精密工程测量及应用分析

精密工程测量及应用分析

张晋恺

靖西市锰矿有限责任公司   533803

摘要：随着各类工程对精密度要求越来越高，精密工程测量受到广泛关注，精密工程测量技术在各大领域得到广泛应用。基于此，本文简单分析精密工程测量发展现状，深入分析其应用要点，以供参考。

关键词：精密工程；动态工程测量；精密仪器

前言：精密工程测量技术是现代工程测量的重要发展方向，涵盖计算机技术、自动化技术、传感技术等。近些年，精密工程测量技术越来越精湛，为工程事业发展提供了充足动力，为保证精密工程测量更高质量开展，正是本文研究的主要内容。

1.精密工程测量的技术发展现状分析

1.1精密测距技术

精密测距技术发展尤为明显。以TS60、S8等全站仪为例，长久以来，最高测距精度稳定在±（1mm+1*10-6*D）左右，如今提高到了±（0.6mm+1*10-6*D），控制网测量、测量时长、变形检测等领域精确度显著提升。如ME5000精密测距仪目前是最高精度的远距离精密测距仪，测距精度达到了±（0.2mm+0.2*10-6*D），配合单棱镜，测量范围在20m到8000m之间，精确度大幅度提高，在动态工程测量、工业领域等成功应用。

1.2超站仪测量技术集成

    工程测量传统原则之一“先控制后碎步，从整体到局部”，随着国内外科研机构的深入研究，借助GNSS全局定位测量、全站仪的碎步测量等技术，基本实现“无标石测量”，很大程度上提高了作业效率。超站仪集成大量应用程序，利用GPS定向点坐标、确定测站点功能，实现无加密控制网作业[1]。

1.3多传感器集成测量技术

    精密工程测量中包含许多种类精密仪器，如激光扫描仪、数字摄影测量、电子水准仪、高精度防震位移传感器等，这些仪器在不同领域发挥着重要作用。随着大型复杂工程发展，各类精密仪器要紧密结合，取长补短，充分发挥自身性能，进而实现多传感器的集成测量，解决工程建设中出现的多种问题。

2.精密工程测量的应用要点

2.1动态工程测量

高铁建设过程需要开展动态工程测量，具体涉及以下三方面内容：第一，高铁控制网的布设。CPⅠ，B级静态测量方式，网点间距约为50km—100km，每隔3km—4km布设一个单点，布设比较困难阶段，点间距需超过1km。CPⅡ，使用全站仪或C级GPS方法，网点间距约为0.8km—1km，相对困难阶段，则不得小于0.6km，线与布设位置间距需为50m—100m。CPⅢ，采用带马自达自动跟踪功能的全站仪，测距精度不低于2mm+2ppm，实际观测3个测回，实际参数与设计目标间的偏差在规定最小值范围内。第二，无砟轨道的安装，数据采集中使用大量精密仪器，如LEICA全站仪测量绝对坐标，TCPS27或RH1200无线调制解调器远程控制操作，GPC棱镜柱置于在高于轨面约60cm处测量，手推式轨检小车，其内部有超高传感器、轨距传感器、里程计、可变轨距等精密仪器，能测出高低、扭曲、水平等方面数据，以此检测轨道是否平顺等。计算软件与精密测量仪器相互配合，完成轨道铺设工作。第三，沉降变形检测方法中，依旧用到许多精密测量仪器，如沉降板要用水准仪，单点沉降计、土压力盒、锚索计、渗压计均用到了阵弦频率检测仪，位移检测桩则使用全站仪[2]。

2.2测量仪器应用

    在各类工程建设中，定位技术的应用极其重要。随着科技发展，定位技术进一步推广使用，GPS系统优势突出，较比其他定位系统，能更好实现高精度测量，主要应用范围如下：第一，GPS在输电线路工程的成功应用，能够对特高压输电线路施工路径进行合理测量，GPS可对测量地区的控制点进行校正，计算出坐标之间转换数据，根据测量仪器提供的塔位的具体坐标位置。辅以RTK技术的定位功能，即可判定出现实的具体位置。若是非干扰工作区，采集数据基本在20mm中，若存在一些干扰源，数据一般在2cm—8cm范围内。RTK则有定线功能，将相关参数传到GPS，设立基准线，以及配合其他操作，可确定更多点位。第二，GPS在航空方面应用，为保证飞机的平稳飞行，空中管制借助GPS提供飞机的位置、航向、速度等重要信息，进行各航线飞机的安排，从而避免飞机发生碰撞事故。飞机上安装GPS系统，主要是飞行中极易受到环境影响，飞越大洋、高山时，或面临大风、暴雨、雷电等极端天气情况，飞机上安装的GPS系统，可帮助飞机避免受到这些因素影响，并与其他飞机保持安全距离。同时GPS系统为飞机提供高效路线，提高工作效率，从而节省燃料和其他花费。飞机在降落或起飞时，地面警告系统会发出相关提示，使飞机安稳着陆或起飞。第三，GPS为电力工程建设提供精准数据，助其顺利建成。电力工程的测量涉及较多内容，如地形测量，水电站基本建立在大河流经阶梯交界处，GPS可对水电站大坝全天候检测，保证水电站在恶劣天气、极差环境中安稳运行。随着GPS技术的升级，大坝变形检测数据越来越精准，现在能提供1*10

-6以上的定位精度。还能减轻工作人员的监测工作负担，GPS接收机自动化程度在不断提高，具有自动收集所需要数据、处理突发问题、必要时报警等功能，提高工作效率，避免发生各类事故。GPS系统也降低了变形分析难度，提供监测点三维位移信息，减小测量人员工作压力，提高工作效率。

2.3智能传感器应用要点

    现代精密仪器中包含各种各样智能传感器，很多智能传感器较为常用，主要如下：第一，环境传感器，其中，气体传感器、温度传感器、湿度传感器等广为应用，家装、工装材料含有有毒气体，气体传感检测器能及时检测出来，以免影响身体健康。湿度传感器可监测农作物生长、检测生活环境湿度，以及大气中水蒸气含量。第二，惯性传感器，电子产品越来越多，智能机器人、智能手表、VR头显等，大都用到了惯性传感器。该传感器能检测到速度、冲击、振动、旋转等数据，并输出大量信息，信息准确，参数误差较小。以智能机器人为例，其运行相当复杂，机器人要做出各种身体姿态，足部惯性传感器，反馈地面信息，机器人会更稳定，无需建模，即可有效控制。手臂区红外传感器免受噪声干扰，能测量周围障碍物，再利用超声波传感器优势，传达的信息结果更加准确。智能机器人安装的定位导航系统，能帮助其到达指定地方。第三，模拟类传感器，医疗领域比较常见。如MEMS传感器，提取人体生理信息，以电信号形式输出，可检测重症患者静脉输液中血压，或用于眼科收视，测量并控制眼内液体的真空度，清除操作中产生的碎屑。烧伤患者使用的压力床，同样用到MEMS传感器，床垫各部位充气后，能减轻患者的疼痛，提高康复能力。MEMS电极还在神经信号检测和神经刺激方面起到重要作用。

2.4典型应用

粒子加速器能实现精准测量，常用于大型科学试验，其作用主要体现在两方面，一方面，建造初期的控制测量和安装测量，可用于各种复杂的设备元件安置，以及设计，目的是实现束流轨道的高度平滑性。另一方面，运行阶段的变形监测，根据发生的不同情况适当调整，保证加速器正常运行。加速器测量范围广，囊括大地测量学、几何量计量等多领域内容。重要元件精准度提高到了0.1mm。粒子加速器控制测量，在隧道挖掘与建设工程发挥很大作用，如建立高精度三维控制网，采用精密全站仪、水准仪等设备，完成平面网和高程网测量，进而确定全网三维坐标，光学经纬仪测角、精密仪器测距、光学水准测高程等。

结束语：综上所述，精密工程测量技术的快速发展，进一步提高了工程测量精准度，能够更好控制工程测量成本，提高人们的生活质量。精密仪器的广泛应用，则减轻工作人员工作量，降低测量误差值。如今，精密工程测量技术还在进一步发展中，新技术和新方法大量应用，各大工程建设能够由此获得更有力支持。

参考文献：

[1]梁武举.高速铁路精密工程测量技术标准的研究与应用[J].河南科技,2017(15):119-120.

[2]陈帅,张维丽.对GPS定位技术在精密工程测量中的应用分析[J].科技创新导报,2017,14(18):61-62.DOI:10.16660.