基于全站仪定位的辐射场测量方法研究

在核设施检修或退役中,往往需要对现场的辐射剂量场进行测量。传统的剂量率仪不支持空间坐标测量,需要额外的坐标测量工具,且剂量测量和坐标测量不同步,使得测量效率受到限制。针对该问题,提出了一种基于全站仪定位的测量方法,可同时测量剂量率和对应的空间坐标,定位精度为mm级,研制了测量系统样机。使用样机对某个水泥固化放射性废物桶进行了测试实验,与蒙特卡罗计算结果进行对比,测量值与模拟值的相对偏差遵循正态分布,平均偏差为12.8%,标准偏差为9.37%,数量大约占96%的测量点位的相对偏差在[-30%,5%]的范围内,体现了较高的测量精度。对某核设施厂房的另外两个较为复杂的场景进行辐射场测量,使用对数变换普通克里金方法对离散的测量点进行辐射场插值计算,三维辐射场重构结果的平均相对偏差可控制在50%左右。结果表明通过基于全站仪的辐射场测量系统可对现场的三维辐射场进行重构,精度可以满足三维辐射场的应用需求。

基于点云切片算法的铁路钢桁拱桥线形分析

铁路桥梁线形测量对于桥梁健康检测与确保铁路安全运营具有重要作用。为提高运营铁路钢桁拱桥线形测量效率,以某3跨钢桁拱桥为例,运用地面激光扫描(TLS)技术对桥梁杆件进行整体化扫描,从桥梁线形测量精度、扫描完整性、点云个数等3方面,分析出最佳的桥梁扫描测站数为10个。运用3DNDT点云配准算法将各测站一一配准,桥梁点云配准精度为2 mm,将桥梁点云投影至xoy平面,用半径滤波器进行噪声点的去除,得到完整“纯净”的桥梁点云模型。提出点云等距切片与点云平面切片算法提取桥梁线形,并将线形点云数据导出在AutoCAD中拾取坐标。将点云切片法提取的TLS测量值、全站仪法测量结果与原始成桥线形做比较分析,结果表明:在桥面线形分析中,两方法均在跨中处A5点测量出最大变形,分别为12.69 mm、10.29 mm,两方法的最大相互较差R为2.4 mm,相关系数优于99.93%;在拱轴线线形分析中,点云切片法与全站仪法在主桁上弦跨中B4点位测量的最大变形为6.2 mm、3.9 mm,在主桁下弦跨中B10点位测量的最大变形为5.9 mm、3.5 mm,两方法的最大互相较差R为3.2 mm,相关系数优于99.87%,验证了点云切片算法的有效性与TLS测量的高精度性。拱轴线横向线形未出现明显侧移,点云等距切片得到的19个吊杆垂直度保持良好,未发生扭转与偏移。该成果对于运营铁路钢桁拱桥的线形分析与点云处理方法可提供相应的思路和参考,具有重要的实用价值。

普速铁路控制网测量技术方法探讨

为改善普速铁路有砟轨道长期运营后容易变形、损坏,线位逐年变化导致维修难度和维修成本增高等难题,对引入坐标控制的相关可行性方案进行探讨,并对测量费用、测量精度、测量效率及技术前景等进行分析。研究表明:直接引入高速铁路CPⅢ控制网测量方法,必将导致精度有余而效率不足等适用性问题。基于全站仪免置平测量的三维平差技术对控制网进行整体施测和整体平差,为控制网测量与线路测量合二为一创造了条件,数据资源利用率大幅提高,有利于测量效率的提升;避开了高程异常的解算,为高程测量精度的提高另辟蹊径;为全站仪工程测量坐标系统、卫星测量地心坐标系统的统一提供一种新的思路和方法。因此,不宜直接引入高速铁路CPⅢ控制网测量方法,而基于全站仪免置平测量的三维平差技术与方法在诸多方面都具有良好特性和应用前景,值得研究和推广。

基于无人机正射影像的基坑位移观测精度研究

基坑水平位移变化是基坑变形监测的重要参考指标,快速、精确的获取基坑位移变化量对基坑安全评价十分重要。常规监测方法利用全站仪、GNSS等手段获取监测点的坐标,通过各期数据对比,反映基坑的位移变化。但是这些常规方法工作强度大、自动化程度低,在某些不易到达的监测点,难以有效发挥作用。本文通过合理设置无人机飞行参数,采用摄影测量的方法生成高精度的基坑正射影像,获取监测点的平面坐标,实现了基坑水平位移变化的快速获取,并与全站仪测得的精确数据进行比较,验证了该方法的可行性。结果显示:当飞行高度为50 m时,所获取点位和距离的均方根误差分别为14.3 mm和14.9 mm;当飞行高度为20 m时,所获取点位和距离的均方根误差为7.2 mm和5.6 mm。因此,当无人机贴近飞行时,基于无人机正射影像获取的基坑监测点平面坐标精度较高,基本能够反映出基坑的位移变化,满足三等水平位移监测误差的要求。

单目标旋转摄影方法标定图像全站仪相机

为了实现图像全站仪望远镜相机和广角相机的高精度标定,采用单目标旋转摄影法推导了旋转摄影模式下图像全站仪的相机标定模型,并对模型参数展开相关性分析,针对其中存在的参数耦合问题,提出了双盘观测法进行参数解耦;对单目标旋转摄影方法的可行性进行了实验验证,取得了图像全站仪望远镜相机和广角相机的高精度标定结果。结果表明,标定得到的相机参数可用于不同摄影距离的图像测量,望远镜相机标定点重投影误差平均为1.0 pixel,对应图像角分辨率达2.0″;望远镜相机定焦摄影时标定点重投影误差平均为0.15 pixel,对应图像角分辨率达0.3″;广角相机标定点重投影误差平均为0.6 pixel,对应图像角分辨率达13.3″。该研究对提高图像全站仪的图像测量精度及拓展其相关应用有一定参考意义。

基于神经网络的测量机器人大坝监测观测值折光修正

测量机器人在水库大坝自动化监测中应用广泛,为确保监测结果的可靠性,需对原始观测值进行折光修正。结合测量机器人自动化监测可提高监测频率、提供大量观测数据的特点,在分析观测值折光影响因素的基础上,构建了神经网络折光修正模型来对原始观测值:垂直角、斜距、水平角进行修正。并利用某水电大坝自动化监测系统展开了试验与验证,选取评价指标对模型修正后观测值精度进行分析。结果表明,对于以垂直角为基础的垂直位移修正,基于神经网络的方法相对于传统的K值修正公式效果明显,最高可提升垂直位移的精度约2 mm。对于斜距修正,基于神经网络的方法有一定的效果,显示出距离越远效果越明显的趋势。对于水平角修正,数据结果表明水平角观测值受折光影响较小,使用神经网络进行修正并不能进一步提高观测值的精度。

全站仪气象改正公式优化研究

为了提高全站仪长距离测距精度,提出一种全站仪气象改正公式的优化方法。对气象改正公式进行了分析,发现存在一定误差和优化的空间。为了降低改正公式引起的残余误差,以最小化残余误差之和为优化目标,将气象公式系数调整转化为最优化问题。借助野外长基线上部署的密集环境参数传感器阵列,实时记录全站仪长时间连续测距时的环境参数;利用测距数据构造优化函数,对改正公式系数的不同组合进行优化调整和验证,实验数据分析结果表明:优化后,测距误差均值可减小99.8%,误差的标准偏差减小81.2%。为验证所提出方法的有效性,将优化系数后的改正公式应用于其他测量时间段的测距补偿,结果显示,残余误差也同样得到有效降低,优化幅度达到37%以上。表明气象改正公式系数优化是显著降低野外测距误差的有效方法。

火箭撬试验长直轨道测量控制网的建立及精度分析

火箭撬试验在航空航天、兵器、电子、核武器研制中具有重要的试验价值,为了建立轨道测量控制网、实现火箭撬试验中时空位置参数的测量,本文提出了一种基于边角混合交汇平差模型的组合测量方法。首先,构建了基于全站仪测角信息与激光跟踪仪测距信息的混合交汇平差模型,定义了构建测量误差矩阵的原则,并采用非线性最小二乘法对全局坐标进行了最优估计;其次,采用蒙特卡洛法对测量设备布局和混合交汇平差模型的精度进行了仿真分析,仿真结果表明,测量设备布设在测量范围内的中间位置,可使整体位置标坐标测量误差达到最小,进一步减小平差模型中初始值误差,提高模型解算精度;最后,在某火箭撬试验场地进行了实验验证,在669 m的测量范围内,整个轨道测量控制网的位置标距离标准差为0.19 mm,验证了长直导轨测量中边角混合平差模型的可行性,该方法对全量程测量任务具有重要参考价值。

广东省小水电绿色全要素智能管理存在的问题及对策

广东省农村小水电资源丰富,省内有近万座小水电,数量占居全国之首。小水电在解决农村用电、促进农村经济发展方面发挥了重要的作用,但是,随着技术进步和国家产业政策的调整、生态文明建设的推进,广东省小水电面临绿色转型、强化管理等需求,因此有必要分析小水电在绿色全要素智能管理方面存在的问题及对策。研究表明,广东省小水电存在安全生产有隐患、生态流量保障不足、运行管理自动化程度低、监管难等问题,可以通过建立安全生产标准机制、落实生态流量、促进小水电绿色转型、开展全要素智能管理等措施加以解决。

三维激光投影技术在核电厂施工放样中的应用

施工放样作为核电厂建造的关键基础工作,是其他施工活动的依据,其对工程质量及进度有着直接影响。目前核电建安领域主要采用全站仪进行逐点式放样的施工放样方法,该方法具有放样精度差、施工效率低和人工成本投入大等弊端。本文主要提出了应用三维激光投影技术实现核电厂快速施工放样,该方法具有批量放样和投影精度高的特点,通过核电厂施工放样可行性分析和某核电项目现场应用,并使用全站仪进行对比分析,验证了三维激光投影技术在核电厂施工放样中具有一定的应用前景。

基于陀螺全站仪的地铁贯通定向分析应用

地铁隧道工程的开挖掘进由于缺少可靠的检核条件,导致控制导线的精度较低,大大影响了隧道的贯通精度。本文采用高精度的陀螺全站仪通过逆转点方法对地铁隧道进行加测陀螺定向边,并对陀螺仪的定向原理进行分析利用,结合相应的计算公式进行优化分析,得到精确的导线边方位角。通过验证确保了成果的可靠性,有效提高了控制网的精度,减小了导线网的测角误差积累及地下导线测量最弱边对地铁贯通的影响,保障地铁隧道顺利贯通。

高速磁浮轨道(梁)安装测控平面控制网测量技术实验研究

首先提出高速磁浮轨道(梁)安装测控平面控制网的精度要求,然后建立了小范围的CFⅢ平面控制测量实验网,在实验网中分别进行了基于高精度智能型全站仪和激光跟踪仪的观测实验,并对观测数据进行了处理与分析,以验证用这2种仪器及其对应的测量方法建立高速磁浮轨道安装测控平面控制网的精度及其可行性。实验结果表明,利用激光跟踪仪进行高速磁浮轨道(梁)安装测控平面控制网测量是可行的,且能够满足平差后方向改正数≤±1.5″、距离改正数≤±1 mm、相邻点的相对点位中误差≤±0.5 mm的精度要求。

面向自动驾驶的车道级道路电子地图制作

高精度车道级道路电子地图是实现车道级导航与监控的基础地理信息数据和必要条件,未来在自动驾驶系统方面具有广阔的应用空间。该文使用全站仪、RTK进行野外测量,生产符合要求的车道级道路路网数据,包括车道数、车道宽度等属性数据,并进行地图编译,输出OpenDrive格式数据,供自动驾驶系统测试使用。

ATR全站仪的棱镜光斑重心识别与照准纠偏研究

智能化全站仪内置的CCD相机是测量活动中识别目标棱镜的载体,其接收反射红外线形成的光斑图像是目标识别及照准度判定的重要依据。实验以目标区域棱镜的RGB、灰度图像、光斑图像(点云化)作为研究依据,基于提出的圆形度、光斑映射系数、散射性三个特征条件使用随机森林算法建立光斑精识别模型,再利用光斑离散度质心算法找寻光斑重心。最后以四象限法则分割光斑重心落点进而形成实验场误差线,分象限进行照准误差纠偏。实验表明此方法可以很好地识别棱镜光斑重心和进行精确照准,具有一定的可行性。

图像全站仪同轴相机主距检校方法研究

变形测量是图像全站仪目前应用最为广泛的领域。同轴相机主距是图像全站仪应用于变形测量所需检校的主要参数,其检校方法及精度直接关乎变形测量的精度与效率。针对现有检校方法涉及参数过多、求解过程复杂等问题,本文提出一种高效直观的检校方法,检校参数仅包括主距和畸变,可有效检测出不同测量距离上的主距变化,并建立相应的物距—主距函数模型,在实际测量中可由该模型直接获得不同物距对应的精确主距,有效提高将图像测量转换为实地形变测量的精度。针对研究建立的检校模型,设计了完整的检校实验流程,对物距(S)变化范围为2.46m至11.56m的徕卡TS60图像全站仪同轴相机的主距(f)进行精密检校实验,得到的物距与主距的函数模型为f=-3.8382*S^-3.9592+23.1997±0.0023cm。结果表明,本文方法的主距检校相对精度为10-4,所建立的函数模型可将主距误差引起的测角误差降低到0.2″以内。

图像全站仪观测低轨卫星方法研究

随着巨型星座的发展,低轨卫星数量快速增长,雷达与大型光学望远镜等传统观测手段造价高、体积大,难以满足观测需求。图像全站仪作为传统高精度光学测量设备,具有观测精度和自动化程度高、造价低、机动性强等突出特点,可改造为低轨卫星观测系统。利用图像全站仪观测低轨卫星的重点在于指向信息获取以及观测图像中拖尾星点提取,文中建立了从卫星TLE数据到图像全站仪指向信息的数学模型,分析了卫星成像的拖尾特点,提出了基于轨道预测信息的拖尾星点提取算法。利用图像全站仪搭建低轨卫星观测系统进行观测实验,经计算分析得到内符合精度约为6″,观测精度较高,表明图像全站仪可用于低轨卫星观测,观测误差来源有待进一步研究。

全站仪测量技术在矿山测量中的应用研究

矿山测量是矿山工程中必不可少的环节,它涉及到矿区地形的测量、采场布置及通道规划以及矿石储量的计算等。传统的测量方法存在着精度低、效率低等问题,而全站仪测量技术的出现改变了这一局面。全站仪凭借其先进的激光测距、高精度角度测量以及强大的数据处理能力,极大地提升了测量工作的精确度和执行效率,为金属矿山的精确开采规划、高效作业流程及资源管理的优化提供了坚实的技术支撑。本文聚焦于全站仪测量技术在金属矿山测量中的应用,深入分析其优势与实践应用,旨在为相关领域的从业者提供有价值的参考与指导。

基于全站仪的风力发电机组塔架挠度测量研究

风力发电机组塔架上无法布设观测点,常规的边角测量方法无法对其挠度进行测量。为实现对塔架挠度的测量,利用全站仪测量风力发电机组塔架挠度的原理,研究提出了一种基于全站仪实现对风力发电机组塔架挠度测量的方法,该方法包括了工艺流程、测站布设和观测计算方法、步骤,分析了测量误差的来源及应对措施。结果表明:该方法流程清晰、技术可行、成本可控,弥补了利用角度观测实现风机塔架挠度测量的技术空白,具有较强的实用性和推广价值。

智能全站仪在建筑工程变形监测中的应用

智能全站仪的出现改变了传统全站仪测量模式,其独特的ATR自动识别照准测量功能大大提高了监测作业效率。通过对建筑工程施工监测中常用的极坐标法误差影响因素进行分析研究,统计在不同斜距和不同竖直角条件下的智能全站仪ATR测量模式下极坐标法监测精度,通过在实际工程项目中的应用,验证智能全站仪ATR自动照准测量监测方法的可行性及数据可靠性,并与人工手动照准测量结果进行综合对比分析,进一步验证了在远距离检测的条件下,智能全站仪ATR自动照准测量相比人工手动照准测量的优势,为建筑工程变形监测数据的高效准确获取提供了较为可靠的解决方案。

全站仪在盾构下穿施工运营隧道变形监测中的应用

针对新建盾构隧道下穿施工而导致运营隧道结构变形的问题,利用全站仪构建自动化监测系统,对施工期间运营隧道关键节点典型断面的监测数据进行分析和精度评定。本次盾构下穿期间,运营隧道道床沉降整体呈现抬升趋势,管片收敛呈现扩张趋势,道床位移呈现向盾构推进方向运动的趋势。通过人工复核对自动监测系统进行精度评估,结果表明自动化监测与人工复核整体偏差在1 mm内,全站仪自动化监测系统为地铁运营安全风险评估提供测量技术支撑,通过某地铁盾构隧道施工监测的数据分析,验证了全站仪自动化监测系统的可行性和有效性。