袁紅起

（青海省第一測繪院青海西寧810001）

淺析精密工程測量和有效運用

袁紅起

（青海省第一測繪院青海西寧810001）

精密工程測量是現(xiàn)代測量工程中研究三維空間中具體幾何實體和抽象幾何實體的精密測繪和精細(xì)設(shè)計的現(xiàn)代測量技術(shù)。本文闡述了精密工程測量的發(fā)展概況和應(yīng)用前景，詳細(xì)論述了精密工程測量的理論基礎(chǔ)和基本技術(shù)方法，并在實例中闡述了精密工程測量在工程中的有效應(yīng)用。

精密工程測量GPS技術(shù)

1　精密工程測量概述及其特點

所謂精密,是精確嚴(yán)密的意思。傳統(tǒng)意義的工程測量是指普通工程測量，如施工中的放樣、監(jiān)測地理變形、測繪山地地形等，而精密工程測量是在現(xiàn)代各種精密測量技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上而逐漸形成的工程測量技術(shù)，它是指以高精度進(jìn)行的工程測量，在測量方案設(shè)計、監(jiān)測等階段利用誤差理論綜合分析，使得整個系統(tǒng)達(dá)到設(shè)計的精度要求。

由于其較高的測量精度要求，特殊工作環(huán)境，必須根據(jù)工程精密工程的具體要求選擇。同時，設(shè)施設(shè)備的要求也很高。因此，有必要加強數(shù)據(jù)的處理，和不同的測量的一般工程特性。在設(shè)置控制網(wǎng)，在上下限控制網(wǎng)絡(luò)選擇的點，精密工程測量中，只選擇一個控制點和一個參考方向，以確保在調(diào)查區(qū)域的測量點的精度。

精密工程測量的最突出的特性是所需的精度很高。這個概念分為絕對精度和相對精度。精密測量的絕對精度概念主要有兩種，一種是指測量相對于它的真值概念的精確度，使用最廣泛的精度指標(biāo)（以下稱為精度）。由于真值是很難找到的，所以在實際應(yīng)用中經(jīng)常用測量值替代。這種絕對精度也有缺點，因為它涉及到觀測值的大小，觀測值的不同會影響絕對精度。另一種是指在相同的基準(zhǔn)下，一點相對于基準(zhǔn)點的準(zhǔn)確度。相對精度概念也有兩種，一種是一個觀測值的精度與該觀測值的比率，較小的比率有較高的相對精度。

另一個重要特點是對測量的可靠性要求很高，測量的首要任務(wù)是保證科學(xué)量制體系的統(tǒng)一，比如測量儀器的審核鑒定，穩(wěn)定的測量標(biāo)志，測量數(shù)據(jù)處理與控制和質(zhì)量檢測監(jiān)督等等。在系統(tǒng)地測量后，必須對工程進(jìn)行可靠性評價，分析其誤差來源和分類，計算其總的不確定度。

2　精密工程測量有效應(yīng)用的主要內(nèi)容

2.1精密工程測量的理論基礎(chǔ)

大地測量學(xué)是精密工程測量的理論基礎(chǔ)。因為所有的測量都涉及的基準(zhǔn)的表面和線，如地球橢球體，大地水平面，經(jīng)緯線，真北方向等。在小范圍內(nèi)的設(shè)計和施工放樣的要求，在更大的范圍內(nèi)應(yīng)用有時要穿過好幾個3度帶，這時就有必要對橢圓面進(jìn)行平面歸化計算。因此局部的坐標(biāo)系設(shè)計和實際工程中基準(zhǔn)的選擇是精密工程測量至關(guān)重要的問題。

2.2精密工程測量的傳感器應(yīng)用

在精密工程測量應(yīng)用中，傳感器的作用是不言而喻的，其在工程的各個方面起到了基準(zhǔn)的作用。在精密工程測量儀器，多傳感器集成的激光跟蹤儀，各種高精度GPS，激光掃描儀，繪圖系統(tǒng)，測量機器人，電子全站儀和各種特殊的測量儀器，以保障精密的制圖技術(shù)。其中，機載激光掃描逐漸成為地面數(shù)據(jù)收集的主要手段。在施工監(jiān)控，道路和橋梁的設(shè)計中，激光掃描儀在不同位置掃描被測對象、建筑監(jiān)測、并轉(zhuǎn)化為CAD制圖，在土木工程，工業(yè)設(shè)計方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

2.3工程控制網(wǎng)的精密測量

工程控制網(wǎng)在許多方面和國家大地測量控制網(wǎng)不同。網(wǎng)的精度優(yōu)化設(shè)計、可靠性和靈敏度計算更加精細(xì),如要求模擬法優(yōu)化設(shè)計精密測量的控制網(wǎng)等。通常工程控制網(wǎng)的長短邊也相差很多,地面觀測條件差，這就要求工程控制網(wǎng)的布設(shè)需要反復(fù)設(shè)計。同時還涉及各種地面邊之間的匹配問題、如GPS邊、地面的邊角測量精度匹配等。在目前情況下，GPS網(wǎng)正逐漸取代地面網(wǎng)，然而對于許多精密工程來說,不能簡單地采用GPS網(wǎng)。地面網(wǎng)和GPS網(wǎng)高精度測量相結(jié)合是目前最新的研究方向。

3　精密工程測量有效應(yīng)用的實例分析

面對現(xiàn)代工業(yè)社會中大量工程建設(shè)的需求，精密工程在社會領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛,精密工程測量技術(shù)越來越成熟,主要表現(xiàn)在以下幾方面：軍事和農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用；建筑工程的測量應(yīng)用；科學(xué)防汛；防災(zāi)監(jiān)測；軋鋼廠切割技術(shù)的應(yīng)用等。此外，精密工程測量還可以運用在大型建筑物的變形監(jiān)測，文物保護(hù)工程以及工程中的質(zhì)量施工管理中。

包含精密工程測量的典型工程非常多,如我國的長江三峽工程、葛洲壩工程和其他大型樞紐工程；還有上海東海大橋、30km長的杭州灣大橋、以及其他特大橋梁工程；18.5km長的秦嶺大隧道以及其他特長隧道工程,上海磁懸浮鐵路、國家大劇院等特種工程,北京的正負(fù)電子對撞機工程,大型大壩變形監(jiān)測工程,滑坡巖崩變形監(jiān)測工程,大型設(shè)備的安裝過程、質(zhì)量控制等都屬于精密工程測量的范疇。例如，由GPS接收機、激光測距儀組成的遠(yuǎn)程位移測量系統(tǒng)可實現(xiàn)無人值守遠(yuǎn)距離遙控實時變形監(jiān)測,可用于活動性滑坡的持續(xù)監(jiān)測預(yù)報。

國外的特種精密測量工程更是不勝枚舉,瑞士的阿爾卑斯山隧道長57km，穿越了阿爾卑斯山，溝通南北歐，減輕了瑞士高速公路的壓力，縮短了德國與意大利之間的距離。歐洲原子核研究中心的大型粒子加速器,環(huán)形正負(fù)電子對撞機LEP,整個工程位于深達(dá)百米的地下環(huán)形隧道中，周長27km，布設(shè)有5000多塊永磁磁鐵。高828米的世界第一高樓（2008年底前）——迪拜塔，共162層，消耗了33萬立方米混凝土、3.9萬噸鋼，造價達(dá)15億美元，更是對精密工程測量的挑戰(zhàn)。為保證迪拜塔在建設(shè)過程中有絕對的穩(wěn)定性，以確保建設(shè)的精度，它的水平方向和垂直方向都有一個全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）進(jìn)行跟蹤定位，并在建設(shè)過程中，在建筑物的各個基準(zhǔn)點有700多個傳感器進(jìn)行實時監(jiān)測。在迪拜塔中，綜合應(yīng)用了GPS、GIS等先進(jìn)測量和數(shù)據(jù)處理技術(shù)，這代表了人類精密工程的先進(jìn)水平，是現(xiàn)代建筑工程中的典范。

4　結(jié)束語

伴隨著測量科技的日益進(jìn)步，一個精密工程測量的初步體系已經(jīng)形成。但在精密工程測量中仍然存在以下幾方面的挑戰(zhàn)：一是，深入研究測量的基礎(chǔ)理論，為精密測量的進(jìn)一步發(fā)展打下深厚的理論基礎(chǔ)。二是，高效合理的數(shù)據(jù)處理方法，實現(xiàn)精密測量的自動化、智能化，從而進(jìn)一步提高測量精度和效率。三是，多學(xué)科結(jié)合的精密工程測量解決方案，這是大型工程中經(jīng)常涉及到的技術(shù)問題，是未來精密測量的熱點方向。

[1]吳翼麟.中國特種精密工程測量的發(fā)展與前景[J].測繪通報,1993,(1).

[2]嚴(yán)伯鐸.中國工程測量技術(shù)的發(fā)展與展望[J].地礦測繪,2005,(4):39-42.

P258[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-7-217-1