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1、工程测量学展望工程测量学工程测量学 第十五章第十五章15.1 广义工程测量学u工程测量的发展趋势是服务领域越来越广， 和其他专业如空间科学、资源开发、房地 产、地理、工程监理、设计制造、工业测量 与工业计量等结合更加紧密。而不仅仅局限 在传统的土木工程建设三阶段的测量工作。u广义工程测量学是研究、提供、处理和表达 地表上、下及周围空间建筑和非建筑工程几 何物理信息和图形信息，以及研究抽象几何 实体的测设实现的理论、方法和技术的一门 应用技术学科。15.2 工程测量内外业一体化和自动化实现内外业一体化的关键是统一的数据格式、数据标准、编码规则以及一体化作业相应的内外业软件等15.2 内外业一体化
2、与自动化15.2.1 外业用计算机15.2 内外业一体化与自动化15.2.1 外业用计算机15.2 内外业一体化与自动化15.2.2 野外数据的远程传输15.3 工程测量学发展趋势15.3 工程测量学发展趋势测量机器人工程控制网观测与平差计算自动化一、什么叫测量机器人一、什么叫测量机器人 测测量量机机器器人人是是一一种种能能代代替替人人进进行行自自动动搜搜索索、跟跟踪踪、辨辨识识和和精精确确照照准准目目标标并并获获取取角角度度、距距离离、三三维维坐坐标标以以及及影影像像等等信信息息的的智智能能型型电电子子全站仪。它可以代替人完成许多测量任务。全站仪。它可以代替人完成许多测量任务。 科幻机器人L
3、eica TCA系列测量机器人 Trimble S6 测量机器人 磁驱伺服技术磁驱伺服技术 测测量量机机器器人人作作业业实实景景（ Leica TCA2003 ）二、二、 测量机器人的组成测量机器人的组成坐标系统、操纵器、坐标系统、操纵器、换能器、计算机、换能器、计算机、闭路控制器、集成传感器、闭路控制器、集成传感器、决定制作、目标捕获决定制作、目标捕获测量机器人的坐标系统测量机器人的轴系关系ZYXPOS 极坐标法原理极坐标法原理YABPZXS1S2 前方交会法原理前方交会法原理三、三、 测量机器人的测量原理测量机器人的测量原理 测量机器人的光路系统之一 测量机器人的光路系统之二 测量机器人的
4、目标搜寻原理 影像生成，影像获取，影像处理，照准目标 求差图像第一次成像第二次成像 精确照准方法精确照准方法 回光信号最强法回光信号最强法 方形螺旋搜索法方形螺旋搜索法四、四、 测量机器人的分类测量机器人的分类 分三类：分三类：被动式极坐标测量被动式极坐标测量 在被测物体上设置反射棱镜为合作目标。在被测物体上设置反射棱镜为合作目标。主动式三角测量主动式三角测量 以结构光作为照准标志以结构光作为照准标志, 由两台视频电子经纬仪和由两台视频电子经纬仪和计算机组成，用空间前方角度交会法确定被测点坐计算机组成，用空间前方角度交会法确定被测点坐标。标。 无合作目标测量无合作目标测量 不需要合作目标不需要
5、合作目标, 根据物体的特征点、轮廓线和纹根据物体的特征点、轮廓线和纹理理, 用影像处理的方法自动识别、匹配和照准目标用影像处理的方法自动识别、匹配和照准目标 五、五、 测量机器人应用测量机器人应用 在工程建筑物的变形自动化监测方面，测量机器人正渐渐成为首选的自动化测量技术设备，而Leica测量机器人则以其高精度、高稳定性、高可靠性等非凡的品质，赢得了多数用户的青睐。利用测量机器人进行工程建筑物的自动化变形监测，一般可根据实际情况采用两种方式：一种是固定式全自动变形监测系统；另一种是移动式网观测及自动化数据处理系统。下面以Leica测量机器人为例参观测量机器人基于以上两种方式的变形监测应用。1
6、固固 定定 式式 全全 自自 动动 变变 形形 监监 测测 固定式全自动变形监测是指在测站上建立测量机器人监测房，配设供电、控制、计算、通信装置，且每个被监测的目标点上配设专门的反射棱镜，进行持续监测。 针对这种模式的变形监测工作，配置有测量机器人变形监测自动化软件系统。固定式全自动变形监测模式（一）固定式全自动变形监测模式（二）固定式全自动变形监测模式（三）2 移移 动动 式式 网网 观观 测测 在每个测量机器人测站上对目标监测点作周期观测，每个观测周期根据要求可设计为数小时到数天，周期之间的间隔时间可设地为一周、一旬或一月乃至数月。 针对这种模式的变形监测工作，配置有移动式网观测机载软件以
7、及自动化数据处理软件系统。 移动式网观测模式示意图 目标点测量机器人基站 计算机监测软件通讯电缆参考系变形体参考点1目标点1参考点n目标点m 参考点 目标点1 系系 统统 概概 述述 测量机器人变形监测自动化软件系统Geo -DAMO（Georobot Deformation Automatic Monitoring Software System）是采用测量机器人(如徕卡TCA2003)对各种工程进行自动化安全监测和数据处理的通用软件系统。可对各监测点进行实时监控、自动测量和变形过程显示等功能，适用于对滑坡或边坡以及大坝、桥梁、地铁、隧道等各种工程建筑物的自动化监测。六六 测量机器人变形监测
8、自动化软件系统2 系统主界面系统主界面主菜单栏主菜单栏主工具栏主工具栏数据管理数据管理按钮按钮状态栏状态栏生成编号表输入鉴定表输入气象值输入目标高计算周期平均计算日平均计算方位角修改棱镜高显示变形量坐标重计算参考点分区数据后处理仪器遥操作搜寻目标点读取当前位置仪器定位于配置度盘初始测量工程管理(P) 系统设置(S) 初始测量(L) 自动测量(A) 数据整理(E) 成果输出(O) 窗口(W) 帮助(H)新建工程(N)打开工程(O)工程另存为(S)删除工程(D)压缩当前工程最近使用工程打印设置(P)退出系统(E)初始化全站仪单位、坐标系设置测站设置气象参数设置参考点设置参考点数据文件导入手动测量数
9、据文件导入测点分组观测时间定制连接点组与定时器测量限差设置自动测量参数设置数据存储方式选择自动测量图形显示点位测量数据输出点位差分数据输出周期平均原始数据输出周期平均差分数据输出日平均原始数据输出日平均差分数据输出点位原始数据变形量输出点位差分数据变形量输出输出长江委平差格式输出长江委手簿数据输出两测站平均值关于水平平铺垂直平铺层叠排列排列图标数据管理窗体自动测量窗体图形显示窗体变形报警窗体差分数据处理方式系系统统主主框框 图图使用使用Geo-DAMOS软件系统进行变形监测软件系统进行变形监测1）基本参数设置）基本参数设置新建或打开工程初始化全站仪单位和坐标系设置测站设置2）自动测量参数设置）
10、自动测量参数设置初始测量测点分组观测时间定制连接点组与定时器测量限差设置自动测量参数设置数据存储方式选择3）自动测量）自动测量自动测量图形显示4）测量数据处理）测量数据处理输入目标高坐标重计算计算日平均参考点分区数据差分处理5）成果输出）成果输出输出成果2）图形显示（一）图形显示（一）图形显示界面测点位置图2）图形显示（二）图形显示（二）图形显示界面单个测点不同周期变形曲线图2）图形显示（三）图形显示（三）图形显示界面多个测点同一周期变形曲线图一）金坪子滑坡二）野猫面滑坡三）黄腊石滑坡应用实例应用实例金坪子金坪子滑坡滑坡乌东德电站坝址及金坪子滑坡区卫星照片乌东德电站坝址及金坪子滑坡区卫星照片乌
11、东德电站坝址及金坪子滑坡区卫星照片乌东德电站坝址及金坪子滑坡区卫星照片 陆军林坝址陆军林坝址尖山包坝址尖山包坝址河门口坝址河门口坝址白滩坝址白滩坝址三台坝址三台坝址乌东德坝址乌东德坝址n区金坪子村之上、当多村之下高程11001400m之间的中部“基岩”梁子；区区区区区区区区区区n区“基岩”梁子之上的当多堆积体斜坡；n区“基岩”梁子东侧的强烈变形区；n区“基岩”梁子之下的金坪子堆积体斜坡；n区金坪子斜坡前缘金沙江右岸江边基岩出露区。金坪子滑坡金坪子滑坡DTMDTMDTMDTM模型模型 区区区区区区区区区区金坪子滑坡全貌金坪子滑坡全貌金坪子滑坡全貌金坪子滑坡全貌 区区区区区区区区区区金坪子滑坡金坪
12、子滑坡 DEMDEM模型模型 金坪子滑坡金坪子滑坡-TIN-TIN模型模型金金金金 沙沙沙沙 江江江江从各个角度观看金坪子斜坡从各个角度观看金坪子斜坡 金坪子滑坡变形监测网金坪子滑坡变形监测网监测点群监测点群三维动画演示三维动画演示测量机器人测站测量机器人测站 1 测量机器人测站测量机器人测站 2外外业业自自动动化程度高、人化程度高、人员员少、少、时间时间短、短、经经费费省；内外省；内外业业一体化、效率高、成果可靠、一体化、效率高、成果可靠、精度高精度高外外业业劳劳动动强强度度大大、人人员员多多、时时间间长长、成成本本高高、；内内业业繁繁琐琐，效效率低率低评评 价价1 1天天6 6天天内内业时间业时间3 35 5天天25254040天天外外业时间业时间技技术员术员1 1名，民工名，民工6 6名名技技术员术员3 3名，民工名，民工6 6名名人人 员员 Leica TCA 2003Leica TCA 2003WILD T3WILD T3WILD DI2002WILD DI2002仪仪 器器测测量机器人技量机器人技术术常规技术常规技术比比较较内容内容变形监测网两种技术比较变形监测网两种技术比较野猫面滑坡黄蜡石滑坡
