精密工程重点

⑧选择适宜的观测条件5、跨江、跨海高程传递主要有哪几种方法：(1)水准仪法:对选点的位置要求比较严格,且观测点之间的通视条件要好,且两岸地形特征相同.2)测距三角高程法:对高差的观测环境要求不是很严格,从而布点比较灵活,可靠性好,适合两岸地形特征不同的各种环境使用(3)GPS水准法:GPS测量与精密水准测量相符合,可以达到三、四等水准精度,其误差累积小,省事省力省钱。1、定向分类：平面定向；垂直定向；倾斜定向2、定向方法：直线定向（即求出坐标方位角）、激光定向、陀螺定向、自动导向技术3、激光铅垂仪的应用1）在高层建筑的楼面上设定参考点2)确定塔和烟囱的垂直度3）建立钢结构的铅垂线4）检查与测量挡土墙的倾斜度5）检查与测量油罐变形6）确定大型机械设备安全的垂直度7）检查与测量升降塔的倾斜度8）检查与测量大坝变形。3、陀螺经纬仪是根据自由陀螺仪(在不受外力作用时，具有三个自由度的陀螺仪)的原理而制成的。4、自由陀螺仪具有以下两个基本特性：1）、定轴性：陀螺轴在不受外力作用时，它的方向始终指向初始恒定方向2）、进动性：陀螺轴在受到外力作用时，将产生非常重要的效应——“进动”。陀螺定向：左端为一可转动的陀螺，右端为一可移动的悬重当调节悬重的位置使杠杆水平时，可以看到陀螺转动后，其轴线的方向始终保持不变，即可验证定轴性。自由陀螺仪原理：当将悬重向左移动一小段距离，即相当于陀螺轴受到一个向下的作用力时，陀螺转动后，杠杆将保持水平，但将在水平面上作逆时针方向的转动；同理，将悬重右移一小段距离，即陀螺轴受到一个向上的作用力时，陀螺转动后，杠杆仍保持水平，但将在水平面上作顺时针方向的转动，这样即可验证自由陀螺仪的进动性。6、陀螺仪定向的作业过程1）、地面已知边上测定仪器常数：假想的陀螺仪轴的稳定位置通常不与地理子午线重合，二者之间的夹角称为仪器常数，一般用△表示。陀螺仪子午线位于地理子午线的东边△为正；反之为负。2)、在定向边上测定陀螺方位角：仪器安置在端点上，可以测出定向边的陀螺方位角αT′。则定向边的地理方位角A3)、求算子午线收敛角7、地理方位角和坐标方位角的关系为8、精密垂准测量的方法：经纬仪法、垂准仪法、精密光电投影法、机械法9、盾构机工作原理：在掘进过程中，激光导向系统按如下流程工作：由系统控制激光全站仪实时测定盾构机棱镜的三维地面坐标；同时发射激光自动照准激光标靶，并自动记录激光水平方位角；标靶内部光栅捕获激光的入射角，间接得到盾构机纵轴水平方位角；利用安装在标靶中相互垂直两立面内的两把测角仪测得盾构机倾角和旋转角。利用以上参数及刀头、盾尾、棱镜中心三者的几何关系，通过空间坐标变换解算刀头、盾尾中心坐标，结合设计隧道中线参数计算盾构机与隧道中线的相对偏差。依据各偏差值拟合改正曲线，由PLC根据修正曲线控制机械装置，调整各油缸杆在不同时刻的伸长量。如此反复，指导盾构机掘进。10、跨河水准测量采用的方式：z字形、平行四边形、大地四边形1、精密定位测量的方法：直角坐标法、极坐标法、角度交会法、距离交会法、距离角度混合交会法、全站仪坐标法、GPS定位、激光跟踪仪定位、激光扫描仪定位及工业测量系统定位等。2、精密定位有以下特点：1）精密定位是为精密工程服务的，确保工程设备的安装定位和运营过程中的安全监测2）定位精度高，一般为毫米级、亚毫米级，甚至更高3）测量环境比较特殊，条件比较差4）定位均需采用高性能、高精度、现代化的测量仪器5）对测量人员要求比较高，不但要有先进的技术和丰富的工作经验，而且还要有较强的责任心和事业心，工作认真负责，以提高作业精度，减少人为因素的影响。3、脉冲式三维激光扫描仪，扫描距离远，精度较差，扫描速度慢相位式三维机光扫描仪，扫描速度快，精度高，但扫描距离短。主要应用：脉冲式：大型测量-测绘、矿山、水力水电、隧道、铁路、地质变形监测、城市规划相位式：密集复杂测量-考古、飞机轮船等工业制造业、管道、石油钻井平台、科研、医学、影视应用选择我们选择地面式三维激光扫描仪是应根据自己实际要求选择脉冲式还是相位式。选择好扫描方式后就要关注参数了1)选择激光发射频率（扫描速度）高的2)选着角度分辨率小的3)抗外界干扰能力强的4、精密准直测量：精密准直测量是研究测定某一方向上的点位相对基准线偏离量的测量方法。这种偏离量是指待定点偏离基准线的垂直距或到基准线所构成的垂直基准面的偏移值，称为偏距或垂距。精密准直测量为大型机械、设备安装检测和大型工程变形监测服务，在正常情况下，偏离值都很小，通常又称为微距测量。由于偏距的方向不同，观测的环境和条件不一样，所以，测量方法也不同。主要有光学测量法、机械测量法和光电测量法等。5、精密准直测量和常规测量相比有以下特点：1）精密准直测量是测定待定点偏移基准线的垂直距离，这种偏移量或变形量在很短时间内可能很小，所以，又称为微距测量。2）微距测量水平实质是反映测量变量的最小分辨率，精度要求高，工作难度大，必须采用精密测量仪器和先进的测量技术3）精密准直测量为大型机械，设备安装、检测，大型工程，精密工程或重点工程变形监测服务，如大坝、百米以上的高楼大厦、电视塔、火箭发射架等。工程造价大、要求高。测量工作责任大、任务重，需确保测量结果准确无误。4）精密准直测量工作的环境也有它的特殊性，在大坝上或高楼旁观测，可能受大风、云雾和大气折光的影响：在室内或地下测量，可能受烟尘、气流和机械振动等影响。6、水平精密准直测量方法很多，小角法、活动觇牌法、机械法和激光准直法。垂直基准线可用光学法、光电法或机械法产生。采用铟瓦尺测距仪Distinvar测距，测距精度可达0.03-0.05mm。7、内部控制网又分为底层控制网和高层微型控制网。8、测量误差总体来说有仪器误差、测量方法误差、测量环境误差和测量人员误差等四个来源。1、三维工业测量：精密设备安装测量即对大型机械和设备根据规定的精度和工艺流程将其安置到设计的位置、轴线、曲面上，同时在设备运转过程中进行必要的监测也校准。这种测量工作成为三维工业测量。2、工业测量系统分类：按硬件一般分为经纬仪交会测量系统、极坐标测量系统（包括全站仪测量系统、激光跟踪测量系统、激光雷达/扫描测量系统）、摄影测量系统、距离交会测量系统和关节式坐标测量机五大类。按其测量原理可分为：极坐标、角度前方交会、距离前方交会和空间支导线等。经纬仪交会测量系统:经纬仪空间角度前方交会测量原理：坐标测量前，首先要确定A、B两台经纬仪在空间的相对位置和姿态，成为系统定向。系统定向完成后，可进行实时坐标测量。A、B两台经纬仪同时观测待测点P，可获得4个角度观测值a1,b1,a2,b2,经过数据处理可得到P点的三维坐标。由于对测量结果进行质量控制，从而保证测量结果的高精度和可靠性。3、核电站建设设备安装测量：在核电站反应堆内的设备安装测量中，最有核电特色的是环形吊车、压力容器、主泵、蒸发器、装卸料机等的安装测量。粗差的统计判别方法：莱因达（3S）准则、格拉布斯准则和狄克逊准则。三维工业测量1.精度测量结果的标准偏差达到对象物体尺寸1/150000以上（例如：对于4米的测量空间可以获得0.027mm的测量精度）三维工业测量精度：对于4m物体，测量精度为0.027mm2.操作流程1）非编码参考点/普通觇标设置于需要测量的位置2）在测量空间中布置编码参考点/编码觇标和定标尺3）利用校正后的相机在不同的视角对测量物体进行拍摄4）软件读入图像并进行全自动计算，计算编码参考点三维坐标、非编码参考点三维坐标、相机位置5）输出测量三维坐标数据和三维显示3.目前，可以实现大尺寸三维坐标测量的方法和系统按照所使用的主要传感器可以分为以下八大类1)三坐标测量机2)经纬仪测量系统3)全站仪测量系统4)激光跟踪测量系统5)激光扫描测量系统6)关节式坐标测量机7)室内GPS8)数字近景工业摄影测量系统4.三维工业测量应用领域1)可以测量出大型物体（几米到几十米）表面的编码点与标志点的三维坐标2)可配合三维扫描仪快速获得高精度的超大物体的三维数据，对大面积曲面的点云信息进行统合，大大提高三维扫描仪的整体点云拼接精度3)可以对被测工件与CAD设计图进行三维几何形状比对，快速方便地进行大型工件的产品外形质量的检测4)可以测量出工件在受力情况下不同时期的形变，可以对飞机、桥梁、汽车等进行三维测量检测、形变检测5)三维位移和变形的测量5.三维工业测量系统的作用1)在对大型或超大型物体进行三维测量的过程中，采用数字近景工业三维摄影测量系统可以非常方便、快速、灵活地进行三维摄影测量2)由于没有传统三座标测量仪的机械行程限制，因此数字近景工业三维摄影测量系统不受被测物体的大小、体积、外形的限制，能够有效减少累积误差，提高整体三维数据的测量精度3)该系统既可以单独使用，也可以与面结构光照相式三维扫描仪系统配合使用，大大提高三维扫描仪的整体点云拼接精度1.三维激光扫描仪测量的数据不仅仅包含X,Y,Z点的信息，还包括R,G,B颜色信息，同时还有物体反射率的信息，这样全面的信息能给人一种物体在电脑里真实再现的感觉2.三维激光扫描仪构成：三维激光扫描仪主要由激光发射器、接收器、时间计数器、马达控制可旋转的滤光镜、控制电路板、微电脑和软件等组成。3.三维激光扫描仪原理:激光脉冲发射器周期地驱动激光二极管发射的激光脉冲，由接收透镜接收目标表面后向反射信号，产生接收信号，利用稳定的石英时钟对发射与接收时间差作计数，最后由微电脑通过软件，按照算法处理原始数据，从中计算出采样点的空间距离;通过传动装置的扫描运动，完成对物体的全方位扫描;然后进行数据整理从而获取目标表面的点云数据。4、三维激光扫描仪应用领域:核电站，文物，考古，建筑业，航天，航空，船舶，制造，军工，军事，石化，医学，水利，能源，电力，交通，机械，影视，教学，科研，汽车，公安，市政建设5.地面式三维激光扫描仪按扫描方式划分有两种1)基于时间-飞行差，又称脉冲式2)基于相位差，又称相位式

6.脉冲式测量原理:由激光发射器发射出的激光经被测量物体的反射后又被测距仪接收，测距仪同时记录激光往返的时间，光速和往返时间的乘积的一半就是测距仪和被测量物体之间的距离，设备记录本身在水平和垂直方向的旋转角度，再通过软件，计算出三维数据。7.相位式测量原理:相位式测量是用无线电波段的频率.对激光束进行幅度调制并测定调制光往返测线一次所产生的相位延迟，再根据调制光的波长换算此相位延迟所代表的距离，即用间接方法测定出光经往返测线所需的时间，设备记录本身在水平和垂直方向的旋转角度，再通过软件，计算出三维数据。8.脉冲激光发射频率:脉冲激光的发射频率即PRR，脉冲重复频率。它表达的是激光器每秒钟所发射的脉冲激光的个数，即赫兹。由于激光是受激发射的光，所以，PRR不是一个恒量，有一个变化的幅度。如我们说：激光脉冲发射频率是5,000赫兹，也就是它可能有时发射4,950赫兹，有时发射5,010赫兹。激光脉冲的发射频率越高，在单位时间内所发射的激光点云的数量越多。一般来讲，为了达到最高的精度，在扫描时，我们要选择设备的最高的激光发射频率和最小的递增角度，使得扫描的激光点云密度达到设备的最大值。目前三维激光扫描仪行业内就把脉冲激光的发射频率即PRR，当做扫描速度参数9.激光扫描的最大距离:激光扫描仪的最大扫描距离与光线的强弱、由此所引起的物体反射率的变化、垂直扫描角度的大小等相关。10.扫描精度:激光发射频率和角度分辨率是影响精度的最关键参数。一般来讲，为了达到最高的精度，在扫描时，我们要选择设备的最高的激光发射频率和最小的角度分辨率，使得扫描的激光点云密度达到设备的最大值。发射频率越高单位时间内发射的激光点就越多，角度分辨率越小激光点间距就越小，从而点云密度就会越高。11.激光的安全等级，如何分类

激光的安全等级是根据激光器所产生的激光对人体的损害程度而分类的CLASSI激光属于低能量级激光设备，它是非常安全的并且可避免所有的静电危险CLASSII激光也属于低能量级激光（功率<1毫瓦），但该激光会损害人的眼睛CLASSIIIA激光是一个连续的激光波，属于中等能量发射装置CLASSIIIB激光属于中等功率的激光器ClassIV激光属于高功率的激光器脉冲式三维激光扫描仪大多是ClassI级激光，比较安全相位式三维激光扫描仪大多是CLASSIIIB级激光12.三维激光扫描仪操控方式大体可以分为三种1)数据线连接PC2)无线遥控（笔记本、PDA）3)集成控制面板6.三维激光扫描应用1)文物保护2)工业应用3)地形测绘4)隧道验收5)桥梁改建6)建筑测量7)电力设施8)大型制造轨道控制网CPⅢ测量1.高速铁路精密工程平面控制网布网等级框架平面控制网（CP0）、基础平面控制网（CPI）、线路平面控制网（CPII）、轨道控制网（CPIII）2.轨道控制网CPⅢ定义：3：沿线路布设的平面、高程控制网，平面起闭于基础平面控制网（CPⅠ）或线路平面控制网（CPⅡ）高程起闭于线路水准基点，一般在线下工程施工完成并通过沉降变形评估后进行施测，为轨道施工和运营维护的基准。CPⅢ网按自由设站边角交会方法测量。4、CPIII测量原理:边角后方交汇5、CPⅢ平面网要求；CPⅢ平面网可根据施工需要分段测量，分段测量的区段长度不宜小于4km，区段间重复观测不应少于6对CPⅢ点。6、轨道控制网（CPⅢ）点的实际空间物理位置的反射目标，由反射棱镜、预埋件和连接件等组成。7.CPⅢ自由设站定义：CPⅢ自由设站采用自由设站边角交会的方法，它是在线路中线附近架设全站仪，测量线路两侧多对轨道控制网CPIII点的方向和距离，并联测就近的CPI或CPII，以获取轨道控制网CPIII平面坐标和高程位置的测量方法。8.CPⅢ高程控制网测量网形（1）往返水准路线（2）矩形法（3）自由设站三角高程法9.联测CPI、CPⅡ采用的网形优先顺序（1）当采用在自由设站置镜观测CPⅠ、CPⅡ控制点时，应在2个或以上连续的自由测站上观测CPⅠ、CPⅡ控制点（2）当采用在CPⅠ、CPⅡ控制点置镜观测CPⅢ点，应在CPⅠ、CPⅡ控制点置镜观测三个以上CPⅢ控制点客运专线无砟轨道CPⅢ精密控制网测量1.三网合一“三网”是指勘测设计控制网、工程施工控制网、运营维护控制网，时速200公里及以上铁路的“三网”应建立统一的平面、高程控制基准，即“三网合一”2.CPⅢ测量保证精度的措施：1测距短2.自由建站3.多测回测量4.考虑气压改正5.边角数据同时采集6.1″全站仪3.CPⅢ精密控制网测量程序：测量前期准备、测量作业、评估验收三个阶段4.CPⅠ、CPⅡ平面及高程控制网点复测线下精密控制网平面复测易采用GPS测量。5.GPS测量网形设计：GPS网以CPⅠ对点作为联结边，采用边联式构网，控制网以大地四边形为基本图形组成带状网。每个控制点至少有3个以上的基线方向。高程复测按二等水准测量的方法进行测量，复测相邻水准点间的高差。高程复测限差要求应满足6（L为测段长度，单位为km）与相邻管段的衔接测量：复测时，向相邻区段延伸进行搭接测量，高程至少搭接测量一个公共点。6.CPⅢ控制点编号CPⅢ控制点应按线路里程递增方向统一编号，编号一般为六位数，前三位数字表示里程公里数，第四位表示CPⅢ点代码，后二位数字表示点号，线路左侧为奇数01、03、05…，线路右侧为偶奇数02、04、06…。如“880305”代表在DK880＋000～DK880＋999.99里程范围内第5个CPⅢ点的编号，05表示CPⅢ点在线路左侧，第四位3是CPⅢ点代码。7.CPⅢ控制网观测CPⅢ控制网水平方向应采用全圆方向观测法进行观测。CPⅢ平面控制网的距离测量，应采用以下的多测回距离观测法：盘左和盘右分别对同一个CPⅢ点进行距离测量，把盘左和盘右距离测量的平均值作为一测回的距离测量值；每个CPⅢ点距离测量的测回数应与水平方向相同，各测回测量的距离较差应≤1.0mm。在全圆方向观测的同时，对CPⅢ点进行距离测量。高速铁路精密工程测量技术1.客运专线铁路精密工程测量的内容1线路平面高程控制测量2线下工程施工测量3轨道施工测量4运营维护测量2.三网的含义勘测控制网:CPⅠ、CPⅡ、水准基点；施工控制网CPⅠ、CPⅡ、水准基点、CPⅢ；运营维护控制网：CPⅢ、加密维护基桩3.“三网合一”的内容和要求1）勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网坐标高程系统的统一；2）勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网起算基准的统一；3）线下工程施工控制网与轨道施工控制网、运营维护控制网的坐标高程系统和起算基准的统一；4