精密工程测量与变形观测：第01章变形监测绪论

精密工程测量与变形观测

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专业：测绘工程课程性质学科领域（GB/T13475-92）一级学科二级学科课程性质专业分类课程研究领域、任务由于发展空间科学、进行大型特种精密科学实验以及各种现代化建设的需要，工程建筑物的规模越来越大，建筑物的结构和内部设施也越来越复杂。为这些规模巨大、结构复杂、设备精尖的大型工程和工业建设项目提供测量保障和质量控制的过程中，经典的测量方法不能满足要求，就需要采用新的测量手段、仪器设备、数据处理方法来实现，在这种情况下，精密工程测量也就应运而生了。大型精密工程主要包括高能粒子加速器、大型核电站、高速磁浮铁路、大型射电天文望远镜、大型桥梁隧道工程、超高层建筑物以及长距离道轨和传送带装置等。大跨径桥大跨径桥大跨径斜拉桥的跨度大跨径桥梁的塔高西堠门大桥苏通大桥杭州湾大桥青岛海湾大桥输水隧道粒子加速器天文望远镜超高层建筑课程性质国际测量师联合会FIG工程测量委员会工作组设置的变化课程性质和任务课程性质：精密工程测量是工程测量学的一个分支部分，代表着工程测量学的发展方向，现在没有构成一门独立的学科，未来也不大可能从工程测量学中分离出来，因为精密工程测量和普通工程测量的界限并不清晰，它们是一种延续和转化的关系，随着时间的推移，精密工程测量的知识应用到普通工程测量学中，同时精密工程测量又会有新的发展方向。任务：解决各种大型、特种精密工程测量提出的极高的测量精度要求。课程目的《精密工程测量与变形观测》是测绘工程专业的一门技术专业课，其任务是通过本课程的教与学，掌握精密工程测量和建筑物变形监测及其数据处理的基本理论、方法和技能，了解精密工程测量、变形观测及其数据处理的基本知识，使同学们毕业后能够胜任这一方面的工作，并能在该方向进行深入的研究。本课程实际上包含精密工程测量与变形观测两部分内容，变形观测是精密工程测量的一个应用方向，精密工程测量的理论与方法都适用于变形观测，但变形观测又有其自身的特点。精密工程测量定义定义：“精密工程测量规范GB/T15314-94”：精密工程测量是工程测量的现代发展和延伸，它以绝对测量精度达到毫米量级，或相对测量精度达到1×10-5，以先进的测量方法、仪器和设备，在特定条件下进行的测量工作。在这个定义中，争议最大的是相对测量精度10-5，许多知名专家和教授把相对测量精度达到10-6以上作为精密工程测量的范围。精密工程测量的特点1．测量精度要求极高2．非传统的测量方法和专用仪器设备3．合理的数据处理方法4．测量过程的自动化测量精度要求极高序号加速器名称周长(km)磁铁体安置就位的精度要求建成年代径向（mm）高程（mm）1吉木布列得(美)0.20.500.1519562埃列温(前苏联)0.20.200.2019633质子同步加速器(欧)0.60.250.2519594谢尔普霍夫(前苏联)1.40.200.2019655超级质子同步加速器(欧)7.90.200.2019766大型电子对撞机(欧)27.00.200.2019887同步超导加速器(前苏联)28.00.200.2019958超导超级质子对撞机(美)83.70.200.201996测量精度要求极高京沪高铁1200km的GPS长基线，边长中误差要求控制在±4mm以内，相对中误差达10-9。非传统的测量方法和专用仪器设备非传统的测量方法和专用仪器设备1.引张线测量精度可达±0.03mm2.铟瓦杆尺、线尺测量精度可达±0.02mm3.双色电磁波测距仪Georam、TerrameterDLM2测距精度±0.1mm＋0.1ppm4.液体静力水准测量系统（±0.01mm）合理的数据处理方法观测误差的分布并非完全正态，有一部分误差5％～10％会出现异常（粗差）。如果这部分粗差数据参与假定的平差模型（正态分布模型）中处理时，平差结果会出现失真或歪曲。在精密工程测量中，粗差的影响将会更为显著和致命。因此如何准确地判定粗差并把他们剔除出观测数据，是必须解决的问题。另外在安全监测中，异常值的准确判定是十分重要的。如果把正常变形值判定为异常，将会引起不必要的虚惊，反之，如果把异常值误判为正常，则危险和隐患得不到及时发现和处理。测量过程的自动化（1）为了保证大型工艺设备的正常运转，在运营期要经常进行工艺设备的检查和调校，在调校时不能关闭整个设备；（2）条件复杂下不允许进行长时间观测，如高温、高压、带电、辐射、台风、滑坡；（3）数据量大，人工观测无法完成任务；（4）需要进行连续不停的观测；这就要求使用精度高、速度快、能遥测和自动控制的测量仪器和方法，即实现用仪器和自动装置来代替人进行工作的测量自动化。测量自动化是目前精密工程测量的一个重要研究内容。

参考书1．华锡生，黄腾．精密工程测量技术及应用．南京：河海大学出版社，20022．张正禄，吴栋材，杨仁．精密工程测量．北京：测绘出版社，19923．吴翼麟，孔祥元．特种精密工程测量．