淺談精密工程測量2

淺談精密工程測量鄭應(yīng)新指導(dǎo)老師：黃張?jiān)：雍４髮W(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院.精密工程測量的簡述一.概念以毫米級或更高精度以及相對精度高于1ppm進(jìn)行的工程測量。二.研究內(nèi)容及研究對象主要研究內(nèi)容：精密工程測量的理論、設(shè)計(jì)與方法精密工程控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論與方法精密工程測量內(nèi)外業(yè)一體化及數(shù)據(jù)處理自動化變形分析預(yù)報(bào)模型工程災(zāi)害預(yù)警模型、災(zāi)害仿真系統(tǒng)研究三維工業(yè)測量研究對象：大型特種工程測量（大型隧道工程（地鐵、沉管、頂管）、特大型橋梁工程（塔柱、梁、索）、巨型射電天文望遠(yuǎn)鏡））三維工業(yè)測量（超高型建筑物（電視塔、大型煙囪，摩天大樓）、鋼構(gòu)件建筑）大型設(shè)備安裝檢測（高能粒子加速器工程、核電站的建立）變形觀測（模擬地震振動臺、大型水壩，深基坑工程）質(zhì)量控制測量軍事領(lǐng)域測量（天宮一號和神舟八號的對接）三.幾種精密工程測量儀器瑞士徠卡TS30高精度全站儀角度測量：精度0.5“(0.15mgon),1”(0.3mgon)且是絕對編碼，連續(xù)，四重角度探測距離測量(棱鏡)：測程3500m，精密0.6mm+1mm*10^(-6)*D

標(biāo)準(zhǔn)1mm+1mm*10^(-6)*D距離測量（無棱鏡）：測程1000m

精度2mm+2mm*10^(-6)*D2.FARO三維激光掃描儀

FAROFocus3D特點(diǎn)：世界上速度最快的大空間三維激光掃描儀重量：5kg掃描范圍：153-154m速度：122,000/244,000/488,000/976,000個點(diǎn)/秒精度：25米內(nèi)的系統(tǒng)距離誤差不大于±2mm垂直視野：305°水平視野：360°垂直步長：0.009°水平步長：0.009°（360°含40,960三維像素）

.地面沉降的研究與探討導(dǎo)語城市地下設(shè)施、公路、鐵路遭受不同程度的破壞，影響城市間的交通運(yùn)輸；地面沉降會使城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)的排水口處的標(biāo)高低于河水位，失去排水功能，易使地面標(biāo)高降低地區(qū)在雨天常常積水；地面沉降會使沿海城市的防汛堤墻高程降低，海平面相對抬升，容易造成海水入侵，大大降低沿海城市的防汛能力。一.地面沉降監(jiān)測技術(shù)發(fā)展1.我國的沉降區(qū)域地面沉降主要是由于不合理開采地下水引發(fā)的一種區(qū)域性的緩變地質(zhì)災(zāi)害，成災(zāi)慢，但損失大，不易治理。同時，在上述三大地區(qū)由于地面沉降還伴發(fā)了地裂縫災(zāi)害。

地面沉降一直是困擾我國中、東部許多城市建設(shè)和發(fā)展的地質(zhì)災(zāi)害，主要發(fā)生在三角洲和濱海平原、沖洪積平原、內(nèi)陸盆地等。近幾年長江三角洲、華北平原及汾渭地塹地區(qū)尤為嚴(yán)重。其年均總損失自新中國成立以來達(dá)到90~100億元累計(jì)達(dá)4500-5000億元。2.地面沉降的監(jiān)測技術(shù)及監(jiān)控模型（1）監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展

最初的沉降監(jiān)測技術(shù)是水準(zhǔn)測量、三角高程測量數(shù)字?jǐn)z影測量，緊接著出現(xiàn)了GPS技術(shù)、INSAR技術(shù)、二者的融合及三維激光掃描技術(shù)。之所以出現(xiàn)GPS與Insar技術(shù)的融合，是因?yàn)镚PS的高時間分辨率和Insar的高空間分辨率，這樣得到的地面沉降區(qū)域就可以更加準(zhǔn)確.（2）監(jiān)測模型的發(fā)展根據(jù)地面沉降中的確定性因素和隨機(jī)性因素可以分為確定性模型和隨機(jī)模型。其中確定性模型又可以根據(jù)土力學(xué)的知識分為滲流模型和土體變形模型。近些年，由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及生物遺傳算法的發(fā)展，出現(xiàn)了人工智能模型。二.地面沉降數(shù)據(jù)預(yù)測沉降分為均勻沉降和不均勻沉降。不均勻沉降可能會導(dǎo)致地面上的建構(gòu)筑物產(chǎn)生危害。目前，沉降量大小的確定可以根據(jù)不規(guī)則三角網(wǎng)（TIN）作差法，也可通過insar得到的數(shù)據(jù)與已經(jīng)確定的DEM作差得到等方法。而沉降趨勢的預(yù)測有回歸分析、灰色理論、指數(shù)平滑及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。.三維激光掃描技術(shù)的簡介

導(dǎo)語三維激光技術(shù)是繼GPS后又一次技術(shù)革命，利用三維激光掃描儀可以快速高效的獲取均勻且高密度的點(diǎn)云，它采用非接觸式測量方式直接得到物體表面的三維坐標(biāo)信息10因此三維激光掃描技術(shù)又稱為“實(shí)景復(fù)制技術(shù)?！迸c傳統(tǒng)的測量技術(shù)相比，三維激光掃描技術(shù)主要是面向逆向工程建模和重構(gòu)。此外傳統(tǒng)的測量技術(shù)只是單點(diǎn)測量，難以滿足建模對三維點(diǎn)數(shù)量的要求。隨著數(shù)字的城市的發(fā)展，地面上的物體也應(yīng)以三維立體形式存儲，這就要對物體進(jìn)行三維建模，而利用傳統(tǒng)的測量技術(shù)所建立的模型精度較低，不利于政府工作人員的規(guī)劃和管理。1.三維激光掃描的工作原理

三維激光掃描工作原理：三維激光掃描儀發(fā)射器發(fā)出一個激光脈沖信號，經(jīng)物體表面漫反射后，沿幾乎相同的路徑反向傳回到接收器，可以計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)P與掃描儀距離S，控制編碼器同步測量每個激光脈沖橫向掃描角度觀測值α和縱向掃描角度觀測值θ

。三維激光掃描測量一般為儀器自定義坐標(biāo)系。X軸在橫向掃描面內(nèi)，Y軸在橫向掃描面與X軸垂直，Z軸與橫向掃描面垂直。獲得P的坐標(biāo)（如下圖所示）2.三維激光點(diǎn)云的建模步驟：步驟：去噪——簡化——配準(zhǔn)——數(shù)據(jù)分割與融合——建模——可視化3.地面三維激光掃描儀的用途：城市三維可視化模型的建立復(fù)雜工業(yè)設(shè)備的測量與建模建筑與文物保護(hù)地形和礦山測量.森林和農(nóng)業(yè)資源調(diào)查.變形監(jiān)測土方和體積測量

關(guān)于沉降趨勢預(yù)測的幾個問題Q1：目前大部分沉降趨勢的預(yù)測模型是靜態(tài)的,如何實(shí)現(xiàn)趨勢變