淺談精密工程測量鄭應新指導老師：黃張裕河海大學地球科學與工程學院.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進行的工程測量。二.研究內容及研究對象主要研究內容：精密工程測量的理論、設計與方法精密工程控制網優化設計理論與方法精密工程測量內外業一體化及數據處理自動化變形分析預報模型工程災害預警模型、災害仿真系統研究三維工業測量研究對象：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）、巨型射電天文望遠鏡））三維工業測量（超高型建筑物（電視塔、大型煙囪，摩天大樓）、鋼構件建筑）大型設備安裝檢測（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）質量控制測量軍事領域測量（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，四重角度探測距離測量(棱鏡)：測程3500m，精密0.6mm+1mm*10^(-6)*D

標準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：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/秒精度：25米內的系統距離誤差不大于±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語城市地下設施、公路、鐵路遭受不同程度的破壞，影響城市間的交通運輸；地面沉降會使城鎮排水系統的排水口處的標高低于河水位，失去排水功能，易使地面標高降低地區在雨天常常積水；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.地面沉降監測技術發展1.我國的沉降區域地面沉降主要是由于不合理開采地下水引發的一種區域性的緩變地質災害，成災慢，但損失大，不易治理。同時，在上述三大地區由于地面沉降還伴發了地裂縫災害。

地面沉降一直是困擾我國中、東部許多城市建設和發展的地質災害，主要發生在三角洲和濱海平原、沖洪積平原、內陸盆地等。近幾年長江三角洲、華北平原及汾渭地塹地區尤為嚴重。其年均總損失自新中國成立以來達到90~100億元累計達4500-5000億元。2.地面沉降的監測技術及監控模型（1）監測技術的發展

最初的沉降監測技術是水準測量、三角高程測量數字攝影測量，緊接著出現了GPS技術、INSAR技術、二者的融合及三維激光掃描技術。之所以出現GPS與Insar技術的融合，是因為GPS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域就可以更加準確.（2）監測模型的發展根據地面沉降中的確定性因素和隨機性因素可以分為確定性模型和隨機模型。其中確定性模型又可以根據土力學的知識分為滲流模型和土體變形模型。近些年，由于神經網絡以及生物遺傳算法的發展，出現了人工智能模型。二.地面沉降數據預測沉降分為均勻沉降和不均勻沉降。不均勻沉降可能會導致地面上的建構筑物產生危害。目前，沉降量大小的確定可以根據不規則三角網（TIN）作差法，也可通過insar得到的數據與已經確定的DEM作差得到等方法。而沉降趨勢的預測有回歸分析、灰色理論、指數平滑及人工神經網絡等。.三維激光掃描技術的簡介

導語三維激光技術是繼GPS后又一次技術革命，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信息10因此三維激光掃描技術又稱為“實景復制技術?！迸c傳統的測量技術相比，三維激光掃描技術主要是面向逆向工程建模和重構。此外傳統的測量技術只是單點測量，難以滿足建模對三維點數量的要求。隨著數字的城市的發展，地面上的物體也應以三維立體形式存儲，這就要對物體進行三維建模，而利用傳統的測量技術所建立的模型精度較低，不利于政府工作人員的規劃和管理。1.三維激光掃描的工作原理

三維激光掃描工作原理：三維激光掃描儀發射器發出一個激光脈沖信號，經物體表面漫反射后，沿幾乎相同的路徑反向傳回到接收器，可以計算目標點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系。X軸在橫向掃描面內，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（如下圖所示）2.三維激光點云的建模步驟：步驟：去噪——簡化——配準——數據分割與融合——建?！梢暬?.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雜工業設備的測量與建模建筑與文物保護地形和礦山測量.森林和農業資源調查.變形監測土方和體積測量

關于沉降趨勢預測的幾個問題Q1：目前大部分沉降趨勢的預測模型是靜態的,如何實現趨勢變