浅谈精密工程测量2

浅谈精密工程测量郑应新指导老师：黄张裕河海大学地球科学与工程学院.精密工程测量的简述一.概念以毫米级或更高精度以及相对精度高于1ppm进行的工程测量。二.研究内容及研究对象主要研究内容：精密工程测量的理论、设计与方法精密工程控制网优化设计理论与方法精密工程测量内外业一体化及数据处理自动化变形分析预报模型工程灾害预警模型、灾害仿真系统研究三维工业测量研究对象：大型特种工程测量（大型隧道工程（地铁、沉管、顶管）、特大型桥梁工程（塔柱、梁、索）、巨型射电天文望远镜））三维工业测量（超高型建筑物（电视塔、大型烟囱，摩天大楼）、钢构件建筑）大型设备安装检测（高能粒子加速器工程、核电站的建立）变形观测（模拟地震振动台、大型水坝，深基坑工程）质量控制测量军事领域测量（天宫一号和神舟八号的对接）三.几种精密工程测量仪器瑞士徕卡TS30高精度全站仪角度测量：精度0.5“(0.15mgon),1”(0.3mgon)且是绝对编码，连续，四重角度探测距离测量(棱镜)：测程3500m，精密0.6mm+1mm*10^(-6)*D

标准1mm+1mm*10^(-6)*D距离测量（无棱镜）：测程1000m

精度2mm+2mm*10^(-6)*D2.FARO三维激光扫描仪

FAROFocus3D特点：世界上速度最快的大空间三维激光扫描仪重量：5kg扫描范围：153-154m速度：122,000/244,000/488,000/976,000个点/秒精度：25米内的系统距离误差不大于±2mm垂直视野：305°水平视野：360°垂直步长：0.009°水平步长：0.009°（360°含40,960三维像素）

.地面沉降的研究与探讨导语城市地下设施、公路、铁路遭受不同程度的破坏，影响城市间的交通运输；地面沉降会使城镇排水系统的排水口处的标高低于河水位，失去排水功能，易使地面标高降低地区在雨天常常积水；地面沉降会使沿海城市的防汛堤墙高程降低，海平面相对抬升，容易造成海水入侵，大大降低沿海城市的防汛能力。一.地面沉降监测技术发展1.我国的沉降区域地面沉降主要是由于不合理开采地下水引发的一种区域性的缓变地质灾害，成灾慢，但损失大，不易治理。同时，在上述三大地区由于地面沉降还伴发了地裂缝灾害。

地面沉降一直是困扰我国中、东部许多城市建设和发展的地质灾害，主要发生在三角洲和滨海平原、冲洪积平原、内陆盆地等。近几年长江三角洲、华北平原及汾渭地堑地区尤为严重。其年均总损失自新中国成立以来达到90~100亿元累计达4500-5000亿元。2.地面沉降的监测技术及监控模型（1）监测技术的发展

最初的沉降监测技术是水准测量、三角高程测量数字摄影测量，紧接着出现了GPS技术、INSAR技术、二者的融合及三维激光扫描技术。之所以出现GPS与Insar技术的融合，是因为GPS的高时间分辨率和Insar的高空间分辨率，这样得到的地面沉降区域就可以更加准确.（2）监测模型的发展根据地面沉降中的确定性因素和随机性因素可以分为确定性模型和随机模型。其中确定性模型又可以根据土力学的知识分为渗流模型和土体变形模型。近些年，由于神经网络以及生物遗传算法的发展，出现了人工智能模型。二.地面沉降数据预测沉降分为均匀沉降和不均匀沉降。不均匀沉降可能会导致地面上的建构筑物产生危害。目前，沉降量大小的确定可以根据不规则三角网（TIN）作差法，也可通过insar得到的数据与已经确定的DEM作差得到等方法。而沉降趋势的预测有回归分析、灰色理论、指数平滑及人工神经网络等。.三维激光扫描技术的简介

导语三维激光技术是继GPS后又一次技术革命，利用三维激光扫描仪可以快速高效的获取均匀且高密度的点云，它采用非接触式测量方式直接得到物体表面的三维坐标信息10因此三维激光扫描技术又称为“实景复制技术。”与传统的测量技术相比，三维激光扫描技术主要是面向逆向工程建模和重构。此外传统的测量技术只是单点测量，难以满足建模对三维点数量的要求。随着数字的城市的发展，地面上的物体也应以三维立体形式存储，这就要对物体进行三维建模，而利用传统的测量技术所建立的模型精度较低，不利于政府工作人员的规划和管理。1.三维激光扫描的工作原理

三维激光扫描工作原理：三维激光扫描仪发射器发出一个激光脉冲信号，经物体表面漫反射后，沿几乎相同的路径反向传回到接收器，可以计算目标点P与扫描仪距离S，控制编码器同步测量每个激光脉冲横向扫描角度观测值α和纵向扫描角度观测值θ

。三维激光扫描测量一般为仪器自定义坐标系。X轴在横向扫描面内，Y轴在横向扫描面与X轴垂直，Z轴与横向扫描面垂直。获得P的坐标（如下图所示）2.三维激光点云的建模步骤：步骤：去噪——简化——配准——数据分割与融合——建模——可视化3.地面三维激光扫描仪的用途：城市三维可视化模型的建立复杂工业设备的测量与建模建筑与文物保护地形和矿山测量.森林和农业资源调查.变形监测土方和体积测量

关于沉降趋势预测的几个问题Q1：目前大部分沉降趋势的预测模型是静态的,如何实现趋势变