精密工程重點

⑧選擇適宜的觀測條件5、跨江、跨海高程傳遞主要有哪幾種方法：(1)水準儀法:對選點的位置要求比較嚴格,且觀測點之間的通視條件要好,且兩岸地形特征相同.2)測距三角高程法:對高差的觀測環(huán)境要求不是很嚴格,從而布點比較靈活,可靠性好,適合兩岸地形特征不同的各種環(huán)境使用(3)GPS水準法:GPS測量與精密水準測量相符合,可以達到三、四等水準精度,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（即求出坐標方位角）、激光定向、陀螺定向、自動導向技術3、激光鉛垂儀的應用1）在高層建筑的樓面上設定參考點2)確定塔和煙囪的垂直度3）建立鋼結構的鉛垂線4）檢查與測量擋土墻的傾斜度5）檢查與測量油罐變形6）確定大型機械設備安全的垂直度7）檢查與測量升降塔的傾斜度8）檢查與測量大壩變形。3、陀螺經(jīng)緯儀是根據(jù)自由陀螺儀(在不受外力作用時，具有三個自由度的陀螺儀)的原理而制成的。4、自由陀螺儀具有以下兩個基本特性：1）、定軸性：陀螺軸在不受外力作用時，它的方向始終指向初始恒定方向2）、進動性：陀螺軸在受到外力作用時，將產(chǎn)生非常重要的效應——“進動”。陀螺定向：左端為一可轉(zhuǎn)動的陀螺，右端為一可移動的懸重當調(diào)節(jié)懸重的位置使杠桿水平時，可以看到陀螺轉(zhuǎn)動后，其軸線的方向始終保持不變，即可驗證定軸性。自由陀螺儀原理：當將懸重向左移動一小段距離，即相當于陀螺軸受到一個向下的作用力時，陀螺轉(zhuǎn)動后，杠桿將保持水平，但將在水平面上作逆時針方向的轉(zhuǎn)動；同理，將懸重右移一小段距離，即陀螺軸受到一個向上的作用力時，陀螺轉(zhuǎn)動后，杠桿仍保持水平，但將在水平面上作順時針方向的轉(zhuǎn)動，這樣即可驗證自由陀螺儀的進動性。6、陀螺儀定向的作業(yè)過程1）、地面已知邊上測定儀器常數(shù)：假想的陀螺儀軸的穩(wěn)定位置通常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。2)、在定向邊上測定陀螺方位角：儀器安置在端點上，可以測出定向邊的陀螺方位角αT′。則定向邊的地理方位角A3)、求算子午線收斂角7、地理方位角和坐標方位角的關系為8、精密垂準測量的方法：經(jīng)緯儀法、垂準儀法、精密光電投影法、機械法9、盾構機工作原理：在掘進過程中，激光導向系統(tǒng)按如下流程工作：由系統(tǒng)控制激光全站儀實時測定盾構機棱鏡的三維地面坐標；同時發(fā)射激光自動照準激光標靶，并自動記錄激光水平方位角；標靶內(nèi)部光柵捕獲激光的入射角，間接得到盾構機縱軸水平方位角；利用安裝在標靶中相互垂直兩立面內(nèi)的兩把測角儀測得盾構機傾角和旋轉(zhuǎn)角。利用以上參數(shù)及刀頭、盾尾、棱鏡中心三者的幾何關系，通過空間坐標變換解算刀頭、盾尾中心坐標，結合設計隧道中線參數(shù)計算盾構機與隧道中線的相對偏差。依據(jù)各偏差值擬合改正曲線，由PLC根據(jù)修正曲線控制機械裝置，調(diào)整各油缸桿在不同時刻的伸長量。如此反復，指導盾構機掘進。10、跨河水準測量采用的方式：z字形、平行四邊形、大地四邊形1、精密定位測量的方法：直角坐標法、極坐標法、角度交會法、距離交會法、距離角度混合交會法、全站儀坐標法、GPS定位、激光跟蹤儀定位、激光掃描儀定位及工業(yè)測量系統(tǒng)定位等。2、精密定位有以下特點：1）精密定位是為精密工程服務的，確保工程設備的安裝定位和運營過程中的安全監(jiān)測2）定位精度高，一般為毫米級、亞毫米級，甚至更高3）測量環(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)代化的測量儀器5）對測量人員要求比較高，不但要有先進的技術和豐富的工作經(jīng)驗，而且還要有較強的責任心和事業(yè)心，工作認真負責，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，精度較差，掃描速度慢相位式三維機光掃描儀，掃描速度快，精度高，但掃描距離短。主要應用：脈沖式：大型測量-測繪、礦山、水力水電、隧道、鐵路、地質(zhì)變形監(jiān)測、城市規(guī)劃相位式：密集復雜測量-考古、飛機輪船等工業(yè)制造業(yè)、管道、石油鉆井平臺、科研、醫(yī)學、影視應用選擇我們選擇地面式三維激光掃描儀是應根據(jù)自己實際要求選擇脈沖式還是相位式。選擇好掃描方式后就要關注參數(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)抗外界干擾能力強的4、精密準直測量：精密準直測量是研究測定某一方向上的點位相對基準線偏離量的測量方法。這種偏離量是指待定點偏離基準線的垂直距或到基準線所構成的垂直基準面的偏移值，稱為偏距或垂距。精密準直測量為大型機械、設備安裝檢測和大型工程變形監(jiān)測服務，在正常情況下，偏離值都很小，通常又稱為微距測量。由于偏距的方向不同，觀測的環(huán)境和條件不一樣，所以，測量方法也不同。主要有光學測量法、機械測量法和光電測量法等。5、精密準直測量和常規(guī)測量相比有以下特點：1）精密準直測量是測定待定點偏移基準線的垂直距離，這種偏移量或變形量在很短時間內(nèi)可能很小，所以，又稱為微距測量。2）微距測量水平實質(zhì)是反映測量變量的最小分辨率，精度要求高，工作難度大，必須采用精密測量儀器和先進的測量技術3）精密準直測量為大型機械，設備安裝、檢測，大型工程，精密工程或重點工程變形監(jiān)測服務，如大壩、百米以上的高樓大廈、電視塔、火箭發(fā)射架等。工程造價大、要求高。測量工作責任大、任務重，需確保測量結果準確無誤。4）精密準直測量工作的環(huán)境也有它的特殊性，在大壩上或高樓旁觀測，可能受大風、云霧和大氣折光的影響：在室內(nèi)或地下測量，可能受煙塵、氣流和機械振動等影響。6、水平精密準直測量方法很多，小角法、活動覘牌法、機械法和激光準直法。垂直基準線可用光學法、光電法或機械法產(chǎn)生。采用銦瓦尺測距儀Distinvar測距，測距精度可達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、測量誤差總體來說有儀器誤差、測量方法誤差、測量環(huán)境誤差和測量人員誤差等四個來源。1、三維工業(yè)測量：精密設備安裝測量即對大型機械和設備根據(jù)規(guī)定的精度和工藝流程將其安置到設計的位置、軸線、曲面上，同時在設備運轉(zhuǎn)過程中進行必要的監(jiān)測也校準。這種測量工作成為三維工業(yè)測量。2、工業(yè)測量系統(tǒng)分類：按硬件一般分為經(jīng)緯儀交會測量系統(tǒng)、極坐標測量系統(tǒng)（包括全站儀測量系統(tǒng)、激光跟蹤測量系統(tǒng)、激光雷達/掃描測量系統(tǒng)）、攝影測量系統(tǒng)、距離交會測量系統(tǒng)和關節(jié)式坐標測量機五大類。按其測量原理可分為：極坐標、角度前方交會、距離前方交會和空間支導線等。經(jīng)緯儀交會測量系統(tǒng):經(jīng)緯儀空間角度前方交會測量原理：坐標測量前，首先要確定A、B兩臺經(jīng)緯儀在空間的相對位置和姿態(tài)，成為系統(tǒng)定向。系統(tǒng)定向完成后，可進行實時坐標測量。A、B兩臺經(jīng)緯儀同時觀測待測點P，可獲得4個角度觀測值a1,b1,a2,b2,經(jīng)過數(shù)據(jù)處理可得到P點的三維坐標。由于對測量結果進行質(zhì)量控制，從而保證測量結果的高精度和可靠性。3、核電站建設設備安裝測量：在核電站反應堆內(nèi)的設備安裝測量中，最有核電特色的是環(huán)形吊車、壓力容器、主泵、蒸發(fā)器、裝卸料機等的安裝測量。粗差的統(tǒng)計判別方法：萊因達（3S）準則、格拉布斯準則和狄克遜準則。三維工業(yè)測量1.精度測量結果的標準偏差達到對象物體尺寸1/150000以上（例如：對于4米的測量空間可以獲得0.027mm的測量精度）三維工業(yè)測量精度：對于4m物體，測量精度為0.027mm2.操作流程1）非編碼參考點/普通覘標設置于需要測量的位置2）在測量空間中布置編碼參考點/編碼覘標和定標尺3）利用校正后的相機在不同的視角對測量物體進行拍攝4）軟件讀入圖像并進行全自動計算，計算編碼參考點三維坐標、非編碼參考點三維坐標、相機位置5）輸出測量三維坐標數(shù)據(jù)和三維顯示3.目前，可以實現(xiàn)大尺寸三維坐標測量的方法和系統(tǒng)按照所使用的主要傳感器可以分為以下八大類1)三坐標測量機2)經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)3)全站儀測量系統(tǒng)4)激光跟蹤測量系統(tǒng)5)激光掃描測量系統(tǒng)6)關節(jié)式坐標測量機7)室內(nèi)GPS8)數(shù)字近景工業(yè)攝影測量系統(tǒng)4.三維工業(yè)測量應用領域1)可以測量出大型物體（幾米到幾十米）表面的編碼點與標志點的三維坐標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)，對大面積曲面的點云信息進行統(tǒng)合，大大提高三維掃描儀的整體點云拼接精度3)可以對被測工件與CAD設計圖進行三維幾何形狀比對，快速方便地進行大型工件的產(chǎn)品外形質(zhì)量的檢測4)可以測量出工件在受力情況下不同時期的形變，可以對飛機、橋梁、汽車等進行三維測量檢測、形變檢測5)三維位移和變形的測量5.三維工業(yè)測量系統(tǒng)的作用1)在對大型或超大型物體進行三維測量的過程中，采用數(shù)字近景工業(yè)三維攝影測量系統(tǒng)可以非常方便、快速、靈活地進行三維攝影測量2)由于沒有傳統(tǒng)三座標測量儀的機械行程限制，因此數(shù)字近景工業(yè)三維攝影測量系統(tǒng)不受被測物體的大小、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)的測量精度3)該系統(tǒng)既可以單獨使用，也可以與面結構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云拼接精度1.三維激光掃描儀測量的數(shù)據(jù)不僅僅包含X,Y,Z點的信息，還包括R,G,B顏色信息，同時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再現(xiàn)的感覺2.三維激光掃描儀構成：三維激光掃描儀主要由激光發(fā)射器、接收器、時間計數(shù)器、馬達控制可旋轉(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)動激光二極管發(fā)射的激光脈沖，由接收透鏡接收目標表面后向反射信號，產(chǎn)生接收信號，利用穩(wěn)定的石英時鐘對發(fā)射與接收時間差作計數(shù)，最后由微電腦通過軟件，按照算法處理原始數(shù)據(jù)，從中計算出采樣點的空間距離;通過傳動裝置的掃描運動，完成對物體的全方位掃描;然后進行數(shù)據(jù)整理從而獲取目標表面的點云數(shù)據(jù)。4、三維激光掃描儀應用領域: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，水利，能源，電力，交通，機械，影視，教學，科研，汽車，公安，市政建設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.脈沖式測量原理:由激光發(fā)射器發(fā)射出的激光經(jīng)被測量物體的反射后又被測距儀接收，測距儀同時記錄激光往返的時間，光速和往返時間的乘積的一半就是測距儀和被測量物體之間的距離，設備記錄本身在水平和垂直方向的旋轉(zhuǎn)角度，再通過軟件，計算出三維數(shù)據(jù)。7.相位式測量原理:相位式測量是用無線電波段的頻率.對激光束進行幅度調(diào)制并測定調(diào)制光往返測線一次所產(chǎn)生的相位延遲，再根據(jù)調(diào)制光的波長換算此相位延遲所代表的距離，即用間接方法測定出光經(jīng)往返測線所需的時間，設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，脈沖重復頻率。它表達的是激光器每秒鐘所發(fā)射的脈沖激光的個數(shù)，即赫茲。由于激光是受激發(fā)射的光，所以，PRR不是一個恒量，有一個變化的幅度。如我們說：激光脈沖發(fā)射頻率是5,000赫茲，也就是它可能有時發(fā)射4,950赫茲，有時發(fā)射5,010赫茲。激光脈沖的發(fā)射頻率越高，在單位時間內(nèi)所發(fā)射的激光點云的數(shù)量越多。一般來講，為了達到最高的精度，在掃描時，我們要選擇設備的最高的激光發(fā)射頻率和最小的遞增角度，使得掃描的激光點云密度達到設備的最大值。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，當做掃描速度參數(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。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鍵參數(shù)。一般來講，為了達到最高的精度，在掃描時，我們要選擇設備的最高的激光發(fā)射頻率和最小的角度分辨率，使得掃描的激光點云密度達到設備的最大值。發(fā)射頻率越高單位時間內(nèi)發(fā)射的激光點就越多，角度分辨率越小激光點間距就越小，從而點云密度就會越高。11.激光的安全等級，如何分類

激光的安全等級是根據(jù)激光器所產(chǎn)生的激光對人體的損害程度而分類的CLASSI激光屬于低能量級激光設備，它是非常安全的并且可避免所有的靜電危險CLASSII激光也屬于低能量級激光（功率<1毫瓦），但該激光會損害人的眼睛CLASSIIIA激光是一個連續(xù)的激光波，屬于中等能量發(fā)射裝置CLASSIIIB激光屬于中等功率的激光器ClassIV激光屬于高功率的激光器脈沖式三維激光掃描儀大多是ClassI級激光，比較安全相位式三維激光掃描儀大多是CLASSIIIB級激光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)無線遙控（筆記本、PDA）3)集成控制面板6.三維激光掃描應用1)文物保護2)工業(yè)應用3)地形測繪4)隧道驗收5)橋梁改建6)建筑測量7)電力設施8)大型制造軌道控制網(wǎng)CPⅢ測量1.高速鐵路精密工程平面控制網(wǎng)布網(wǎng)等級框架平面控制網(wǎng)（CP0）、基礎平面控制網(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)CPⅢ定義：3：沿線路布設的平面、高程控制網(wǎng)，平面起閉于基礎平面控制網(wǎng)（CPⅠ）或線路平面控制網(wǎng)（CPⅡ）高程起閉于線路水準基點，一般在線下工程施工完成并通過沉降變形評估后進行施測，為軌道施工和運營維護的基準。CPⅢ網(wǎng)按自由設站邊角交會方法測量。4、CPIII測量原理:邊角后方交匯5、CPⅢ平面網(wǎng)要求；CPⅢ平面網(wǎng)可根據(jù)施工需要分段測量，分段測量的區(qū)段長度不宜小于4km，區(qū)段間重復觀測不應少于6對CPⅢ點。6、軌道控制網(wǎng)（CPⅢ）點的實際空間物理位置的反射目標，由反射棱鏡、預埋件和連接件等組成。7.CPⅢ自由設站定義：CPⅢ自由設站采用自由設站邊角交會的方法，它是在線路中線附近架設全站儀，測量線路兩側多對軌道控制網(wǎng)CPIII點的方向和距離，并聯(lián)測就近的CPI或CPII，以獲取軌道控制網(wǎng)CPIII平面坐標和高程位置的測量方法。8.CPⅢ高程控制網(wǎng)測量網(wǎng)形（1）往返水準路線（2）矩形法（3）自由設站三角高程法9.聯(lián)測CPI、CPⅡ采用的網(wǎng)形優(yōu)先順序（1）當采用在自由設站置鏡觀測CPⅠ、CPⅡ控制點時，應在2個或以上連續(xù)的自由測站上觀測CPⅠ、CPⅡ控制點（2）當采用在CPⅠ、CPⅡ控制點置鏡觀測CPⅢ點，應在CPⅠ、CPⅡ控制點置鏡觀測三個以上CPⅢ控制點客運專線無砟軌道CPⅢ精密控制網(wǎng)測量1.三網(wǎng)合一“三網(wǎng)”是指勘測設計控制網(wǎng)、工程施工控制網(wǎng)、運營維護控制網(wǎng)，時速200公里及以上鐵路的“三網(wǎng)”應建立統(tǒng)一的平面、高程控制基準，即“三網(wǎng)合一”2.CPⅢ測量保證精度的措施：1測距短2.自由建站3.多測回測量4.考慮氣壓改正5.邊角數(shù)據(jù)同時采集6.1″全站儀3.CPⅢ精密控制網(wǎng)測量程序：測量前期準備、測量作業(yè)、評估驗收三個階段4.CPⅠ、CPⅡ平面及高程控制網(wǎng)點復測線下精密控制網(wǎng)平面復測易采用GPS測量。5.GPS測量網(wǎng)形設計：GPS網(wǎng)以CPⅠ對點作為聯(lián)結邊，采用邊聯(lián)式構網(wǎng)，控制網(wǎng)以大地四邊形為基本圖形組成帶狀網(wǎng)。每個控制點至少有3個以上的基線方向。高程復測按二等水準測量的方法進行測量，復測相鄰水準點間的高差。高程復測限差要求應滿足6（L為測段長度，單位為km）與相鄰管段的銜接測量：復測時，向相鄰區(qū)段延伸進行搭接測量，高程至少搭接測量一個公共點。6.CPⅢ控制點編號CPⅢ控制點應按線路里程遞增方向統(tǒng)一編號，編號一般為六位數(shù)，前三位數(shù)字表示里程公里數(shù)，第四位表示CPⅢ點代碼，后二位數(shù)字表示點號，線路左側為奇數(shù)01、03、05…，線路右側為偶奇數(shù)02、04、06…。如“880305”代表在DK880＋000～DK880＋999.99里程范圍內(nèi)第5個CPⅢ點的編號，05表示CPⅢ點在線路左側，第四位3是CPⅢ點代碼。7.CPⅢ控制網(wǎng)觀測CPⅢ控制網(wǎng)水平方向應采用全圓方向觀測法進行觀測。CPⅢ平面控制網(wǎng)的距離測量，應采用以下的多測回距離觀測法：盤左和盤右分別對同一個CPⅢ點進行距離測量，把盤左和盤右距離測量的平均值作為一測回的距離測量值；每個CPⅢ點距離測量的測回數(shù)應與水平方向相同，各測回測量的距離較差應≤1.0mm。在全圓方向觀測的同時，對CPⅢ點進行距離測量。高速鐵路精密工程測量技術1.客運專線鐵路精密工程測量的內(nèi)容1線路平面高程控制測量2線下工程施工測量3軌道施工測量4運營維護測量2.三網(wǎng)的含義勘測控制網(wǎng):CPⅠ、CPⅡ、水準基點；施工控制網(wǎng)CPⅠ、CPⅡ、水準基點、CPⅢ；運營維護控制網(wǎng)：CPⅢ、加密維護基樁3.“三網(wǎng)合一”的內(nèi)容和要求1）勘測控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)、運營維護控制網(wǎng)坐標高程系統(tǒng)的統(tǒng)一；2）勘測控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)、運營維護控制網(wǎng)起算基準的統(tǒng)一；3）線下工程施工控制網(wǎng)與軌道施工控制網(wǎng)、運營維護控制網(wǎng)的坐標高程系統(tǒng)和起算基準的統(tǒng)一；4