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我國工程測量技術的發展現狀和展望

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我國工程測量技術的發展現狀和展望

發布日期:2018-06-01 作者: 點擊:

貴州測繪儀器淺談我國工程測量技術的發展現狀和展望


工程測量學科是一門應用學科,它是直接為國民經濟建設和國防建設服務,緊密與生產實踐相結合的學科,是測繪學中最活躍的一個分支學科。工程測量有著悠久的曆史,近20年來,隨著測繪科技的飛速發展,工程測量的技術麵貌發生了深刻的變化,並取得很大的成就。主要原因有:一是科學技術的新成就,電子計算機技術、微電子技術、激光技術、空間技術等新技術的發展與應用,以及測繪科技本身的進步,為工程測量技術進步提供新的方法和手段;二是改革開放以來,城市建設不斷擴大,各種大型建築物和構築物的建設工程、特種精密建設工程等不斷增多,對工程測量不斷提出新的任務、新課題和新要求,使工程測量的服務領域不斷拓寬,有力地推動和促進工程測量事業的進步與發展。隨著傳統測繪技術向數字化測繪技術轉化,麵向21世紀的我國工程測量技術的發展趨勢和方向是:測量數據采集和處理的自動化、實時化、數字化;測量數據管理的科學化、標準化、規格化;測量數據傳播與應用的網絡化、多樣化、社會化。GPS技術、RS技術、GIS技術、數字化測繪技術以及先進地麵測量儀器等將廣泛應用於工程測量中,並發揮其主導作用。


工程測量是具有悠久曆史的既古老又年輕的應用科學和技術,它研究和服務範圍貫穿在現代工程建設和國防建設的規劃和運營的整個過程中。隨著當代科學技術的進步,尤其是微電子技術、激光技術、計算機技術、空間技術、網絡和通信技術的飛速發展和應用,極大地推動了整個測繪科學技術的發展,從理論體係到應用範圍都發生了巨大的變化和進步,亦為工程測量學科的理論和技術的發展提供了堅實的基礎。


改革開放以來,大規模的經濟建設和國防建設的發展,城市化建設進程的加快,各種高、大、重、深、特的工程建設不斷增多,這些都向工程測量提出了新的任務和更高的要求,有力地推動了工程測量科學和技術的迅速發展。近年來,工程測量學科發展的特點是:首先,新型和先進的測量儀器和裝備的出現、新技術和新工藝的研究,及時在各領域的工程中得以迅速引進和推廣應用。諸如自動跟蹤全站儀、電子數字水準儀,AH1 定位技術,數字測圖技術,數字攝影、計量技術,精密工程和工業自動化測量技術,根本性的改變了工程測量的麵貌,提高了作業效率和測量精度,取得了較好的社會效益和經濟效益。其次,隨著當代科學的發展和廣泛應用,諸如現代電子學、光學、激光技術、航天技術、精密機械、工程數學、計算機和計算技術的發展和應用,推動了測繪科學技術的進步和發展,促使了工程測量與大地測量、攝影測量、地圖製圖等學科及其他學科之間的界限越來越模糊,形成了相互交叉、相互滲透、相互促進的態勢。


再者,綜合上述可以看出,當前工程測量的範圍越來越廣,現代的工程測量不僅研究與傳統的工程建設有關的測量理論和方法,而且還要延伸到涉及其他有關領域的研究和應用,諸如國防工業建設、特種工業精密安裝、環境和文物保護以及有關的科學研究等各個領域的測量應用原理和方法,其服務範圍涉及到地麵、地下、水域、空間、民用和軍用等,其服務的行業包括城建、建工、交通、礦山、土地地籍與房產、航天航空,水電等各類工業(廠)以及醫學、公安和國防等。它貫穿於工程建設的規劃( 選址)、勘察、設計、施工、安裝與運營管理等全過程,其中包括規劃(選址)測量、控製定位( 線)測量、施工放樣測量及設備安裝(精密)定位測量、變形監測和分析以及精密工業測量等,促使工程測量的應用範圍越來越廣,並推動了工程測量事業的進步和發展。


1.貴州測繪儀器淺談工程測量發展的幾個主要方麵


1.1先進的測量儀器在工程測量中的廣泛應用


先進的測量儀器在工程測量中的廣泛應用,使野外數據采集手段向現代化、自動化、數字化、一體化方向發展。自20世紀80年代以來,許多先進測量儀器陸續出現,並且很快在工程測量各個領域得以引進與應用,為工程測量提供了先進的工具和手段,如光電測距儀,精密激光測距儀,數字水準儀以及由電子經緯儀,光電測距儀與數據記錄裝置集成的全站儀和電子數字水準儀等的出現,並成為城市和各類工程測量、施工( 竣工)測量、地籍(房產)測量以及各類線路測量( 地上,地下,架空)、礦山測量等領域的常規使用儀器,給工程測量帶來了巨大的變化,改變了傳統的工程測量作業方式。諸如傳統的三角網已基本上被測距導線網、測邊測角網和GPS 網所代替;在地形起伏地區傳統的三、四等水準測量正被光電測距三角高程測量所代替;測距儀的自動跟蹤裝置和連續顯示放樣值為工程施工帶來了方便和安全;電子速測儀的應用為細部測量提供了極大的方便,實現了無需預先布設測圖控製點的地形測量和工程放樣工作。電子經緯儀和全站儀在工程建設的各個測量領域得以廣泛普及和應用,是地麵測量技術進步的重要標誌之一。測量結果自動記錄數據、自動傳輸到計算機上,利用“ 人機交互”方式進行測量數據處理和圖形編輯,實現測圖工作向數字化、自動化方向發展。而國外的徠卡公司,索佳公司和蔡司公司已先後推出了TCRA 全自動全站儀和TCA全自動跟蹤全站儀(已有TC(R)302 中文版全站儀),以及Powersat-R係列無目標全站儀和Eltas係列馬達驅動自動跟蹤全站儀等,能對一係列目標實現自動測量,即所謂“測地機器人”。這類儀器已在精密工程測量和大型工程變形監測以及工業自動測量中得以應用。激光水準儀、全自動數字水準儀、記錄式精密補償水準儀以及電子數字水準儀等的出現,使幾何水準測量實現了自動安平,自動讀數記錄,自動檢核測量數據等功能。它具有速度快、精度高、使用方便、勞動強度低和實現內、外業一體化的優點,使工程幾何水準測量向自動化、數字化邁進。這些儀器已被廣泛用於施工放樣、精密水準測量、大型工程和精密工程的變形監測以及工業自動化測量等領域。還有專門用於施工與安裝測量的高精度激光掃平儀,激光準直儀,激光鉛直儀或稱天頂天底準直儀,亦已廣泛應用於高層( 聳)建(構)築物施工、深豎井及高( 超高)煙囪、電視塔或高塔架的鉛直定位測量與變形監控或豎直軸線的投測,以及高精度的設備安裝放線控製等各類工程測量與監測,保證了工程的質量和安全。此外,陀螺經緯儀、陀螺全站儀和激光斷麵儀是用於礦山和隧道建設中的一種專用工程測量儀器,它能提高測量精度,便於操作使用,提高作業效率,減輕勞動強度,做到測量工程自動化和觀測結果自動顯示( 激光斷麵儀能自動繪製並顯示所測斷麵)。該類儀器已在礦山和隧道工程,地下工程以及地下跟蹤控製測量中得以廣泛應用。在地下管線測量中,廣泛使用的測繪儀器有美國,英國等國外產品以及國產GX等不同係列的金屬地下管線探測儀,還有加拿大生產的地下非金屬管線探測裝置等。這些儀器具有無損性,高分辨率,高效率及抗幹擾性強等特點。在地下管線的測量中,利用這類儀器和裝置不僅可以提高定位精度,而且無需進行現場開挖,從而可以減輕勞動強度,提高工作效率。


1.2 貴州測繪儀器告訴你數字化測繪技術在測繪工程領域中的廣泛應用


數字化測繪技術已在測繪工程領域得以廣泛應用,使大比例尺測圖技術向數字化、信息化發展。大比例尺地形測繪和工程圖測繪,曆來是城市與工程測量的重要內容和任務。利用傳統的方法工作存在勞動強度大、質量控製難、功效低等缺點。隨著中國城市化和工程建設規模的不斷擴大,對大比例尺地形圖的需求量日益增大,同時對地形圖的更新周期要求也越來起短,因此都希望要盡量縮短成圖周期和實現成圖自動化,才能更好地滿足各方麵的需求。隨著電子經緯儀、全站儀的應用,尤其自動跟蹤全站儀的推出和GPS RTK 實時動態定位技術以及先進的數字化測圖係統和電子平板測繪模式的應用,實現了地形圖從野外(或室內)數據采集、數據處理、圖形編輯和自動繪圖的自動化成圖。並可直接提供紙圖,亦可提供軟盤,為專業設計自動化、建立專業數據庫和基礎地理信息係統以及勘測設計一體化打下了基礎。


1.3貴州測繪儀器告訴你衛星測量(GPS)定位技術在工程測量中的廣泛應用


80年代以來,隨著GPS定位技術的問世,並不斷發展完善,導致了傳統的測繪定位技術發生了革命性的變革,它不僅對大地測量而且對工程測量的發展也產生了深遠的影響,使測繪科學技術進入一個嶄新的時代。由於它具有高精度、高效率、高速度和高效益並能一次性提供三維坐標等優點,所以很快被測繪部門所青睞,並為工程測繪提供了一種嶄新的技術和方法。


近年來,在中國已形成一股引進、消化、開發和應用GPS 定位技術的“熱潮”,其發展勢頭是非常迅猛的。據不完全統計,目前在國家各大、中城市測繪部門及其它工程測繪部門,都已從國外或國內廠家購置不同類型的GPS 接收機,甚至有的單位還擁有幾台(套)。GPS 定位技術的應用已深入各個城市和工程測繪領域,除了城市與各類大型(或特種)工程控製網及監測網的建立和改建,已普遍應用GPS技術外,在石油勘探、鐵路與高速公路、電力與通訊線路、地下鐵路、隧道貫通、山體滑坡、岩崩、地表形變監測、高層建築變形監測、水利樞紐大壩監測以及島嶼和海域等各個專業的測繪工作,也已廣泛使用GPS。此外,GPS測量(RTK,已在石油勘探、城市與工程大比例尺數字測圖、工程施工放樣、線路(管線)測量、線路杆塔定位測量、高層建( 構)築物動態變形監測、近海施工平台定位以及堆料場礦體體積測量等方麵都得以應用,顯示出令人滿意的結果。


近年來GPS高程測量,在工程測量中的應用也受到普遍關注。從布設方案、已知高程點(檢測點)的分布和高程擬合方法等各種方案進行了大量試驗。通過試驗得出,在目前的大地水準麵精度下,局部地區隻要布測方案和擬合方法合理,GPS全可以代替工程五等水準測量,甚至有可能達到四等水準測量的精度。隨著局部大地水準麵的進一步精化,還有望滿足更高的要求。


1.4精密工程測量與工業測量的發展


隨著國民經濟建設的飛速發展,大型工程建設( 如大型橋梁、高聳建構築物、地下工程、大型水利樞紐工程等)以及工業自動化生產線和超高精度的設備安裝( 如飛機和汽車的安裝、核電站工程安裝、輪胎製造、工件測量等)及大型工程建造與運營過程的安全監測等不斷增加,都對工程測量工作提出了新的更高的特殊要求。為了保證這些規模巨大、技術先進、設備精尖和生產過程高度自動化的建設工程和工業生產,按設計要求順利施工、安裝和正常生產運營,並保證質量和安全,需要采用高精度的特殊方法進行測量保障,便形成了特種精密工程測量和工業測量。特種精密工程測量是將現代大地測量學和計量學等學科最


新成就結合起來,運用現代測繪技術新理論、新方法和新技術,使用專用的儀器和設備,以高精度與高科技的特殊方法和技術,應用於特種工程和工業生產的測量工作。


目前,精密測量和工業測量技術已向自動化、智能化、實時化和係統化方向發展,如以電子經緯儀或自動全站儀等多個傳感器集成和綜合應用的自動化電子測量係統,它能夠發現並精確照準目標,同時可鎖定跟蹤目標測量,以及精密三維工業測量係統,如激光跟蹤測量係統,它們都具有快速、動態、高精度的特點,可實現快速動態精密觀測,以獲取三維坐標,這些技術已廣泛用於航天、航空、汽車、造船、精密機器製造、核工業等精密工業測量領域,以及大型橋梁、大型水壩、電站、水利樞紐、地鐵、結構等工程的精密施工測量和沉降與變形自動化監測等特種精密工程測量,並實現了高精度的測量效果。十幾年來,國家在大江大河上建設有幾十座各種類型大跨度的大型橋梁,經過參與工程測量單位精心設計和測量,采用多手段多方法結合的精密工程測量方法,使控製網和橋墩點放樣精度,都達到了優於設計的精度要求。隨著城市化進程的加快,城市工程建設快速發展,高聳建構築物,如上海東方明珠電視塔,北京中央電視塔,深圳帝王大廈,廣州國際大廈,上海金茂大廈等超高層建構築物,其設計和施工都達到了國際先進水平,作為為設計和施工提供測繪保障的工程測量工作,亦都保證達到了設計與施工安裝的高精度要求,保證了工程的質量。此外,在大亞灣核電站、秦山核電站的建設及設備的精密安裝中采用精密工程測量方法提供測繪保障,使工程控製網點和設備安裝均達到了毫米級的精度。


貴州測繪儀器淺談工程測量技術的發展展望


測量機器人將作為多傳感器集成係統在人工智能方麵得到進一步發展,其應用範圍將進一步擴大,影像、圖形和數據處理方麵的能力進一步增強。在變形觀測數據處理和大型工程建設中,將發展基於知識的信息係統,並進一步與大地測量、地球物理、工程與水文地質以及土木建築等學科相結合,解決工程建設中以及運行期間的安全監測、災害防治和環境保護的各種問題。 

  大型複雜結構建築、設備的三維測量,幾何重構及質量控製,以及由於現代工業生產對自動化流程,生產過程控製,產品質量檢驗與監控的數據與定位要求越來越高,將促使三維業測量技術的進一步發展。工程測量將從土木工程測量、三維工業測量擴展到人體科學測量。 

  多傳感器的混合測量係統將得到迅速發展和廣泛應用,如 GPS 接收機與電子全站儀或測量機器人集成,可在大區域乃至國家範圍內進行無控製網的各種測量工作。 

  GPS、GIS 技術將緊密結合工程項目,在勘測、設計、施工管理一體化方麵發揮重大作用。 

  在人類活動中,工程測量是無處不在、無時不用,隻要有建設就必然存在工程測量,因而其發展和應用的前景是廣闊的。


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