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李广云:精密工程测量技术及其发展

来源:中国摄影协会    摄影入门_摄影艺术_中国摄影协会      发布时间:2020-10-17 05:00:00

精密工程测量技术及其发展

李广云, 范百兴     

信息工程大学, 河南 郑州 450001

基金项目:国家自然科学基金(41274014;41501491)

第一作者简介:李广云(1965-), 男, 教授, 博士生导师, 研究方向为精密工程与工业测量。E-mail:guangyun_li@163.com

通信作者:范百兴, E-mail:fbxhrhr@sina.com

摘要:进入21世纪以来,随着我国越来越多的大型精密工程的建设,尤其是大科学工程的建设,精密工程测量技术得到了迅速发展。本文对精密工程测量在仪器、理论两个方面的发展进行了总结,重点对我国粒子加速器准直测量、精密工业测量和高速铁路测量等典型精密工程测量领域的发展进行了论述。

关键词:精密工程测量    大科学工程    工业测量    激光测距    粒子加速器准直测量   

The Development of Precise Engineering Surveying Technology

LI Guangyun, FAN Baixing     

Abstract: With the construction of big science projects in China, the precise engineering surveying technology developed rapidly in the 21th century. Firstly, the paper summarized up the current development situation for the precise engineering surveying instrument and theory. Then the three typical cases of the precise engineering surveying practice such as accelerator alignment, industry measurement and high-speed railway surveying technology are focused.

Key wordsprecise engineering surveying     big science project     industry measurement     laser distance ranging     particle accelerator alignment    

精密工程测量也被称为特种精密工程测量、大型特种精密工程测量、精密测量等,是以经典的测绘学理论与方法为基础,运用现代大地测量学和计量学等科技新理论、新方法与新技术,针对工程与工业建设中的具体问题,使用专门的仪器设备,以高精度与高科技的特殊方法采集数据、进行数据处理,为获得所需要的数据与图形资料而进行的测量工作。精密工程测量的绝对测量精度优于毫米级或相对测量精度达到1×10-5以上,具有高精度、高可靠性、自动化程度高等特点,是工程测量学科中最具有活力的一个研究与实践方向,引领着工程测量学科的发展。

近年来,随着现代科学技术的不断进步和我国综合国力的不断提高,我国大型工程项目尤其是大科学工程得到了蓬勃的发展,如载人航天、探月工程、FAST(five hundred meter aperture spherical radio telescope)工程、高能粒子加速器等工程,其复杂的结构和精密的测量要求在施工、安装、检测、控制和监测等领域,都对精密工程测量提出了更高的要求,使得精密工程测量得到了飞速的发展,精密测量技术在加速器工程、高铁工程、大型射电望远镜工程和工业测量等领域都发挥了不可替代的作用,成为影响工程整体质量的重要因素,因此,加强对精密工程测量技术的研究和应用十分重要。

值此《测绘学报》创刊60周年之际,总结我国精密工程测量的发展历史、现状和趋势,尤其是近20年来精密工程测量的快速发展经验,展望精密工程测量发展的趋势,建立符合我国国情的精密工程测量体系,对于促进我国经济建设和国防建设具有重要意义。

1 精密工程测量仪器的发展

精密测量仪器一直是精密工程测量发展的重要推动力,近年来,精密工程测量仪器在测量精度、测量范围、测量自动化等方面都得到了显著的进步,逐步呈现出了多传感器集成精密测量系统的趋势。激光跟踪仪、激光扫描仪、测量机器人、各种高精度GNSS(Global Navigation Satellite System)接收机、电子全站仪、水准仪以及各种专用测量仪器的发展, 为精密测量提供了技术保障[3]。最为显著的发展体现在精密测距技术、多传感器集成测量技术等方面。

1.1 精密测距技术

与精密测角技术相比,精密工程测量仪器在精密测距技术领域的进步更为显著。在相当长的时间内,全站仪的最高测距精度都稳定在±(1 mm+1×10-6×D)左右,其中,D为测量距离,以千米为单位。以TS60、MS05A、S8等为代表的全站仪,其测距精度都提高到了±(0.6 mm+1×10-6×D),进一步提高了精密工程控制网测量、变形监测等领域的测量精度。

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