1、几种精密工程测量技术方法及精度的分析 摘 要 随着科学技术飞速进步和建设事业迅猛发展，涌现出各种未有巨大工程及建筑群体传统工程测量，已无法很好地解决新型大型建筑群体，在内容上精度技术要求测控技术方法问题。本文通过对角度、距离、高程三个测量基本问题，进行分析，形成一套专门为高精度工程测量所需理论方法和技术。 关键词 精密工程；测量方法；精度分析 前言 精密工程测量，主要是指结合现代测绘科技，新进展研究和解决大型工程或特种工程，对测量高精度可靠性自动测控等各个方面要求测量科学。近几十年来随着科学技术飞速进步和建设事业迅猛发展，各种前所未有巨大工程及建筑群体纷纷涌现，对这些新型大型建筑群体来说为适应
2、现代工程建设，需要紧跟现代化经济建设发展要求，精密工程测量也应同步发展。 1精密工程测量的几个研究方向 精密工程测量从它初期开始发展到现在， 已基本形成一个体系随着各种工程兴建和科技不断进步，精密工程测量应该进一步对以下 几个方面进行研究，对经典测量理论和方法研究减弱环境因素作用研究，合理数据处理方法，专用测量仪器进一步研究，进一步提高测量精度满足各种工程需要，努力发展精密测量智能化、自动化、极大地减轻观测人员劳动强度，提高测量可靠性和测量系统稳定性，提高对异常值鉴别能力进一步深化多科学相结合处理精密工程测量问题等。这些将是精密工程测量目前发展主要方向。 2进行数据可靠性及异常值检验的意义和方
3、法 一个被测量真值通常是不易获得实际工作中是通过较精密尺度多次比较而求得真值近似值，因此误差是永远存在的，在精密 工程测量中为获得与真值比较接近测量结果，可通过不断提高仪器设备精度，研究减弱或克服各种误差措施和测量技术发展误差处理新理论和新方法而达到目的。在这种意义上讲测量进展就是反应不断减弱误差提高精度一个过程。 精密工程测量中误差分为偶然性误差和非偶然性误差两大类，偶然误差是指测量中随机性误差部分大量偶然误差服从于一定分布规律，对于这部分误差处理是测量误差理论及处理技术研究主要对象，偶然误差通常服从或近似服从正态分布，但是精密工程测量中误差分布并不仅仅是正态，还有其他分布形式因此测量误差处
4、理时应较详细地分 析实际误差分布特性建立相应处理模型实时分析才能获得良好结果。 精密测量中非偶然误差主要包括系统误差周期规律性误差粗差异常值等多种类型。精密工程测量中系统误差必须得到有效控制，特别是在分段连续测量工作中由于系统误差累积性微小系统误差会达到一定数量程度，而影响测量结果周期规律性误差在测量结果中也经常得到体现。例如在旁折光影响多测回水平角观测中精密高程传递垂直角观测中等周期性误差会有不同程度反映。 测量中粗差在性质上是一种属于明显超出常规误差变化规律误差，它们主要体现了观测条件突然变化，或其他 一些突发性因素作用尽管粗差数量较少，但由于其量值较大，它不良作用还是很显著。它不仅影响整
5、体观测值精度而且会使平差后结果失真和歪曲，精密工程测量中必须严格地将其剔除。 粗差两种检验方法对比一是数据探测法 LS法，该粗差定位方法是以一定显著水平，和检验功效，去判断观测值中是否存在均值发生显著位移误差，而实现对粗差判别二是抗差最小二乘改进法 LH 法，在含有粗差数据处理中成功地探测粗差关键在于平差后能使粗差在本身对应改正数中得到充分反映。由 Huber分布模型出发进行抗差最小二乘改进估计时确定权是残差函数式可较 好地表征观测值有效性。 异常值检测是数据处理一个重要内容，对单个异常值检方法有 ESD 统计检验狄克松检验这两种检验方法效果比较好，多个异常值检验方法有多种其中样本分位值检验计
6、算方法简便抵抗污染能力较强通常均能取得较好效果。 3几种精密工程测量方法及精度归纳总结分析 测量工作可分为三个基本要素角度测量距离测量高程测量等 3 1 角度测量 角度测量中误差分析是对测量结果最为关键补充在测角过程中应予以注意有以下方面仪器对中误差目标偏心误差照准误差竖轴倾斜误差。 由于在考虑了对偏心距和偏心角分布规律后对中误差产生对测角影响，与测角两边长有关，同时与两边上测点距离有关，因此，利用通常光学对中器是难于满足必须采用强制对中装置 在精密工程测量中通常边长较短对中误差对测角影响比较显著。必须预估这种误差对测角影响并选择合宜对中方法。常用照准误差估算式。 式中 U 为望远镜放大率经过
7、大量试验验证结果表明，以 T3 经纬仪观测一次照准中误差约为正付 0.6 0.8 阴天由于大气稳定照准误差比晴天时更小些，为提高照准精度应十分重视照准标志形式和图案等。 精密工 程测量时宜采用照准标牌不应采用杆状标志以避免由于日光照射而对观测人员产生的视觉误差， 照准标牌制作中应考虑有足够颜色反应如采用白底黑标志图案，简单且成中心对称。 角度测量中竖轴倾斜将使由度盘读数位置读得方向与实际水平方向之间产生方向误差，而且这种误差难以有效地用观测方法进行消除因此它是角度观测最主要仪器误差，特别是角度所夹两个方向竖直角相差显著时竖轴倾斜将产生较大量值水平角误差，为减弱竖轴对测角影响，在观测时必须保持水
8、准管轴严格居中。以减小竖直倾斜值量值，对于高精度测角每测回之间可转动仪器基座并重 新严格整平仪器转动角度为 180/n 度 n 为测回数。 当前，全站仪已普遍得到应用不少仪器均具有竖轴或竖轴横轴视准轴等三轴自动调整功能可以实现竖轴倾斜误差不大于 1.0。 从而为进一步减弱竖轴倾斜对测角产生误差， 此外使用全站仪测角对减弱测微器行差读数误差度盘刻划误差隙动差等光学经纬仪固有误差有很好效果是精密工程测量应该采用仪器。 角度测量中前述几种误差可以通过多种途径和处理技术人为地加以控制。 测量环境条件主要包括大气状况地面覆盖物建筑物地形条件等它们均对精密测量有直 接影响在角度测量时主要体现在大气折光产生
9、测角误差中。 影响垂直角观测误差是光路沿线垂直方向分布温度梯度而影响水平角误差是光路沿水平方向分布温度梯度在精密工程测量水平角观测中，由于视准线一侧紧靠太阳照晒建筑物而穿过或者视准线所经处一侧为山体，而另一侧为凌空面很容易在光线两侧形成较大水平温度梯度场使光线发生弯曲产生了旁折光，影响为减弱旁折光影响高精度测角时应严格避开明显折光区或者选择良好观测条件。 3 2 距离测量 在精密工程测量实际工作中距离测量是最大量和最经常工作，精密距离测量 涵盖了较大范围从几个微米到十公里测定精度也有较高要求，目前用于实际工作距离测量方法主要有三种 a 丈量法 b 电磁波测距法 c 自动化距离测量法、丈量法最先
10、使用是瑞典人耶德林建议因瓦基线尺悬空丈量法，这种方法在建立国家等级控制网或特殊精度要求独立网中发挥了积极作用，但这种精密测距法也存在很大局限性因为它受到了因瓦尺本身长度影响，还有可用钢尺悬空丈量但精度比因瓦尺要低原因是钢尺线膨胀系数比因瓦尺要高一个数量级。丈量法丈量地面距离时应进行温度倾斜读书及拉力等改正。 3 3 高程测量 精密高程 测量中目前主要还是水准测量、高程测量方法还有三角高程测量 GPS 水准等 三角高程测量精度 保证三角高程测量精度方法 单向高差必须盘左盘右观测以消除竖盘指标差影响，必须对向观测以消除球气差影响。 GPS 水准精密高程传递，目前实施水准高程传递是在 GPS 控制网中选择一定数量控制点加测精密水准使这部分控制点既有精密 GPS高程又有水准高程再以一定数学模型进行拟合求定该区域高程异常模型并推求其他各点正常高。
