工程測(cè)量學(xué)的發(fā)展-閱讀頁(yè)
2025-07-12 00:17本頁(yè)面
【正文】 求對(duì)條分法和有限元法同時(shí)使用。 (3) 變形分析與預(yù)報(bào)的系統(tǒng)論方法 用現(xiàn)代系統(tǒng)論為指導(dǎo)進(jìn)行變形分析與預(yù)報(bào)是目前研究的一個(gè)方向。此外，還具有自相似性、突變性、自組織性和動(dòng)態(tài)性等特征。采用動(dòng)力學(xué)方程建模與變形物理解釋中的確定函數(shù)法相似，系根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的物理規(guī)律建立確定的微分方程來(lái)描述系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)演化。例如用彈簧滑塊模型模擬地震過(guò)程的混沌狀態(tài)和高邊坡的粘滑過(guò)程，用單滑塊模型模擬大壩的變形過(guò)程，用尖點(diǎn)突變模型解釋大壩失穩(wěn)的機(jī)理。例如相軌線代表相點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的跡線，每一個(gè)相點(diǎn)代表狀態(tài)向量(變形、速率或影響因子)在某一時(shí)刻的解；吸引子代表系統(tǒng)的一種穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，它可以是一個(gè)穩(wěn)定的相點(diǎn)位，環(huán)或環(huán)面，也可以是相空間的一個(gè)有限區(qū)域，對(duì)于局部不穩(wěn)定的非線性系統(tǒng)，將出現(xiàn)分?jǐn)?shù)維的奇怪吸引子，表示系統(tǒng)將出現(xiàn)混沌狀態(tài)?？聽柲缏宸蜢貏t是系統(tǒng)不確定性的量度，由它可導(dǎo)出系統(tǒng)變形平均可預(yù)報(bào)的時(shí)間尺度。另外，也可根據(jù)監(jiān)測(cè)資料，反演變形體系統(tǒng)的非線性動(dòng)力學(xué)方程。 系統(tǒng)論方法涉及到許多非線性科學(xué)學(xué)科的知識(shí)，如系統(tǒng)論、控制論、信息論、突變論、協(xié)同論、分形、混沌理論、耗散結(jié)構(gòu)等。四、大型特種精密工程測(cè)量 大型特種精密工程建設(shè)和對(duì)測(cè)繪的要求是工程測(cè)量學(xué)發(fā)展的動(dòng)力。 1. 國(guó)內(nèi)覽勝 三峽水利樞紐工程變形監(jiān)測(cè)和庫(kù)區(qū)地殼形變、滑坡、巖崩以及水庫(kù)誘發(fā)地震監(jiān)測(cè)，其規(guī)模之大，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目之多，都堪稱世界之最。隔河巖大壩外部變形觀測(cè)的GPS實(shí)時(shí)持續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置精度達(dá)到了亞毫米。 mm。 mm。 mm，200 m直線段漂移管直線精度達(dá)177。大亞灣核電站控制網(wǎng)精度達(dá)177。 mm。 mm，橋墩點(diǎn)位標(biāo)定精度達(dá)177。高454 m的東方明珠電視塔對(duì)于長(zhǎng)114 m、重300 t的鋼桅桿天線，安裝的垂準(zhǔn)誤差僅177。 km的秦嶺隧道，洞外GPS網(wǎng)的平均點(diǎn)位精度優(yōu)于177。目前輔助隧道已貫通，僅一個(gè)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。以大型粒子加速器為例，德國(guó)漢堡的粒子加速器研究中心，堪稱特種精密工程測(cè)量的歷史博物館。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(zhǎng)達(dá)30 km，100～300 m的磁件相鄰精度要求優(yōu)于177。整個(gè)測(cè)量過(guò)程都是無(wú)接觸自動(dòng)化的。美國(guó)的超導(dǎo)超級(jí)對(duì)撞機(jī)，其直徑達(dá)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。主網(wǎng)和加密網(wǎng)采用GPS測(cè)量，精度優(yōu)于1106 D。大型挖煤機(jī)長(zhǎng)140 m，高65 m,自重8 000 t， m，每天挖煤量可達(dá)10多萬(wàn)噸。 cm。這是GPS，GIS技術(shù)相結(jié)合在大型特種工程中應(yīng)用的一個(gè)典型例子。南非某一核電站的冷卻塔高165 m，直徑163 m。50 mm，在塔高方向上每10 m的相鄰精度優(yōu)于10 mm。為此，要根據(jù)精密測(cè)量資料擬合出實(shí)際的塔壁中心線作為修改設(shè)計(jì)的依據(jù)。對(duì)大量的測(cè)量資料通過(guò)恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理模型使精度提高了一至數(shù)倍，所達(dá)到的相鄰精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了設(shè)計(jì)要求。 瑞士阿爾卑斯山的特長(zhǎng)雙線鐵路隧道哥特哈德長(zhǎng)達(dá)57 km，為該工程特地重新作了國(guó)家大地測(cè)量(LV95)，采用GPS技術(shù)施測(cè)的控制網(wǎng)，平面精度達(dá)177。2 cm。為加快進(jìn)度和避開不良地質(zhì)段，中間設(shè)了3個(gè)豎井，共4個(gè)貫通面，橫向貫通誤差允許值為69～92 mm(較只設(shè)一個(gè)貫通面可縮短工期11年)。 高聳建筑物方面，有人設(shè)想，在21世紀(jì)將建造2 000 m乃至4 000 m的摩天大廈，這不僅是建筑師的夢(mèng)想，也是對(duì)測(cè)量工程師的挑戰(zhàn)。它主要表現(xiàn)在軟硬件的開發(fā)研制上?？粕迪到y(tǒng)是對(duì)電子全站儀實(shí)現(xiàn)在線控制數(shù)據(jù)采集。另外，在微機(jī)上研制了一個(gè)“現(xiàn)代測(cè)量控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理通用軟件包”(稱科傻二)?？粕狄豢捎糜谌我?維工程控制網(wǎng)，國(guó)家及城市等級(jí)網(wǎng)，一、二、三級(jí)導(dǎo)線網(wǎng)以及圖根加密網(wǎng)的在線或離線數(shù)據(jù)采集到網(wǎng)平差，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)外業(yè)數(shù)據(jù)處理的一體化?？粕刀哂腥我饩W(wǎng)形、任意規(guī)模的地面平面、高程控制網(wǎng)的平差功能外，還包含近似坐標(biāo)計(jì)算，稀疏矩陣壓縮存貯，網(wǎng)點(diǎn)優(yōu)化排序，閉合差自動(dòng)計(jì)算，概算，粗差定值計(jì)算和改正，方差分量估計(jì)，貫通誤差影響值估算，工程控制網(wǎng)模擬法優(yōu)化設(shè)計(jì)，控制網(wǎng)數(shù)據(jù)管理，網(wǎng)圖顯繪，成果報(bào)表輸出，以及與掌上電腦、全站儀的數(shù)據(jù)通訊等功能。 基于科傻系統(tǒng)的主要功能，在索佳Powerset 2000電腦型全站儀上，已成功地開發(fā)了全中文版軟件包，這種全站儀通過(guò)軟件開發(fā)，功能得到大大增強(qiáng)，故稱為全能型全站儀。該軟件包也通過(guò)了鐵道部的鑒定，將在整個(gè)鐵路系統(tǒng)的測(cè)量單位推廣應(yīng)用。同時(shí)，可將科傻系統(tǒng)移植應(yīng)用到不同型號(hào)的電腦型全站儀上和商品化掌上電腦上，進(jìn)一步擴(kuò)大用戶。若再開發(fā)與GPS網(wǎng)平差和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位軟件的集成軟件包，并研制開發(fā)相應(yīng)的軟件，可望大大改變目前工程測(cè)量領(lǐng)域的面貌 ?？萍奸_發(fā)和成果轉(zhuǎn)化必須有具備以下特點(diǎn)：是真正的轉(zhuǎn)化而不是抄襲，必須有自己的研究成果；有一定特色；既要有通用性也要專業(yè)化；易于擴(kuò)展和維護(hù)，要不斷完善并推陳出新；要有市場(chǎng)觀念、競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)和為用戶服務(wù)的態(tài)度。 3. 工程測(cè)量將從土木工程測(cè)量、3維工業(yè)測(cè)量擴(kuò)展到人體科學(xué)測(cè)量，如人體各器官或部位的顯微測(cè)量和顯微圖像處理 ； 4. 多傳感器的混合測(cè)量系統(tǒng)將得到迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，如GPS接收機(jī)與電子全站儀或測(cè)量機(jī)器人集成，可在大區(qū)域乃至國(guó)家范圍內(nèi)進(jìn)行無(wú)控制網(wǎng)的各種測(cè)量工作。 6. 大型和復(fù)雜結(jié)構(gòu)建筑、設(shè)備的3維測(cè)量、幾何重構(gòu)以及質(zhì)量控制將是工程測(cè)量學(xué)發(fā)展的一個(gè)特點(diǎn)。 綜上所述，工程測(cè)量學(xué)的發(fā)展，主要表現(xiàn)在從1維、2維到3維、4維，從點(diǎn)信息到面信息獲取，從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)，從后處理到實(shí)時(shí)處理，從人眼觀測(cè)操作到機(jī)器人自動(dòng)尋標(biāo)觀測(cè)，從大型特種工程到人體測(cè)量工程，從高空到地面、地下以及水下，從人工量測(cè)到無(wú)接觸遙測(cè)，從周期觀測(cè)到持續(xù)測(cè)量。工程測(cè)量學(xué)的上述發(fā)展將 直接對(duì)改善人們的生活環(huán)境，提高人們的生活質(zhì)量起
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