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正文內(nèi)容

測繪-工程測量論文[1](編輯修改稿)

2024-11-28 11:56 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 最小二乘法原理,以后又提出了橫圓柱投影學說,對測量學的發(fā)展做出了很大貢獻。 1903 年飛機的發(fā)明對航空攝影測量的發(fā)展起到了決定性作用,并大大減小了測量的勞動強度。二十世紀以來,電子計算機的出現(xiàn),不僅加快了計算速度,并且改變了測繪儀器和方法。特別是 1957 年人造地球衛(wèi)星的發(fā) 射,促使測繪工作有了新的飛躍,開辟了衛(wèi)星大地測量學這一新領域。多普勒定位是空間技術用于大地測量并得到普遍應用的一種先進技術。到了 70 年代,又出現(xiàn)了全球定位系統(tǒng)( GPS),用它進行精密控制測量能達到厘米級精度。人們利用遙感、遙測技術獲得豐富的圖像信息,編制大區(qū)域的小比例尺影像地圖和專題地圖。同時還出現(xiàn)了慣性測量系統(tǒng)和長基線干涉測量,前者是根據(jù)慣性原理設計的測定地面點大地元素的裝置,后者是一種獨立站射電干涉測量技術,用來測定相距很遠地面點的相對位置。 工程測量儀器的發(fā)展 工程測量儀器可分通用儀器和專用儀器 。通用儀器中常規(guī)的光學經(jīng)緯儀、光學水準儀和電磁波測距儀將逐漸被電子全測儀、電子水準儀所替代。電腦型全站儀配合豐富的軟件,向全能型和智能化方向發(fā)展。帶電動馬達驅(qū)動和程序控制的全站儀結合激光、通訊及 CCD 技術,可實現(xiàn)測量的全自動化,被稱作測量機器人。測量機器人可自動尋找并精確照準目標,在 1 s 內(nèi)完成一目標點的觀測,像機器人一樣對成百上千個目標作持續(xù)和重復觀測,可廣泛用于變形監(jiān)測和施工測量。 GPS 接收機已逐漸成為一種通用的定位儀器在工程測量中得到廣泛應用。將 GPS 接收機與電子全站儀或測量機器人連接在一起,稱超全站 儀或超測量機器人。它將 GPS 的實時動態(tài)定位技術與全站儀靈活的 3 維極坐標測量技術完美結合,可實現(xiàn)無控制網(wǎng)的各種工程測量。 專用儀器是工程測量學儀器發(fā)展最活躍的,主要應用在精密工程測量領域。其中,包括機械式、光電式及光機電 (子 )結合式的儀器或測量系統(tǒng)。主要特點是:高精度、自動化、遙測和持續(xù)觀測。 用于建立水平的或豎直的基準線或基準面,測量目標點相對于基準線 (或基準面 )的偏距 (垂距 ),稱中國地質(zhì)大學(北京) 繼 續(xù)教育學院現(xiàn)代遠程教育本科生 畢業(yè)論文 5 為基準線測量或準直測量。這方面的儀器有正、倒錘與垂線觀測儀,金屬絲引張線,各種激光準直儀、鉛直儀 (向下、向上 )、自準 直儀,以及尼龍絲或金屬絲準直測量系統(tǒng)等。 在距離測量方面,包括中長距離 (數(shù)十米至數(shù)公里 )、短距離 (數(shù)米至數(shù)十米 )和微距離 (毫米至數(shù)米 )及其變化量的精密測量。以 ME5000 為代表的精密激光測距儀和 TERRAMETER LDM2 雙頻激光測距儀,中長距離測量精度可達亞毫米級;可喜的是,許多短距離、微距離測量都實現(xiàn)了測量數(shù)據(jù)采集的自動化,其中最典型的代表是銦瓦線尺測距儀 DISTINVAR,應變儀 DISTERMETER ISETH,石英伸縮儀,各種光學應變計,位移與振動激光快速遙測儀等。采用多譜勒效應的雙頻激光干涉儀 ,能在數(shù)十米范圍內(nèi)達到 m 的計量精度,成為重要的長度檢校和精密測量設備;采用 CCD 線列傳感器測量微距離可達到百分之幾微米的精度,它們使距離測量精度從毫米、微米級進入到納米級世界。 高程測量方面,最顯著的發(fā)展應數(shù)液體靜力水準測量系統(tǒng)。這種系統(tǒng)通過各種類型的傳感器測量容器的液面高度,可同時獲取數(shù)十乃至數(shù)百個監(jiān)測點的高程,具有高精度、遙測、自動化、可移動和持續(xù)測量等特點。兩容器間的距離可達數(shù)十公里,如用于跨河與跨海峽的水準測量;通過一種壓力傳感器,允許兩容器之間的高差從過去的數(shù)厘米達到數(shù)米。 與 高程測量有關的是傾斜測量 (又稱撓度曲線測量 ),即確定被測對象 (如橋、塔 )在豎直平面內(nèi)相對于水平或鉛直基準線的撓度曲線。各種機械式測斜 (傾 )儀、電子測傾儀都向著數(shù)字顯示、自動記錄和靈活移動等方向發(fā)展,其精度達微米級。 具有多種功能的混合測量系統(tǒng)是工程測量專用儀器發(fā)展的顯著特點,采用多傳感器的高速鐵路軌道測量系統(tǒng),用測量機器人自動跟蹤沿鐵路軌道前進的測量車,測量車上裝有棱鏡、斜傾傳感器、長度傳感器和微機,可用于測量軌道的 3 維坐標、軌道的寬度和傾角。液體靜力水準測量與金屬絲準直集成的混合測量系統(tǒng)在數(shù)百米長的 基準線上可精確測量測點的高程和偏距。 綜上所述,工程測量專用儀器具有高精度 (亞毫米、微米乃至納米 )、快速、遙測、無接觸、可移動、連續(xù)、自動記錄、微機控制等特點,可作精密定位和準直測量,可測量傾斜度、厚度、表面粗糙度和平直度,還可測振動頻率以及物體的動態(tài)行為。 大型特種精密工程測量 大型特種精密工程建設和對測繪的要求是工程測量學發(fā)展的動力。這里僅簡單介紹國內(nèi)外有關情況。 國內(nèi)覽勝 三峽水利樞紐工程變形監(jiān)測和庫區(qū)地殼形變、滑坡、巖崩以及水庫誘發(fā)地震監(jiān)測,其規(guī)模之大,監(jiān)測項 目之多,都堪稱世界之最。不僅采用目前國內(nèi)外最成熟最先進的儀器、技術,在實踐中也在不斷第一章 引言 6 發(fā)展新的技術和方法,如對滑坡體變形與失穩(wěn)研究的計算機智能仿真系統(tǒng);擬進行研究的三峽庫區(qū)滑坡泥石流預報的 3S 工程等,都涉及到精密工程測量。隔河巖大壩外部變形觀測的 GPS 實時持續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng),監(jiān)測點的位置精度達到了亞毫米。該工程 用地面方法建立的變形監(jiān)測網(wǎng),其最弱點精度優(yōu)于177。 mm。 北京正負電子對撞機的精密控制網(wǎng),精度達177。 mm。設備定位精度優(yōu)于177。 mm, 200 m 直線段漂移管直線精度達177。 mm。 大亞灣核電站控制網(wǎng)精度達177。 2 mm,秦山核電站的環(huán)型安裝測量控制網(wǎng)精度達177。 mm。 上海楊浦大橋控制網(wǎng)的最弱點精度達177。 mm,橋墩點位標定精度達177。 mm;武漢長江二橋全橋的貫通精度 (跨距和墩中心偏差 )達毫米級。高 454 m 的東方明珠電視塔對于長 114 m、重 300 t 的鋼桅桿天線,安裝的垂準誤差僅177。 9 mm。 長 km 的秦嶺隧道,洞外 GPS 網(wǎng)的平均點位精度優(yōu)于177。 3 mm,一等精密水準線路長 120 多公里。目前輔助隧道已貫通,僅一個貫通面的情況下,橫向貫通誤差為 12 mm, 高程方向的貫通誤差只有3 mm。 國外簡述 國外的大型特種精密工程更不勝枚舉。以大型粒子加速器為例,德國漢堡的粒子加速器研究中心,堪稱特種精密工程測量的歷史博物館。 1959 年建的同步加速器,直徑僅 100 m, 1978 年的正負電子儲存環(huán),直徑 743 m, 1990 年的電子質(zhì)子儲存環(huán),直徑 2020 m。為了減少能量損失,改用直線加速器代替環(huán)形加速器,正在建的直線加速器長達 30 km, 100~ 300 m 的磁件相鄰精度要求優(yōu)于177。 mm,磁件的精密定位精度僅幾個微米,并能以納米級的精度確定直 線度。整個測量過程都是無接觸自動化的。用精密激光測距儀 TC2020K 距離測量,其測距精度與 ME5000 相當,對平均邊長為 50m的 3 800 條邊,改正數(shù)小于 mm 的占 95%。美國的超導超級對撞機,其直徑達 27 km,為保證橢圓軌道上的投影變形最小且位于一平面上,利用了一種雙重正形投影。所作的各種精密測量,均考慮了重力和潮汐的影響。主網(wǎng)和加密網(wǎng)采用 GPS 測量,精度優(yōu)于 1 106 D。 露天煤礦的大型挖煤機開挖量的動態(tài)測量計算系統(tǒng) (德國 )。大型挖煤機長 140 m,高 65 m,自重 8 000 t,其挖 斗輪的直徑 m,每天挖煤量可達 10 多萬噸。為了實時動態(tài)地得到挖煤機的采煤量,在上安置了 3 臺 GPS 接收機,與參考站無線電實時數(shù)據(jù)傳輸和差分動態(tài)定位,挖煤機上兩點間距離的精度可達177。 cm。根據(jù) 3 臺接收機的坐標,按一定幾何模型可計算出挖煤機挖斗輪的位置及采煤層截曲面,可計算出采煤量,經(jīng)對比試驗,其精度達 7%~ 4%。這是 GPS, GIS 技術相結合在大型特種工程中應用的一個典型例子。 中國地質(zhì)大學(北京) 繼 續(xù)教育學院現(xiàn)代遠程教育本科生 畢業(yè)論文 7 核電站冷卻塔的施工測量系統(tǒng)。南非某一核電站的冷卻塔高 165 m,直徑 163 m。在整個施工過程中,要求每一高程面上塔 壁中心線與設計的限差小于177。 50 mm,在塔高方向上每 10 m 的相鄰精度優(yōu)于10 mm。由于在建造過程中發(fā)現(xiàn)地基地質(zhì)構造不良,出現(xiàn)不均勻沉陷,使塔身產(chǎn)生變形。為此,要根據(jù)精密測量資料擬合出實際的塔壁中心線作為修改設計的依據(jù)。采用測量機器人用極坐標法作 3 維測量,對每一施工層,沿塔外壁設置了 1 600 多個目標點,在夜間可完成全部測量工作。對大量的測量資料通過恰當?shù)臄?shù)據(jù)處理模型使精度提高了一至數(shù)倍,所達到的相鄰精度遠遠超過了設計要求。精密測量不僅是施工的質(zhì)量保證,也為整治工程病害提供了可靠的資料,同時也能對整治效果 作出精確評價。 瑞士阿爾卑斯山的特長雙線鐵路隧道哥特哈德長達 57 km,為該工程特地重新作了國家大地測量(LV95),采用 GPS 技術施測的控制網(wǎng),平面精度達177。 7 mm,高程精度約177。 2 cm。以厘米級的精度確定出了整個地區(qū)的大地水準面。為加快進度和避開不良地質(zhì)段,中間設了 3 個豎井,共 4 個貫通面,橫向貫通誤差允許值為 69~ 92 mm(較只設一個貫通面可縮短工期 11 年 )。整個隧道的工程投資預計約 15 億瑞士法朗,計劃于 2020 年全線貫通。 高聳建筑物方面,有人設想,在 21 世紀將建造 2 000
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