工程测量的理论方法及其发展趋势

作者:黄明文 来源:推广部 时间:2019-06-04 09:53

工程测量是测绘科学技术在国民经济和国防建设中的直接应用。它是测绘科学与技术的综合应用,计算理论严谨,测量方法严格。在本文中,定义了工程测量。根据工程建设的程序和工程类型,阐述了工程测量的理论和方法的发展。总结和总结了几种常用的理论和方法。

关键词工程测量调整理论工程网络优化设计

1工程测量的定义

在工程建设的设计,施工和管理阶段测量工作的理论,方法和技术称为工程测量。工程测量是测绘科学技术在国民经济和国防建设中的直接应用。它是测绘科学与技术的综合应用。它直接服务于工程建设。其服务和应用包括城市建设,地质,铁路和运输。各种工程建设部门,如房地产管理,水利和电力,能源,航空航天和国防。

1.1根据工程施工过程,根据工程施工过程,工程测量可分为规划设计阶段的测量,施工阶段的测量和完工后的运行管理阶段的测量。

规划和设计阶段的主要措施是提供地形数据。获得地形数据的方法是基于建立的控制测量来执行地面映射或航空摄影测量。

施工阶段测量的主要任务是根据设计准确校准建筑物各部分的平面位置和高程,作为施工和安装的基础。通常,还需要首先建立施工控制网络,然后根据项目的要求进行各种测量工作。

完工后运行管理阶段的测量,包括竣工测量和变形观测和维护维护的测量,以监测项目的安全状态。

1.2根据工程测量提供的工程服务类型分类根据工程测量所服务的工程类型,还可分为建筑工程测量,线路测量,桥梁和隧道测量,矿山测量,城市测量和水利工程测量。此外,大型设备的高精度定位和变形观测称为高精度工程测量;摄影测量技术应用于工程建设,称为工程摄影测量;电子全站仪或地面摄像机用作传感器。电子计算机支持的测量系统称为3D工业测量。无论是工程过程各个阶段的测量工作还是不同项目的测量工作,都要根据误差分析和测量调整理论选择合适的测量方法,并对测量结果进行处理和分析,即:测量数据处理是工程测量的重要内容。

2工程测量中常用的几种方法

2.1测量调整理论最小二乘法广泛用于测量调整。最小二乘配置包括调整,过滤和估计。具有约束的条件调整模型称为广义调整模型,它是各种经典和现代调整模型的统一模型。测量误差的主要理论是模型误差的研究。主要包括调整中的功能模型误差,随机模型误差的识别或诊断;模型误差对参数估计的影响,对参数和残差统计特性的影响;病态方程与控制网络的关系及其观测计划设计。由于需要对变形监测网络的参考点进行稳定性检查,导致了自由网络调整和准静态调整的产生和发展。对观测总误差的研究促进了控制网络的可靠性理论,以及变形监测可区分性理论和变形监测网络粗差的研究与开发。对于观测值的总误差的客观现实,出现稳健估计(或抗差估计);对于正规方程的系数矩阵是病态的可能性,开发了偏差估计。与最小二乘估计相反,稳健估计和偏差估计被称为非最小二乘估计。2.2工程控制网络优化设计理论与方法网络优化设计方法有两种分析方法和仿真方法。该分析方法基于优化设计理论构建目标函数和约束,并求解目标函数的最大值或最小值。通常,网络的质量指标被视为目标函数或约束。网络质量指标主要包括准确性,可靠性和网络建设成本。变形监测网络还包括网络的灵敏度或可区分性。对于网络的调整模型,根据固定参数和待确定的参数,将网络的优化设计分为零,一,二,三类优化设计,涉及网络的参考设计,网格,观察价值准确性和观察计划的设计。在工程测量中,施工控制网络,安装控制网络和变形监测网络都需要进行优化。由于采用GPS定位技术和电磁波测距,网络的几何概念与传统的角度测量网络有很大不同。除了特殊的精密控制网络,我们还可以考虑使用专门设计的分析方法来优化网络优化设计的设计方案。其他网络可以通过模拟方法设计。仿真优化设计的软件功能和优化设计的步骤主要是基于设计数据和地图数据来选择地图上的网络,以获得网络点的近似坐标(最好是数字扫描数据并在微型计算机上执行)。基于仪器确定观测精度的模拟观测方案可以进一步模拟观测结果。计算各种质量指标,如网络的准确性,可靠性和灵敏度。精度应包括点精度,相邻点精度,任意两点之间的相对精度,最弱和最弱的边缘精度,边长和方位角精度。此外,可以计算坐标未知的协方差矩阵或部分点坐标的协方差矩阵,协方差矩阵的主成分计算,特征值计算,点误差椭圆,置信椭圆的计算等。 。可靠性包括每次观测的过量观测部分(内部可靠性)和观测的总差异阈值对调整坐标(外部可靠性)的影响。灵敏度包括灵敏度椭圆,给定变形矢量的灵敏度指数和观测值的灵敏度影响系数。将计算出的质量指标与寻求设计的指标进行比较,使其满足设计要求,而不会产生过多的盈余。

通过改变观测的准确性或改变观测方案(增加或减少观测值)或局部改变网格(增加或减少点)直到获得更好的结果来重新进行上述设计计算。 2.3变形观测数据处理

2.3.1几种典型的变形观测数据处理方法基于变形观测数据的变形过程曲线是最简单,最有效的数据处理方法,过程曲线可用于趋势分析。如果对变形观测数据和影响因子进行多元回归分析和逐步回归计算,则可以得到变形与显着性因子之间的函数关系。除物理解释外,它还可用于变形预测。多元回归分析需要多组一致的多组时间序列数据。2.3.2变形的几何分析和物理解释传统的方法将变形观测数据处理分为几何分析和变形的物理解释。几何分析是描述变形的空间和时间特征。主要包括三个步骤:模型初始识别,模型参数估计,模拟统计检验和最优模型选择。周期性观测下变形监测网络的参考网络和相关网络,参考点的稳定性试验以及目标点和位移值的计算是建立变形模型的基础。变形的物理解释是确定变形与变形原因之间的关系,通常采用统计分析和确定函数的方法。统计分析方法包括多元回归分析,灰色系统理论中的相关分析和时间序列频域分析中的动态响应分析。

2.3.3变形分析与预测的系统方法现代系统理论指导下的变形分析与预测是当前研究的方向。可变形体是一个复杂的系统,具有多层高维灰盒或黑盒结构,非线性,开放(耗散),并且具有随机性。该随机性包括不包括外部干扰。除了确定性之外,它还表现出对初始状态的敏感性以及系统长期行为的混乱。此外,它具有自相似性,突变性,自组织性和动态性的特点。

3工程测量的发展前景

3.1测量机器人将作为人工智能的多传感器集成系统进一步发展,其应用范围将进一步扩大,图像,图形和数据处理能力将进一步提高;

3.2在变形观测数据处理和大规模工程建设过程中,将开发基于知识的信息系统,并进一步与大地测量学,地球物理学,工程学和水文地质学以及土木工程相结合,以解决建设和运行过程中的安全问题。各种监测,防灾和环境保护问题。

工程测量的理论方法及其发展趋势

3.3工程测量将从土木工程测量,三维工业测量扩展到人体科学测量,如人体各部位或部位的显微测量和显微图像处理;

工程测量的理论方法及其发展趋势

3.4多传感器混合测量系统将得到迅速发展和广泛应用,如gps接收器和电子全站仪或测量机器人集成,可以在大范围乃至国家无需控制网络的情况下进行各种测量工作。

3.5gps和gis技术将与工程项目紧密结合,在调查,设计和施工管理的整合中发挥重要作用。

3.6大型复杂结构建筑物和设备的三维测量,几何重建和质量控制将是工程测量发展的一个特征。

工程技术的发展不断对测量工作提出新的要求。与此同时,现代科学技术的发展和新的测绘技术为直接服务于经济建设的工程测量带来了严峻的挑战和良好的机遇。特别是全球定位系统(gps),地理信息系统(gis),摄影测量和遥感(rs),数字测绘和地面测量等先进技术的发展,极大地改变了工程测量的手段,方法和理论。 。工程测量领域正在扩展,并正朝着测量数据采集和处理的自动化,实时和数字化方向发展。

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