公共点分布对坐标转换精度的影响

空间直角坐标转换需要两套坐标系中公共点的三维坐标值,选取不同的公共点,列立相对应的误差方程求解转换七参数或者十三参数。通过模拟11行15列一共165个测量点在两个不同测站中的坐标,分别选择线性、矩形以及三角形的公共点不同分布位置,以及不同数量的公共点,研究利用其求出的坐标转换参数解算外围以及内部点坐标与理论坐标对比,并以其点位差的欧氏距离作为拟合曲面数据,利用改进的Shepard差值模型建立解算精度的曲面模型,得出其解算点位坐标精度的分布规律。

坐标转换解算中基于验前中误差的稳健估计

通过公共点求解坐标转换参数时,如果公共坐标含有粗差,将会影响参数的求解,进而导致坐标转换结果产生较大的偏差。通过对比分析含粗差时的坐标中误差与验前中误差之间的比例关系,探究了坐标转换中利用离散的阈值函数与各点位较差的对比关系,判断是否含粗差,以及观测数据含粗差时,各个点位坐标较差与最大点位坐标较差的关系,并且通过权变换避免了有效坐标的权误置零的情况,通过大量数据验证了算法的有效性。

基于方差分量估计的高精度工业测量自由设站

针对工业测量自由设站中先验精度不确定时各类观测量的定权问题,提出基于方差分量估计的定权方法,以高精度求解测站坐标。结合实验数据得到多余观测数多寡影响方差分量估计结果的稳定性和参数解算时定权准确与否影响参数评定可靠性的结论。相比传统采用先验精度定权解算测站坐标,该方法能够大幅提高坐标参数求解的可靠性。

激光跟踪仪测量精度分析

以API公司的T3激光跟踪仪为例,进行简要的理论分析。通过校准前后对比实验、固定点重复测量、距离重复测量实验、激光跟踪仪和干涉仪对比实验、现场点位中误差测量实验及激光跟踪仪与常规测量对比实验,对激光跟踪仪的测量精度进行测量和验证。激光跟踪仪在校准后,短距离测量时测距精度对空间点位精度起主导作用,测角精度比较稳定;随着距离的增大,测距、空间点位误差增大。较之常规测量,短距离测量具有很高的测量精度。

基于激光跟踪仪的轨道静态平顺性检测系统

研究了基于激光跟踪仪的轨道静态平顺性检测方法,集成激光跟踪仪、轨检小车(位移传感器和倾角传感器)、靶球及靶球支座等硬件设备,开发了轨道静态平顺性检测系统软件,建立了基于激光跟踪仪的轨道静态平顺性检测系统(TDS).在上海地铁13号线某区间,利用TDS进行了轨道静态平顺性检测试验,并采用SGJ-T-CEC-Ⅰ型客运专线轨道几何状态测量仪进行了对比测量.TDS测量系统轨道检测数据结果与SGJ-T-CEC-Ⅰ型客运专线轨道几何状态测量仪测量结果基本一致,验证了TDS测量系统可行性.

两种坐标系转换计算方法的比较

出于对目前常用的两种坐标系转换模型的学习和理解,对原本适合于小角度坐标转换的布尔莎模型进行了拓展,使其适合于任意角度坐标转换。将改进后的7参数布尔莎模型与13参数的大角度模型,结合盾构三棱镜法解算盾首盾尾坐标的工程实例,通过大旋转角和小旋转角两组数据以及编程实现两者的对比,并得出了结论。

两种大转角空间坐标转换模型研究

空间大转角的坐标转换,可以采用由适用于小角度转换的布尔莎模型改进的七参数模型,也可以采用罗德里格矩阵转换法来实现。本研究针对两种方法的原理和适用条件,通过模拟实验和在地铁盾构工程实例中对两种坐标转换模型的解算过程和结果进行分析和比较,得出以下结论:在大旋转角情况下,罗德里格矩阵转换模型作为非迭代模型算法简明,不受旋转角度的限制,易于快速实现,适用于常规精度要求的工程应用;改进的七参数迭代模型,算法严密,精度更高,实现大旋转角坐标转换的过程复杂,适用于高精度要求的研究应用。

一种高精度大尺寸工业测量移站闭合算法

针对运载火箭舱体建造、船舶建造等大尺寸工业构件高精度的测量需求,提出一种基于严密平差的移站闭合测量算法。将不同测站采集的数据进行严密平差处理,以降低移站累计误差,提高整体测量精度,从而保证大尺寸构件的建造精度。实验表明,该算法对误差积累有着较好的改善效果,各测站误差分配均匀,点位整体精度可提升约35%。

一种基于ARKF的地下工程沉降变形预测算法

针对地下工程沉降变形预测中测量数据可能含有有色噪声甚至粗差的问题,基于抗差Kalman滤波理论提出一种自适应的沉降变形预测算法.以水准观测沉降量、沉降速度和加速度作为状态向量,通过构造自适应因子和等价权函数来处理系统模型误差和观测粗差对变形预测结果的影响,避免了岩土工程中本构关系和力学参数不易确定的问题,便于实现应用.采用上海某隧道沉降监测数据对该算法进行验证实验,结果表明该算法能较好地对变形监测点进行一步预测,并对系统模型误差和观测粗差具有较好的适应性和容错性,取得了良好的工程实验效果,适合测量环境复杂的地下工程沉降变形预测应用.

基于误差分解定权的工业测量空间线面拟合算法

针对工业工件拟合中测量数据由于测量仪器特性导致的不同方向误差分量差异问题进行了研究，提出了基于误差分解定权的工业测量拟合算法。该算法考虑了工件姿态以及测量仪器和测点的空间关系，分析了纵向误差和横向误差分量对空间直线和空间平面拟合的影响，然后通过影响量对测量数据进行定权，从而削弱仪器测量误差对拟合结果的影响，提高工件拟合精度。实验结果表明，该算法相比等权拟合精度可提高约16％。

基于三维线形坐标系的轨道静态平顺性数据处理方法研究

采用三维线形坐标系统作为轨道静态平顺性评价的坐标基础,研究基于三维线形坐标系的轨道静态平顺性检测数据处理方法,主要包括工程坐标系与三维线形坐标系的转换方法、三维线形坐标系下轨道几何参数偏差计算方法以及基于三维线形坐标偏差的轨向与高低不平顺值计算方法。并通过实例计算,验证了方法精度和可行性。

基于最优迭代初值的坐标转换全局最优组合算法

针对坐标转换7参数求解过程中出现的参数不稳定问题,从全局最优解的角度分析了获取稳定参数解的方法,提出了适合坐标转换7参数求解的基于最优迭代初值的全局最优算法.在消除平移参数和尺度参数影响下,分析了旋转参数初值的选取对于参数解不稳定的影响,同时验证了3个角度参数在一个周期范围内有2个等价全局最优解.结果表明:该算法可得到稳定的转换参数,受测量误差影响较小.

一种隧道整体变形监测方法及其应用

提出了采用隧道多点整体监测取代传统单点监测的方法,将三维激光扫描技术应用于隧道变形监测领域,介绍了作业流程和作业中应注意的问题,讨论了点云配准和坐标转换问题,给出了应用实例。研究表明,采用ICP配准方法在隧道进行外业扫描的测站距离不能超过隧道直径,外业扫描的合理分辨率以高分辨率为宜,当扫描遮挡率过大时,为了避开障碍物影响需要在隧道中心线两侧分别扫描;采用本方法可以一次快速、全面地获取隧道表面的完整数据,克服了传统方法的不足。

船舶建造测量三维可视化精度控制方法

针对数字化造船精度控制测量中三维可视化应用问题,研究船舶建造测量中特有的三维空间理论和技术方法.首先,提出适合造船测量作业的船台测量坐标系的建立方法,然后,基于精密工业测量空间坐标转换理论,提出船舶建造精密分析理论与方法,用于解决设计对比分析,分段模拟搭载、余量分析等用于控制船舶建造精度的三维空间分析应用问题,并结合三维编程技术予以实现.通过编写软件系统实验验证相关理论与方法的可行性,实验表明,该系统可直观分析船舶建造测量点三维精度设计偏差,提高模拟搭载精度并获取分段修整数据.

光纤变形监测方法在隧道工程中的应用研究进展

为了评估光纤变形监测系统在隧道中的应用价值,在介绍隧道变形光纤监测现状的基础上,采用文献分析和比较分析方法,综合分析了隧道光纤传感器的优缺点和性能特点,研究了布设形式,讨论了数据处理方法。研究表明,光纤隧道变形自动监测系统具有精度高、实时、动态、全天候智能远程遥测的优点,在地铁和隧道工程安全监测领域有一定的应用前景,其发展方向是监测系统的自动化、智能化和网络化。

工业测量三维基准转换参数的全局最优算法

从全局最优的角度分析了工业测量空间三维基准转换时经常出现解不稳定现象的原因,利用最优初值和局部最优算法,可以获得唯一确定的全局最优解。结合实际工业测量应用中的公共点移站测量,用此方法可以获得更加稳定的转换参数,对于其他低信噪比平差问题出现解不稳定的现象提供了解决方法。

引入倾斜等效观测值的盾构姿态解算方法

提出了一种新的盾构姿态解算方法,该方法能够对盾构姿态测量中全站仪获取的控制点三维坐标,以及倾斜传感器获取的水平倾角数据进行联合解算.采用适用于大角度空间坐标转换的十三参数模型,在原有坐标观测值误差方程基础上,引入水平倾角对应的等效观测值,建立联合误差方程,在合理定权的基础上建立平差模型,该方法适用于棱镜-倾斜仪联合盾构自动导向系统.在宁波地铁2号线工程中,由Trimble5600全站仪在始发井对盾构机上焊接的3个棱镜进行标定测量,获取一组标定坐标.在盾构掘进过程中进行自动化跟踪观测,获取至少2个棱镜点实测坐标,结合双轴电子倾斜仪实时返回的角度数据解算包含滚动角、俯仰角、偏转角在内的坐标转换参数,在此基础上计算盾构首尾中心点坐标.以上实例验证了该方法的可靠性和实用性.

一种基于先验误差分解定权的精密测量拟合算法

工业测量拟合通常只关心待测工件的尺寸姿态,而不关心其绝对位置,但观测数据却包含了两者的误差。为提取出影响待测工件尺寸姿态的误差分量,提出了基于测量仪器先验误差分解定权的工业测量拟合算法。该算法依据工件形状和观测姿态对空间直线、平面、圆和球拟合计算中的各测点进行先验误差多向分解,并依据各向误差分量的影响量对测点进行加权拟合。实验结果表明,该算法与等权拟合相比,在形状和姿态参数拟合精度上可提高约10%-17%。

数据融合模型选取对工业测量整体平差结果的影响分析

工业测量中,传统移站测量法的点位测量误差会随着移站次数的增加不断累积增加,导致最终的测量精度不可控。讨论了基于原始观测值和基于坐标观测值的两种整体平差数据融合方法,与传统移站测量法相比,这两种方法解算的点位精度较高且稳定。实验表明,即使融合的函数模型和随机模型等价,采用不同的融合方法,得到的融合结果并不完全等价。在实际应用中需根据具体情况选择不同的融合方法,从而得到解算精度可靠的待测点坐标。