杭州天顶距土地勘测规划设计有限公司 浙江省杭州市 310012
摘要：精密工程测量技术的发展及其在现代工业生产生活过程中的广泛引入运用，是深刻影响现代工业生产生活实践活动发展质量的代表性因素，本文围绕精密工程测量技术及其发展论题，择取两个具体方面展开了简要的论述。
关键词：精密工程测量技术；发展；探讨
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。
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。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±（1mm＋1×10-6×D）左右，其中，D 为测量距离，以千米为单位。经典的ME5000精密测距仪的激光频率为510MHZ，带宽20MHZ，配合单棱镜的测量范围为20～8000m，一直是最高精度的远距离精密测距仪。瑞士徕卡公司在对ME5000的测距技术进行优化后，通过大幅度提高测距频率和带宽，解决了激光跟踪仪在测量范围、测量精度等方面的绝对距离测量（ADM）问题，先后研制成功具有绝对测距功能的LTD／AT系列激光跟踪仪，并推出了μ-BASE型精密激光测距仪，与ADM 测距技术相比，激光干涉测距（IFM）具有测量速度快、测量精度高等优点，其最大测距范围可以达到0～80m，测距精度可以达到±0.5μm／m，可以满足精密动态测量、工业测量等领域。组合测距（ADM ＆IFM，AIFM）是最新发展的精密测距技术，它融合了IFM 和ADM 精密测距技术的优点，克服了ADM 单频测距的缺点，采用较宽范围内的光谱进行测量，能消除微米级的偏振误差，又解决了IFM 只能进行相对距离测量的缺点。
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1.2 多传感器集成测量技术
在精密工程测量领域，常用的精密测量仪器主要包括激光跟踪仪、激光扫描仪、全站仪、GNSS接收机、陀螺经纬仪、数字摄影测量、静力水准仪、电子水准仪以及各种测量传感器等。各种测量仪器都具有自己独特的优势，在精密工程测量的各个领域发挥了各自重要的作用。但是随着大型复杂工程的进一步发展，迫切地需要多种测量仪器紧密地结合起来，充分发挥各自的性能和功能优势，实现多传感器的集成测量，更好地解决复杂大型工程的特殊测量、三维测量要求。多传感器集成测量的发展主要体现在以下几个方面。
1.2.1 超站仪测量技术集成
国内外相关单位自上世纪末就开始了多传感集成测量的相关研究，到21世纪初，徕卡等公司相继推出了以Smart Station为代表的超站仪，第一次将全站仪和GNSS接收机系统的集成起来，实现了全站仪任意设站即可获取测站中心三维坐标。国内相关机构在此基础开展了超站仪配合陀螺仪开展精密工程测量的研究，借助于GNSS的全局定位测量、陀螺的定向测量和全站仪的碎步测量功能，在一定程度上实现“无标石测量”，突破了精密工程测量的“先控制后碎步，先整体再局部”的传统测量原则，极大地提高了精密工程测量的作业效率。
1.2.2 摄影测量技术与球坐标测量系统的集成
近景数字摄影测量具有测量精度高、便携性好、自动化程度高、非接触测量、三维点坐标批量测量等优点，在大型天线产品安装与检测、文物保护、工业产品测量与检测等领域有着成功的应用。近十年来，数字摄影测量作为测量系统的“眼睛”，其在测量自动化等方向发挥的作用越来越显著，先后和全站仪、激光跟踪仪、三维激光扫描仪等精密测量技术实现了紧密的融合。该技术实现了在无反射棱镜测量条件下的任意目标精密照准问题，解决了上、下天顶附近人工照准目标困难的难题，为测量的自动化提供了更加先进的技术基础。
激光跟踪仪也属于精密球坐标测量系统，目前，主流的跟踪仪厂商都推出了基于图像测量功能的激光跟踪仪六自由度测量技术。六自由度测量靶标主要由一个测量靶球和若干个LED发光标志组成，其基本原理是激光跟踪仪实时跟踪测量六自由度靶球的三维坐标位置值，通过图像实时测量LED发光标志并计算六自由度靶标的姿态值，从而实现六自由度测量并可以实时解算六自由靶标探针点的三维坐标值，极大地拓展了激光跟踪仪在工业测量中的应用范围。
1.2.3 全站式扫描仪测量技术
以全站仪为基础的多传感器集成测量技术近几年来得到了迅速发展，各主要测量仪器制造商都相继推出了新一代集成型全站仪。集成型全站仪除了具有经典全站仪的测量功能外，通常还具有测量机器人的无合作目标测距、图像测量、自动目标识别、锁定跟踪和马达驱动等功能。此外，集成型全站仪的一个显著特征是具备单点和点云的联合测量功能，实现了三维激光扫描仪的全站仪化，使三维扫描仪的测量更接近于经典测量模式，如测站数据拼接、对中整平、先控制后点云扫描测量等。
2、精密工程测量理论的发展
在现有的历史性实践发展演进背景之下，精密工程技术发展过程中的基础环节，依然是具备漫长历史发展演化过程的经典性大地测量技术理论和工程测量技术理论，在实际运用的测量数据信息处理技术方法层面，依然长期沿用经典的测量数据信息处理理论。交汇测量技术是现代精密工程测量技术活动领域应用的一种极其重要的空位位置测定位应用技术方法，其在开展具备高精确度需求特征的交会测量技术作业活动过程中，通常倾向于选取和运用具备多角度交互技术属性特点的测量技术作业活动实施方式。
精密性距离三角坐标交会测量技术在具体化的引入运用过程中，通常倾向于优先选取和运用基于激光干涉测距技术思路体系之下的任意化空间姿态测站定向技术原理，由于该种测量技术原理在实际应用过程中仅能获取激光信号距离测量观测值，而无法获取到角度测量值，因此在控制网技术组件之中存在数亏现象，需要借由对加权秩亏自由网平差模型的运用，通过建立形成附加约束矩阵的方式，具体解决激光干涉测距网形亏中的平差解算技术问题，要在已经完成各项激光干涉测距仪中心的三维坐标值解算处理技术环节基础上，运用空间距离三维交会原理，具体求解获取目标空间点位的三维坐标参考值。工业数字摄影测量数据处理理论，是一种在相机设备的应用基础之上具体组织开展的，在运用相机设备针对目标对象拍摄相片基础之上，应当运用专门的技术软件完成图像处理和摄影测量处理技术环节，支持和保障实际获取的测量技术作业结果，能够切实具备扎实且充分的真实性和有效性。
针对精密工程测量技术及其发展论题，本文择取精密测距技术的发展，以及精密工程测量理论的发展，两个具体方面展开简要的论述分析，旨在为相关领域的研究人员和一线从业者，构筑和提供经验性参考借鉴支持条件。现代精密工程测量技术的繁荣有序发展，以及在实际化工业生产生活过程中的引入运用，对于支持和确保相关业务活动在发展过程中顺利获取到最佳预期效果具备重要意义。
参考文献：
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[2]安国栋.高速铁路精密工程测量技术标准的研究与应用[J].铁道学报，2010，32（02）：98-104.
论文作者:黄灵
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第23期
论文发表时间:2019/6/12
标签：测量论文; 精密论文; 技术论文; 工程论文; 激光论文; 全站仪论文; 测量仪器论文; 《建筑细部》2018年第23期论文;