精密工程测量

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1、 1 1 1、精密工程定义、精密工程定义：精密工程是工程测量的分支，是测绘科学在大型工程、高新技术工程和特种工程等 精密工程中的应用。是研究各种工程建设中测量理论和方法的学科 2 2、精密工程测量主要特点、精密工程测量主要特点： 突出其“高精度”和“可靠性” 。精密工程测量精度一般是 12mm，甚至亚 mm 级，相对精度高于10 6- 服务对象规模大、结构复杂、构件多、测量难度大 应用最新的仪器设备，而且仪器性能好、稳定高、自动化程度高，有时还能遥控作业或自动跟踪测量 服务领域广、应用范围广 3、精密工程测量的研究对象、精密工程测量的研究对象：大型特种工程测量、三维工业测量、大型设备安装监测、

2、变形观测、质 量控制测量、军事领域测量 4、精密工程测量的新发展、精密工程测量的新发展：1)新理论、新方法的研究 2)减少环境等外界个因素影响的研究 3)现代测绘 信息处理方法的研究 4)专用精密测量仪器的研究 5、精密工程测量的主要内容精密工程测量的主要内容： 建立精密工程测量控制网 根据工程的特点和精度要求，选用最合适的仪器和先进的测量方法 选择合适的计量仪器 防止强磁场、强电子辐射、大气折光的影响 测量仪器和测量方法要围绕对中、照准、测角、测距、测高、定向、定位及数据采集、记录、传递、 处理等工作的自动化进行研究和探讨 1、精密工程测量网的特点、精密工程测量网的特点： 1）控制网的大小、

3、形状、点位分布和工程的大小、形状相适应，边长不要求相等或接近，而根据工程 需要进行设计，点位布设要考虑工程施工放样和监测的方便 2）投影面的选择应满足“控制点坐标反算的两点间长度与实地两点间长度之差应尽可能小” 。 3）坐标系应采用独立的建筑坐标系，其坐标线应平行或垂直于精密工程的主轴线 4）不要求控制网的精度绝对均匀，但要保证某一方向、某几个点的精度较高 2 2、控制网优化设计、控制网优化设计分类分类：零类设计（或称基准设计问题） （常用） 、一类(或称网形设计问题)、二类（或 称观测值权的分配问题） 、三类（或称网的改造或加密方案的设计问题） 。 3 3、控制网优化设计方法、控制网优化设计

4、方法：解析法、模拟法。 4 4 控制网优化质量指标控制网优化质量指标：精度指标、可靠性（控制网的内部可靠性、控制网外部的可靠性） 、灵敏度标准、 费用标准。 5、控制网可以分为施工测量控制网、安装测量控制网和变形监测网 6 6、精密工程控制网布设时应注意的原则、精密工程控制网布设时应注意的原则： 控制网的大小、图形主要取决于工程的形状、规模和施工方法，以确保工程施工和变形监的需要 精密工程控制网是为工程服务的，必要具备必要的精度 控制网投影面的选择应满足控制点坐标反算要求 控制点点位设置要稳定可靠 每一个控制点至少能与一个以上的控制点通视 要建立强制归心装置充分利用高精度的测量仪器 控制网点位

5、的选择应重点考虑工程的需要和使用方便 7 7、精密工程测量标志、精密工程测量标志分为观测点标志和照准点标志。 8 8、安装测量控制网布网方案安装测量控制网布网方案有(1)直伸型控制网(2)中心辐射环形控制网（3）直伸环形控制网 直伸环形控制网包括:(1)测角直伸三角环形网(2)测高直伸三角环形网(3)大地四边形环形网 9、水平控制网设计水平控制网设计：采用计算机辅助优化设计方法（模拟法或与解析法配合使用的综合方法） 。 1010、优化设计的主要内容优化设计的主要内容：图形设计、观测方案设计和旧网改造的设计。 1111、水平控制网的质量要求水平控制网的质量要求：精度标准、可靠性标准、费用标准、监

6、测网的灵敏度标准。 1 1、精密角度测量误差精密角度测量误差主要包括：主要包括仪器误差、观测误差和外界环境影响 仪器误差包括 1）视准轴误差 2）横轴误差 3）竖轴倾斜误差（对于高精度测角，每测回之间可转动仪器 2 基座，重新严格整平仪器，转动的角度 180 度/n，n 为测回数，这样就减弱了竖轴倾斜观测值的影响）4） 度盘刻划误差（在高精度水平角观测时，采用几个测回观测，而各测回起始方向变换度盘为 180 度/n 的 方法，然后取各测回的平均值，可以减少度盘刻划误差的影响。 ） 2 2、在精密角度测量时、在精密角度测量时，主要体现为大气折光、旁折光的影响。由于大气折光梯度，使测量的光线产生

7、抖动，直接影响瞄准目标而产生测角误差。 为了减少旁折光的影响，精密测角时应避开明显的折光 区，观测视线应离砂石地面、水面或一侧为大面积建筑物的距离 1m 以上。还可以选择最佳观测时间和 观测条件，如日出前后或阴天有微风时。 3 3、提高精密测角精度的措施、提高精密测角精度的措施(1)观测人员必须业务熟练,经验丰富,技术性强,工作认真负责(2)采用强制 归心装置,可以减少对中误差和目标偏心误差(3)精密测角的照准标志宜采用照准标牌,不应采用杄状标 志而且考虑颜色(4)减少大气折光的影响(5)在地下工程或封闭工程条件下观测时,要防止烟雾、气流、 灰尘和振动等影响(6)避开高压线、无线电发射台和微波

8、站等强磁场的影响 4 4. .精密电子经纬仪的主要特点精密电子经纬仪的主要特点 1)角度标准设备：角度标准设备：采用编码度盘及编码测微器的绝对式采用光栅度盘并利用莫尔干涉条纹测量技术 的增量式。 2)微处理器微处理器，主要功能： 控制和检核各种测量程序；实现电子测角，并计算竖轴倾斜引起的水平角 及竖直角的改正。实现电子测距和计算，对所测距离进行地球曲率和气象改正，并进行相应的数据处理 如水平距离、高差及坐标增量的计算等。将观测值及计算结果显示在显示器上或自动记录在电子手簿上 或存储器内。 3) 3) 竖轴倾斜自动测量和改正系统竖轴倾斜自动测量和改正系统是供仪器自动整平及整平剩余误差对水平盘读数

9、和竖盘读数的自 动改正。 4)现代电子经纬仪具有自动观测功能现代电子经纬仪具有自动观测功能(带有马达伺服装置和 CCD 摄像镜头， 能够自动搜索目标、 精密 照准、按程序进行测量和记录)。 1 1、边长测距中误差（边长测距中误差（mmmm） 一级0.05 二级0.10 三级1.00 四级3.00 2 2、精密测距主要有哪几种方法、精密测距主要有哪几种方法? ?各有何特点各有何特点? ? 1 ）机械法机械法:克服了因瓦基线尺悬空量距的各种缺点,可以达到测距中误差为 0.030.05mm 的精度 2） 干涉法干涉法:利用光波本身的相位叠加关系来测距,其中相对干涉测距不能用于野外大量测量,但有较远

10、的测程双频激光干涉测距仪有特别高的精度,一般用于精密工程测量或者长度鉴定设备,不适合野外测 量,干涉法测距是一种高精度的测距方法 3）电磁波测距电磁波测距法法:结构简单,操作方便,测距精度高 ME5000 准确测定零点频率标称精度为+- （0.2mm+02*10-6D）,TCA2003 自动加各种改正从而大大提高测距精度(标称测角精度为+-0.5”,标称测 距精度为+-（1+1*10-6D）mm 是目前世界上精度最高的全站仪之一。 精密距离测量的原理精密距离测量的原理：相对干涉测距仪、双频激光干涉测距仪。 精密距离测量的特点精密距离测量的特点 、精度高，绝对精度 0.1mm 或更高，相对精度

11、10E-6 或 10E-7； 、采用先进的测距仪器和技术，自动化程度高；、测距范围广，从微米到公里；、观测条件特殊； 、测站点采用强制归心装置；、对测量人员要求高，观测人员必须经验丰富、工作认真、责任心强。 3、高精度的精密距离测量和距离变化的测定，主要有以下几种方法：、高精度的精密距离测量和距离变化的测定，主要有以下几种方法：机械的测距方法（线尺和标尺） 利用调制光的光电测距技术电子机械测量方法。其中包括伸长计、应变计等干涉测量法GPS 精 密基线测量法 4 4、机械法又分为：、机械法又分为：因瓦线尺丈量法（自动测距仪测距） 、定长杆尺测距、嵌合尺测距（用于精密设备的 安装，精度可达 0.0

12、300.050mm） 、 游标卡尺、百分表、千分表位移传感器（变形测量中） 5、因瓦线尺丈量法（自动测因瓦线尺丈量法（自动测距仪测距）优点：距仪测距）优点： 因瓦线尺野外丈量和内业计算有一套严格的规定，它的估读取位可以达到 0.001mm，读数间的互差不大 于 0.06mm。实践证明，这种距离丈量方法的绝对精度可以达到0.030.05mm，相对误差能达到一百万 分之一，因瓦线尺测距主要用于提供高精度的基准长度，也称为基线长，如国家三角测量的起算边长， 粒子加速器的工程控制网边长等。 3 -缺点：这种测距方法速度慢，效率低，测程短，耗费的人力、物力多，不适合于经常性的测距工作。 6.简述高精度的

13、精密距离测量和距离变化的测定主要方法（简述高精度的精密距离测量和距离变化的测定主要方法（1）机械的测距方法（线尺和标尺） （2）利 用调制光的光电测距技术（3）电子机械测量方法，其中包括伸长计、应变计等（4）干涉测量法 1 1、精密水准测量的范围：、精密水准测量的范围： (1) 国家一、二等水准测量：在全国领土范围内布设并建立统一的高程控制网，为测制地形图、各类工 程建设、地壳垂直运动以及海水面平均变化等有关的科学研究提供必要的和精确的高程控制资料； (2) 地球动力精密水准测量：在全国乃至世界范围内沿着主要构造带，特别是活动断裂带及重点保护区 (大城市、 大工矿、 大水库及大交通枢纽)布设由

14、许多水准点组成的垂直形变网， 并按一定周期进行复测； (3) 大型特种精密高程测量：为解决有限的科研课题或特殊任务并在较小的范围内布设的局部高精度高 程测量。 2 2、精密水准测量的方法、精密水准测量的方法 1）几何水准测量 2）液体静力水准测量 3）GPS/水准 4） 精密三角高程测 3 3、液体静力水准测量：液体静力水准测量：液（流）体静力水准测量也叫连通管水准仪，它利用连通管原理，通常是蒸馏 水，当两端处于同水准面时，液面平衡，应有同一高程；当两端出现高程变动是，两端液面也会发生变 化。虽然液体静力水准测量仪在使用上不如普通几何水准仪方便，但是它具有精度高、观测迅速、可连 续和自动观测及

15、遥测等优点，在不通视、高频振动、精度要求特别高以及需要连续观测等的场合下，必 须应用液体静力水准测量的方法。 4 4、精密水准测量实施时的注意事项精密水准测量实施时的注意事项： 保持仪器与外界气温一致保持前后视距相等保持标尺读数与时间和空间对称减少视差引起的偏 斜每个测段的站数为偶数保持视线的长度防止强磁场的影响选择适宜的观测条件 5 5、跨江、跨海高程传递主要有哪几种方法跨江、跨海高程传递主要有哪几种方法：(1)水准仪法:对选点的位置要求比较严格,且观测点之间的 通视条件要好,且两岸地形特征相同. 2)测距三角高程法:对高差的观测环境要求不是很严格,从而布点 比较灵活,可靠性好,适合两岸地形

16、特征不同的各种环境使用 (3)GPS水准法:GPS测量与精密水准测量相 符合,可以达到三、四等水准精度,其误差累积小,省事省力省钱。 1 1、定向定向分类分类：平面定向；垂直定向；倾斜定向 2 2、定向方法、定向方法：直线定向（即求出坐标方位角） 、激光定向、陀螺定向、自动导向技术 3 3、激光铅垂仪的应用、激光铅垂仪的应用 1）在高层建筑的楼面上设定参考点 2)确定塔和烟囱的垂直度 3）建立钢结构的铅垂线 4）检查与测量挡 土墙的倾斜度 5）检查与测量油罐变形 6）确定大型机械设备安全的垂直度 7）检查与测量升降塔的倾斜 度 8）检查与测量大坝变形。 3、陀螺经纬仪是根据自由陀螺仪(在不受外力作用时，具有三个自由度的陀螺仪)的原理而制成的。 4 4、自由陀螺仪具有以下两个基本特性、自由陀螺仪具有以下两个基本特性：1） 、定轴性：陀螺轴在不受外力作用时，它的方向始终指向初 始恒定方向 2） 、 进动性：陀螺轴在受到外力作用时，将产生非