浅谈精密工程测量2教程.ppt

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)*D 2.FARO三维激光扫描仪 FARO Focus 3D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*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