頻激光干涉測(cè)距儀有特別高的精度,一般用于精密工程測(cè)量或者長(zhǎng)度鑒定設(shè)備,不適合野外測(cè)量,干涉法測(cè)距是一種高精度的測(cè)距方法3）電磁波測(cè)距法:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作方便,測(cè)距精度高M(jìn)E5000準(zhǔn)確測(cè)定零點(diǎn)頻

9、率標(biāo)稱精度為+-（0.2mm+02*10-6D）,TCA2003自動(dòng)加各種改正從而大大提高測(cè)距精度(標(biāo)稱測(cè)角精度為+-0.5”,標(biāo)稱測(cè)距精度為+-（1+1*10-6D）mm是目前世界上精度最高的全站儀之一。精密距離測(cè)量的原理：相對(duì)干涉測(cè)距儀、雙頻激光干涉測(cè)距儀。精密距離測(cè)量的特點(diǎn)、精度高，絕對(duì)精度0.1mm或更高，相對(duì)精度10E-6 或10E-7；、采用先進(jìn)的測(cè)距儀器和技術(shù)，自動(dòng)化程度高；、測(cè)距范圍廣，從微米到公里；、觀測(cè)條件特殊；、測(cè)站點(diǎn)采用強(qiáng)制歸心裝置；、對(duì)測(cè)量人員要求高，觀測(cè)人員必須經(jīng)驗(yàn)豐富、工作認(rèn)真、責(zé)任心強(qiáng)。3、高精度的精密距離測(cè)量和距離變化的測(cè)定，主要有以下幾種方法：機(jī)械的測(cè)距方法

10、（線尺和標(biāo)尺）利用調(diào)制光的光電測(cè)距技術(shù)電子機(jī)械測(cè)量方法。其中包括伸長(zhǎng)計(jì)、應(yīng)變計(jì)等干涉測(cè)量法GPS精密基線測(cè)量法 4、機(jī)械法又分為：因瓦線尺丈量法（自動(dòng)測(cè)距儀測(cè)距）、定長(zhǎng)桿尺測(cè)距、嵌合尺測(cè)距（用于精密設(shè)備的安裝，精度可達(dá)0.0300.050mm）、 游標(biāo)卡尺、百分表、千分表位移傳感器（變形測(cè)量中）5、因瓦線尺丈量法（自動(dòng)測(cè)距儀測(cè)距）優(yōu)點(diǎn)：因瓦線尺野外丈量和內(nèi)業(yè)計(jì)算有一套嚴(yán)格的規(guī)定，它的估讀取位可以達(dá)到0.001mm，讀數(shù)間的互差不大于0.06mm。實(shí)踐證明，這種距離丈量方法的絕對(duì)精度可以達(dá)到±0.030.05mm，相對(duì)誤差能達(dá)到一百萬(wàn)分之一，因瓦線尺測(cè)距主要用于提供高精度的基準(zhǔn)長(zhǎng)度，也

11、稱為基線長(zhǎng)，如國(guó)家三角測(cè)量的起算邊長(zhǎng)，粒子加速器的工程控制網(wǎng)邊長(zhǎng)等。-缺點(diǎn)：這種測(cè)距方法速度慢，效率低，測(cè)程短，耗費(fèi)的人力、物力多，不適合于經(jīng)常性的測(cè)距工作。6.簡(jiǎn)述高精度的精密距離測(cè)量和距離變化的測(cè)定主要方法（1）機(jī)械的測(cè)距方法（線尺和標(biāo)尺）（2）利用調(diào)制光的光電測(cè)距技術(shù)（3）電子機(jī)械測(cè)量方法，其中包括伸長(zhǎng)計(jì)、應(yīng)變計(jì)等（4）干涉測(cè)量法 1、精密水準(zhǔn)測(cè)量的范圍：(1) 國(guó)家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量：在全國(guó)領(lǐng)土范圍內(nèi)布設(shè)并建立統(tǒng)一的高程控制網(wǎng)，為測(cè)制地形圖、各類工程建設(shè)、地殼垂直運(yùn)動(dòng)以及海水面平均變化等有關(guān)的科學(xué)研究提供必要的和精確的高程控制資料；(2) 地球動(dòng)力精密水準(zhǔn)測(cè)量：在全國(guó)乃至世界范圍內(nèi)沿著主

12、要構(gòu)造帶，特別是活動(dòng)斷裂帶及重點(diǎn)保護(hù)區(qū)(大城市、大工礦、大水庫(kù)及大交通樞紐)布設(shè)由許多水準(zhǔn)點(diǎn)組成的垂直形變網(wǎng)，并按一定周期進(jìn)行復(fù)測(cè)；(3) 大型特種精密高程測(cè)量：為解決有限的科研課題或特殊任務(wù)并在較小的范圍內(nèi)布設(shè)的局部高精度高程測(cè)量。2、精密水準(zhǔn)測(cè)量的方法1）幾何水準(zhǔn)測(cè)量2）液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量3）GPS/水準(zhǔn)4）精密三角高程測(cè) 3、液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量：液（流）體靜力水準(zhǔn)測(cè)量也叫連通管水準(zhǔn)儀，它利用連通管原理，通常是蒸餾水，當(dāng)兩端處于同水準(zhǔn)面時(shí)，液面平衡，應(yīng)有同一高程；當(dāng)兩端出現(xiàn)高程變動(dòng)是，兩端液面也會(huì)發(fā)生變化。雖然液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量?jī)x在使用上不如普通幾何水準(zhǔn)儀方便，但是它具有精度高、觀測(cè)迅速、可連續(xù)

13、和自動(dòng)觀測(cè)及遙測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，在不通視、高頻振動(dòng)、精度要求特別高以及需要連續(xù)觀測(cè)等的場(chǎng)合下，必須應(yīng)用液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量的方法。4、精密水準(zhǔn)測(cè)量實(shí)施時(shí)的注意事項(xiàng)：保持儀器與外界氣溫一致保持前后視距相等保持標(biāo)尺讀數(shù)與時(shí)間和空間對(duì)稱減少視差引起的偏斜每個(gè)測(cè)段的站數(shù)為偶數(shù)保持視線的長(zhǎng)度防止強(qiáng)磁場(chǎng)的影響選擇適宜的觀測(cè)條件5、跨江、跨海高程傳遞主要有哪幾種方法：(1)水準(zhǔn)儀法:對(duì)選點(diǎn)的位置要求比較嚴(yán)格,且觀測(cè)點(diǎn)之間的通視條件要好,且兩岸地形特征相同. 2)測(cè)距三角高程法:對(duì)高差的觀測(cè)環(huán)境要求不是很嚴(yán)格,從而布點(diǎn)比較靈活,可靠性好,適合兩岸地形特征不同的各種環(huán)境使用 (3)GPS水準(zhǔn)法:GPS測(cè)量與精密水準(zhǔn)測(cè)量相符

14、合,可以達(dá)到三、四等水準(zhǔn)精度,其誤差累積小,省事省力省錢。1、定向分類：平面定向；垂直定向；傾斜定向 2、定向方法：直線定向（即求出坐標(biāo)方位角）、激光定向、陀螺定向、自動(dòng)導(dǎo)向技術(shù)3、激光鉛垂儀的應(yīng)用1）在高層建筑的樓面上設(shè)定參考點(diǎn)2)確定塔和煙囪的垂直度3）建立鋼結(jié)構(gòu)的鉛垂線4）檢查與測(cè)量擋土墻的傾斜度5）檢查與測(cè)量油罐變形6）確定大型機(jī)械設(shè)備安全的垂直度7）檢查與測(cè)量升降塔的傾斜度8）檢查與測(cè)量大壩變形。3、陀螺經(jīng)緯儀是根據(jù)自由陀螺儀(在不受外力作用時(shí)，具有三個(gè)自由度的陀螺儀)的原理而制成的。4、自由陀螺儀具有以下兩個(gè)基本特性：1）、定軸性：陀螺軸在不受外力作用時(shí)，它的方向始終指向初始恒定方

15、向2）、 進(jìn)動(dòng)性：陀螺軸在受到外力作用時(shí)，將產(chǎn)生非常重要的效應(yīng)“進(jìn)動(dòng)”。陀螺定向：左端為一可轉(zhuǎn)動(dòng)的陀螺，右端為一可移動(dòng)的懸重當(dāng)調(diào)節(jié)懸重的位置使杠桿水平時(shí)，可以看到陀螺轉(zhuǎn)動(dòng)后，其軸線的方向始終保持不變，即可驗(yàn)證定軸性。自由陀螺儀原理：當(dāng)將懸重向左移動(dòng)一小段距離，即相當(dāng)于陀螺軸受到一個(gè)向下的作用力時(shí)，陀螺轉(zhuǎn)動(dòng)后，杠桿將保持水平，但將在水平面上作逆時(shí)針方向的轉(zhuǎn)動(dòng)；同理，將懸重右移一小段距離，即陀螺軸受到一個(gè)向上的作用力時(shí)，陀螺轉(zhuǎn)動(dòng)后，杠桿仍保持水平，但將在水平面上作順時(shí)針方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣即可驗(yàn)證自由陀螺儀的進(jìn)動(dòng)性。6、陀螺儀定向的作業(yè)過程1）、地面已知邊上測(cè)定儀器常數(shù) ：假想的陀螺儀軸的穩(wěn)定位置通常

16、不與地理子午線重合，二者之間的夾角稱為儀器常數(shù)，一般用表示 。陀螺儀子午線位于地理子午線的東邊為正；反之為負(fù)。2)、在定向邊上測(cè)定陀螺方位角 ： 儀器安置在端點(diǎn)上，可以測(cè)出定向邊的陀螺方位角T。則定向邊的地理方位角A3)、求算子午線收斂角7、地理方位角和坐標(biāo)方位角的關(guān)系為8、精密垂準(zhǔn)測(cè)量的方法：經(jīng)緯儀法、垂準(zhǔn)儀法、精密光電投影法、機(jī)械法9、盾構(gòu)機(jī)工作原理：在掘進(jìn)過程中，激光導(dǎo)向系統(tǒng)按如下流程工作：由系統(tǒng)控制激光全站儀實(shí)時(shí)測(cè)定盾構(gòu)機(jī)棱鏡的三維地面坐標(biāo)；同時(shí)發(fā)射激光自動(dòng)照準(zhǔn)激光標(biāo)靶，并自動(dòng)記錄激光水平方位角；標(biāo)靶內(nèi)部光柵捕獲激光的入射角，間接得到盾構(gòu)機(jī)縱軸水平方位角；利用安裝在標(biāo)靶中相互垂直兩立面

17、內(nèi)的兩把測(cè)角儀測(cè)得盾構(gòu)機(jī)傾角和旋轉(zhuǎn)角。利用以上參數(shù)及刀頭、盾尾、棱鏡中心三者的幾何關(guān)系，通過空間坐標(biāo)變換解算刀頭、盾尾中心坐標(biāo)，結(jié)合設(shè)計(jì)隧道中線參數(shù)計(jì)算盾構(gòu)機(jī)與隧道中線的相對(duì)偏差。依據(jù)各偏差值擬合改正曲線，由PLC根據(jù)修正曲線控制機(jī)械裝置，調(diào)整各油缸桿在不同時(shí)刻的伸長(zhǎng)量。如此反復(fù)，指導(dǎo)盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)。10、跨河水準(zhǔn)測(cè)量采用的方式：z字形、平行四邊形、大地四邊形1、精密定位測(cè)量的方法：直角坐標(biāo)法、極坐標(biāo)法、角度交會(huì)法、距離交會(huì)法、距離角度混合交會(huì)法、全站儀坐標(biāo)法、GPS定位、激光跟蹤儀定位、激光掃描儀定位及工業(yè)測(cè)量系統(tǒng)定位等。2、精密定位有以下特點(diǎn)：1）精密定位是為精密工程服務(wù)的，確保工程設(shè)備的安裝

18、定位和運(yùn)營(yíng)過程中的安全監(jiān)測(cè)2）定位精度高，一般為毫米級(jí)、亞毫米級(jí)，甚至更高3）測(cè)量環(huán)境比較特殊，條件比較差4）定位均需采用高性能、高精度、現(xiàn)代化的測(cè)量?jī)x器5）對(duì)測(cè)量人員要求比較高，不但要有先進(jìn)的技術(shù)和豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，而且還要有較強(qiáng)的責(zé)任心和事業(yè)心，工作認(rèn)真負(fù)責(zé)，以提高作業(yè)精度，減少人為因素的影響。3、脈沖式三維激光掃描儀，掃描距離遠(yuǎn)，精度較差，掃描速度慢相位式三維機(jī)光掃描儀，掃描速度快，精度高，但掃描距離短。主要應(yīng)用：脈沖式：大型測(cè)量-測(cè)繪、礦山、水力水電、隧道、鐵路、地質(zhì)變形監(jiān)測(cè)、城市規(guī)劃相位式：密集復(fù)雜測(cè)量-考古、飛機(jī)輪船等工業(yè)制造業(yè)、管道、石油鉆井平臺(tái)、科研、醫(yī)學(xué)、影視應(yīng)用選擇我們選擇地

19、面式三維激光掃描儀是應(yīng)根據(jù)自己實(shí)際要求選擇脈沖式還是相位式。選擇好掃描方式后就要關(guān)注參數(shù)了1)選擇激光發(fā)射頻率（掃描速度）高的2)選著角度分辨率 小的3)抗外界干擾能力強(qiáng)的4、精密準(zhǔn)直測(cè)量：精密準(zhǔn)直測(cè)量是研究測(cè)定某一方向上的點(diǎn)位相對(duì)基準(zhǔn)線偏離量的測(cè)量方法。這種偏離量是指待定點(diǎn)偏離基準(zhǔn)線的垂直距或到基準(zhǔn)線所構(gòu)成的垂直基準(zhǔn)面的偏移值，稱為偏距或垂距。精密準(zhǔn)直測(cè)量為大型機(jī)械、設(shè)備安裝檢測(cè)和大型工程變形監(jiān)測(cè)服務(wù)，在正常情況下，偏離值都很小，通常又稱為微距測(cè)量。由于偏距的方向不同，觀測(cè)的環(huán)境和條件不一樣，所以，測(cè)量方法也不同。主要有光學(xué)測(cè)量法、機(jī)械測(cè)量法和光電測(cè)量法等。5、精密準(zhǔn)直測(cè)量和常規(guī)測(cè)量相比有以

20、下特點(diǎn)：1）精密準(zhǔn)直測(cè)量是測(cè)定待定點(diǎn)偏移基準(zhǔn)線的垂直距離，這種偏移量或變形量在很短時(shí)間內(nèi)可能很小，所以，又稱為微距測(cè)量。2）微距測(cè)量水平實(shí)質(zhì)是反映測(cè)量變量的最小分辨率，精度要求高，工作難度大，必須采用精密測(cè)量?jī)x器和先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)3）精密準(zhǔn)直測(cè)量為大型機(jī)械，設(shè)備安裝、檢測(cè)，大型工程，精密工程或重點(diǎn)工程變形監(jiān)測(cè)服務(wù)，如大壩、百米以上的高樓大廈、電視塔、火箭發(fā)射架等。工程造價(jià)大、要求高。測(cè)量工作責(zé)任大、任務(wù)重，需確保測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確無(wú)誤。4）精密準(zhǔn)直測(cè)量工作的環(huán)境也有它的特殊性，在大壩上或高樓旁觀測(cè)，可能受大風(fēng)、云霧和大氣折光的影響：在室內(nèi)或地下測(cè)量，可能受煙塵、氣流和機(jī)械振動(dòng)等影響。6、水平精密準(zhǔn)直測(cè)

21、量方法很多，小角法、活動(dòng)覘牌法、機(jī)械法和激光準(zhǔn)直法。垂直基準(zhǔn)線可用光學(xué)法、光電法或機(jī)械法產(chǎn)生。采用銦瓦尺測(cè)距儀Distinvar測(cè)距，測(cè)距精度可達(dá)0.03-0.05mm。7、內(nèi)部控制網(wǎng)又分為底層控制網(wǎng)和高層微型控制網(wǎng)。8、測(cè)量誤差總體來(lái)說有儀器誤差、測(cè)量方法誤差、測(cè)量環(huán)境誤差和測(cè)量人員誤差等四個(gè)來(lái)源。1、三維工業(yè)測(cè)量：精密設(shè)備安裝測(cè)量即對(duì)大型機(jī)械和設(shè)備根據(jù)規(guī)定的精度和工藝流程將其安置到設(shè)計(jì)的位置、軸線、曲面上，同時(shí)在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中進(jìn)行必要的監(jiān)測(cè)也校準(zhǔn)。這種測(cè)量工作成為三維工業(yè)測(cè)量。2、工業(yè)測(cè)量系統(tǒng)分類：按硬件一般分為經(jīng)緯儀交會(huì)測(cè)量系統(tǒng)、極坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)（包括全站儀測(cè)量系統(tǒng)、激光跟蹤測(cè)量系統(tǒng)、激光

22、雷達(dá)/掃描測(cè)量系統(tǒng)）、攝影測(cè)量系統(tǒng)、距離交會(huì)測(cè)量系統(tǒng)和關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)五大類。按其測(cè)量原理可分為：極坐標(biāo)、角度前方交會(huì)、距離前方交會(huì)和空間支導(dǎo)線等。經(jīng)緯儀交會(huì)測(cè)量系統(tǒng):經(jīng)緯儀空間角度前方交會(huì)測(cè)量原理：坐標(biāo)測(cè)量前，首先要確定A、B兩臺(tái)經(jīng)緯儀在空間的相對(duì)位置和姿態(tài)，成為系統(tǒng)定向。系統(tǒng)定向完成后，可進(jìn)行實(shí)時(shí)坐標(biāo)測(cè)量。A、B兩臺(tái)經(jīng)緯儀同時(shí)觀測(cè)待測(cè)點(diǎn)P，可獲得4個(gè)角度觀測(cè)值a1,b1,a2,b2,經(jīng)過數(shù)據(jù)處理可得到P點(diǎn)的三維坐標(biāo)。由于對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行質(zhì)量控制，從而保證測(cè)量結(jié)果的高精度和可靠性。3、核電站建設(shè)設(shè)備安裝測(cè)量：在核電站反應(yīng)堆內(nèi)的設(shè)備安裝測(cè)量中，最有核電特色的是環(huán)形吊車、壓力容器、主泵、蒸發(fā)器、裝

23、卸料機(jī)等的安裝測(cè)量。粗差的統(tǒng)計(jì)判別方法：萊因達(dá)（3S）準(zhǔn)則、格拉布斯準(zhǔn)則和狄克遜準(zhǔn)則。三維工業(yè)測(cè)量1.精度測(cè)量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差達(dá)到對(duì)象物體尺寸1/150000以上（例如：對(duì)于4米的測(cè)量空間可以獲得0.027mm的測(cè)量精度）三維工業(yè)測(cè)量精度：對(duì)于4m 物體，測(cè)量精度為0.027mm2.操作流程1）非編碼參考點(diǎn)/普通覘標(biāo)設(shè)置于需要測(cè)量的位置2）在測(cè)量空間中布置編碼參考點(diǎn)/編碼覘標(biāo)和定標(biāo)尺3）利用校正后的相機(jī)在不同的視角對(duì)測(cè)量物體進(jìn)行拍攝4）軟件讀入圖像并進(jìn)行全自動(dòng)計(jì)算，計(jì)算編碼參考點(diǎn)三維坐標(biāo)、非編碼參考點(diǎn)三維坐標(biāo)、相機(jī)位置5）輸出測(cè)量三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)和三維顯示3.目前，可以實(shí)現(xiàn)大尺寸三維坐標(biāo)測(cè)量的方法和

24、系統(tǒng)按照所使用的主要傳感器可以分為以下八大類1)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)2)經(jīng)緯儀測(cè)量系統(tǒng)3)全站儀測(cè)量系統(tǒng)4)激光跟蹤測(cè)量系統(tǒng)5)激光掃描測(cè)量系統(tǒng)6)關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)7)室內(nèi)GPS 8)數(shù)字近景工業(yè)攝影測(cè)量系統(tǒng)4.三維工業(yè)測(cè)量應(yīng)用領(lǐng)域1)可以測(cè)量出大型物體（幾米到幾十米）表面的編碼點(diǎn)與標(biāo)志點(diǎn)的三維坐標(biāo)2)可配合三維掃描儀快速獲得高精度的超大物體的三維數(shù)據(jù)，對(duì)大面積曲面的點(diǎn)云信息進(jìn)行統(tǒng)合，大大提高三維掃描儀的整體點(diǎn)云拼接精度3)可以對(duì)被測(cè)工件與CAD設(shè)計(jì)圖進(jìn)行三維幾何形狀比對(duì)，快速方便地進(jìn)行大型工件的產(chǎn)品外形質(zhì)量的檢測(cè)4)可以測(cè)量出工件在受力情況下不同時(shí)期的形變，可以對(duì)飛機(jī)、橋梁、汽車等進(jìn)行三維測(cè)量檢測(cè)、

25、形變檢測(cè)5)三維位移和變形的測(cè)量5.三維工業(yè)測(cè)量系統(tǒng)的作用1)在對(duì)大型或超大型物體進(jìn)行三維測(cè)量的過程中，采用數(shù)字近景工業(yè)三維攝影測(cè)量系統(tǒng)可以非常方便、快速、靈活地進(jìn)行三維攝影測(cè)量2)由于沒有傳統(tǒng)三座標(biāo)測(cè)量?jī)x的機(jī)械行程限制，因此數(shù)字近景工業(yè)三維攝影測(cè)量系統(tǒng)不受被測(cè)物體的大小、體積、外形的限制，能夠有效減少累積誤差，提高整體三維數(shù)據(jù)的測(cè)量精度3)該系統(tǒng)既可以單獨(dú)使用，也可以與面結(jié)構(gòu)光照相式三維掃描儀系統(tǒng)配合使用，大大提高三維掃描儀的整體點(diǎn)云拼接精度1.三維激光掃描儀測(cè)量的數(shù)據(jù)不僅僅包含X,Y,Z點(diǎn)的信息，還包括R,G,B顏色信息，同時(shí)還有物體反射率的信息，這樣全面的信息能給人一種物體在電腦里真實(shí)再

26、現(xiàn)的感覺2.三維激光掃描儀構(gòu)成：三維激光掃描儀主要由激光發(fā)射器、接收器、時(shí)間計(jì)數(shù)器、馬達(dá)控制可旋轉(zhuǎn)的濾光鏡、控制電路板、微電腦和軟件等組成。3.三維激光掃描儀原理:激光脈沖發(fā)射器周期地驅(qū)動(dòng)激光二極管發(fā)射的激光脈沖，由接收透鏡接收目標(biāo)表面后向反射信號(hào)，產(chǎn)生接收信號(hào)，利用穩(wěn)定的石英時(shí)鐘對(duì)發(fā)射與接收時(shí)間差作計(jì)數(shù)，最后由微電腦通過軟件，按照算法處理原始數(shù)據(jù)，從中計(jì)算出采樣點(diǎn)的空間距離;通過傳動(dòng)裝置的掃描運(yùn)動(dòng)，完成對(duì)物體的全方位掃描;然后進(jìn)行數(shù)據(jù)整理從而獲取目標(biāo)表面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。4、三維激光掃描儀應(yīng)用領(lǐng)域:核電站，文物，考古，建筑業(yè)，航天，航空，船舶，制造，軍工，軍事，石化，醫(yī)學(xué)，水利，能源，電力，交通，

27、機(jī)械，影視，教學(xué)，科研，汽車，公安，市政建設(shè)5.地面式三維激光掃描儀按掃描方式劃分有兩種1)基于時(shí)間-飛行差，又稱脈沖式2)基于相位差，又稱相位式6.脈沖式測(cè)量原理:由激光發(fā)射器發(fā)射出的激光經(jīng)被測(cè)量物體的反射后又被測(cè)距儀接收，測(cè)距儀同時(shí)記錄激光往返的時(shí)間，光速和往返時(shí)間的乘積的一半就是測(cè)距儀和被測(cè)量物體之間的距離，設(shè)備記錄本身在水平和垂直方向的旋轉(zhuǎn)角度，再通過軟件，計(jì)算出三維數(shù)據(jù)。7.相位式測(cè)量原理:相位式測(cè)量是用無(wú)線電波段的頻率.對(duì)激光束進(jìn)行幅度調(diào)制并測(cè)定調(diào)制光往返測(cè)線一次所產(chǎn)生的相位延遲，再根據(jù)調(diào)制光的波長(zhǎng)換算此相位延遲所代表的距離，即用間接方法測(cè)定出光經(jīng)往返測(cè)線所需的時(shí)間，設(shè)備記錄本身在

28、水平和垂直方向的旋轉(zhuǎn)角度，再通過軟件，計(jì)算出三維數(shù)據(jù)。8.脈沖激光發(fā)射頻率:脈沖激光的發(fā)射頻率即PRR，脈沖重復(fù)頻率。它表達(dá)的是激光器每秒鐘所發(fā)射的脈沖激光的個(gè)數(shù)，即赫茲。由于激光是受激發(fā)射的光，所以，PRR不是一個(gè)恒量，有一個(gè)變化的幅度。如我們說：激光脈沖發(fā)射頻率是5,000赫茲，也就是它可能有時(shí)發(fā)射4,950赫茲，有時(shí)發(fā)射5,010赫茲。激光脈沖的發(fā)射頻率越高，在單位時(shí)間內(nèi)所發(fā)射的激光點(diǎn)云的數(shù)量越多。一般來(lái)講，為了達(dá)到最高的精度，在掃描時(shí)，我們要選擇設(shè)備的最高的激光發(fā)射頻率和最小的遞增角度，使得掃描的激光點(diǎn)云密度達(dá)到設(shè)備的最大值。目前三維激光掃描儀行業(yè)內(nèi)就把脈沖激光的發(fā)射頻率即PRR，當(dāng)做

29、掃描速度參數(shù)9.激光掃描的最大距離:激光掃描儀的最大掃描距離與光線的強(qiáng)弱、由此所引起的物體反射率的變化、垂直掃描角度的大小等相關(guān)。10.掃描精度:激光發(fā)射頻率和角度分辨率是影響精度的最關(guān)鍵參數(shù)。一般來(lái)講，為了達(dá)到最高的精度，在掃描時(shí)，我們要選擇設(shè)備的最高的激光發(fā)射頻率和最小的角度分辨率，使得掃描的激光點(diǎn)云密度達(dá)到設(shè)備的最大值。發(fā)射頻率越高單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的激光點(diǎn)就越多，角度分辨率越小激光點(diǎn)間距就越小，從而點(diǎn)云密度就會(huì)越高。 11.激光的安全等級(jí)，如何分類激光的安全等級(jí)是根據(jù)激光器所產(chǎn)生的激光對(duì)人體的損害程度而分類的CLASS I激光屬于低能量級(jí)激光設(shè)備，它是非常安全的并且可避免所有的靜電危險(xiǎn)CL

30、ASS II 激光也屬于低能量級(jí)激光（功率< 1毫瓦），但該激光會(huì)損害人的眼睛CLASS IIIA 激光是一個(gè)連續(xù)的激光波，屬于中等能量發(fā)射裝置CLASS IIIB 激光屬于中等功率的激光器Class IV 激光屬于高功率的激光器脈沖式三維激光掃描儀大多是Class I級(jí)激光，比較安全相位式三維激光掃描儀大多是CLASS IIIB 級(jí)激光12.三維激光掃描儀操控方式大體可以分為三種1)數(shù)據(jù)線連接PC2)無(wú)線遙控（筆記本、PDA）3)集成控制面板6.三維激光掃描應(yīng)用1)文物保護(hù)2)工業(yè)應(yīng)用3)地形測(cè)繪4)隧道驗(yàn)收5)橋梁改建6)建筑測(cè)量7)電力設(shè)施8)大型制造軌道控制網(wǎng)CP測(cè)量1.高速鐵路

31、精密工程平面控制網(wǎng)布網(wǎng)等級(jí)框架平面控制網(wǎng)（CP0）、基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)（CPI）、線路平面控制網(wǎng)（CPII）、軌道控制網(wǎng)（CPIII）2.軌道控制網(wǎng)CP定義：3：沿線路布設(shè)的平面、高程控制網(wǎng)，平面起閉于基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)（CP）或線路平面控制網(wǎng)（CP）高程起閉于線路水準(zhǔn)基點(diǎn)，一般在線下工程施工完成并通過沉降變形評(píng)估后進(jìn)行施測(cè)，為軌道施工和運(yùn)營(yíng)維護(hù)的基準(zhǔn)。CP網(wǎng)按自由設(shè)站邊角交會(huì)方法測(cè)量。4、CPIII測(cè)量原理: 邊角后方交匯5、CP平面網(wǎng)要求；CP平面網(wǎng)可根據(jù)施工需要分段測(cè)量，分段測(cè)量的區(qū)段長(zhǎng)度不宜小于4km，區(qū)段間重復(fù)觀測(cè)不應(yīng)少于6對(duì)CP點(diǎn)。6、軌道控制網(wǎng)（CP）點(diǎn)的實(shí)際空間物理位置的反射目標(biāo)，由反

32、射棱鏡、預(yù)埋件和連接件等組成。7.CP自由設(shè)站定義：CP自由設(shè)站采用自由設(shè)站邊角交會(huì)的方法，它是在線路中線附近架設(shè)全站儀，測(cè)量線路兩側(cè)多對(duì)軌道控制網(wǎng)CPIII點(diǎn)的方向和距離，并聯(lián)測(cè)就近的CPI或CPII，以獲取軌道控制網(wǎng)CPIII平面坐標(biāo)和高程位置的測(cè)量方法。8.CP高程控制網(wǎng)測(cè)量網(wǎng)形（1）往返水準(zhǔn)路線（2）矩形法（3）自由設(shè)站三角高程法9.聯(lián)測(cè)CPI、CP采用的網(wǎng)形優(yōu)先順序（1）當(dāng)采用在自由設(shè)站置鏡觀測(cè)CP、CP 控制點(diǎn)時(shí)，應(yīng)在2 個(gè)或以上連續(xù)的自由測(cè)站上觀測(cè)CP、CP 控制點(diǎn)（2）當(dāng)采用在CP、CP 控制點(diǎn)置鏡觀測(cè)CP點(diǎn)，應(yīng)在CP、CP 控制點(diǎn)置鏡觀測(cè)三個(gè)以上CP控制點(diǎn)客運(yùn)專線無(wú)砟軌道CP

33、精密控制網(wǎng)測(cè)量1.三網(wǎng)合一“三網(wǎng)”是指勘測(cè)設(shè)計(jì)控制網(wǎng)、工程施工控制網(wǎng)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)控制網(wǎng)，時(shí)速200公里及以上鐵路的“三網(wǎng)”應(yīng)建立統(tǒng)一的平面、高程控制基準(zhǔn)，即“三網(wǎng)合一”2.CP測(cè)量保證精度的措施：1測(cè)距短2.自由建站3.多測(cè)回測(cè)量4.考慮氣壓改正5.邊角數(shù)據(jù)同時(shí)采集6.1全站儀3.CP精密控制網(wǎng)測(cè)量程序：測(cè)量前期準(zhǔn)備、測(cè)量作業(yè)、評(píng)估驗(yàn)收三個(gè)階段4.CP、CP平面及高程控制網(wǎng)點(diǎn)復(fù)測(cè)線下精密控制網(wǎng)平面復(fù)測(cè)易采用GPS測(cè)量。5.GPS測(cè)量網(wǎng)形設(shè)計(jì)：GPS網(wǎng)以CP對(duì)點(diǎn)作為聯(lián)結(jié)邊，采用邊聯(lián)式構(gòu)網(wǎng)，控制網(wǎng)以大地四邊形為基本圖形組成帶狀網(wǎng)。每個(gè)控制點(diǎn)至少有3個(gè)以上的基線方向。高程復(fù)測(cè)按二等水準(zhǔn)測(cè)量的方法進(jìn)行測(cè)量，復(fù)測(cè)相鄰水準(zhǔn)點(diǎn)間的高差。高程復(fù)測(cè)限差要求應(yīng)滿足6（L為測(cè)段長(zhǎng)度，單位為km）與相鄰管段的銜接測(cè)量：復(fù)測(cè)時(shí)，向相鄰區(qū)段延伸進(jìn)行搭接測(cè)量，高程至少搭接測(cè)量一個(gè)公共點(diǎn)。6.CP控制點(diǎn)編號(hào)CP控制點(diǎn)應(yīng)按線路里程遞增方向統(tǒng)一編號(hào)， 編號(hào)一般為六位數(shù)，前三位數(shù)字表示里程公里數(shù)，第四位表示CP點(diǎn)代碼，后二位數(shù)字表示點(diǎn)號(hào)，線路左側(cè)為奇數(shù)01、03、05，線路右側(cè)為偶奇數(shù)02、04、06。如“880305”代表在DK880000DK880999.99里程范圍內(nèi)第5個(gè)CP點(diǎn)的編號(hào)，05表示CP點(diǎn)在線路左側(cè)，第四位3是CP點(diǎn)代碼。7.CP控制網(wǎng)觀測(cè)CP控制網(wǎng)水平方向應(yīng)采用全圓方向觀測(cè)法進(jìn)行觀測(cè)。CP平面