毕业论文地籍测量方法研究

分太少，没有动力

摘要：本文对工程测量学重新进行了定义，指出了该学科的地位和研究应用领域；阐述了工程测量学领域通用和专用仪器的发展；在理论方法发展方面，重点对平差理论、工程网优化设计、变形观测数据处理方法进行了归纳和总结。扼要地叙述了大型特种精密工程测量在国内外的发展情况。结合科研和开发实践，简介了地面控制与施工测量工程内外业数据处理一体化自动化系统——科傻系统。最后展望了21世纪工程测量学若干发展方向。关键词：工程测量工业测量精密工程测量测量机器人工程网优化设计一、学科地位和研究应用领域学科定义工程测量学是研究地球空间中具体几何实体的测量描绘和抽象几何实体的测设实现的理论方法和技术的一门应用性学科。它主要以建筑工程、机器和设备为研究服务对象。学科地位测绘科学和技术是一门具有悠久历史和现代发展的一级学科。该学科无论怎样发展，服务领域无论怎样拓宽，与其他学科的交叉无论怎样增多或加强，学科无论出现怎样的综合和细分，学科名称无论怎样改变，学科的本质和特点都不会改变。总的来说，整个学科的二级学科仍应作如下划分：——大地测量学；——工程测量学；——航空摄影测量与遥感学；——地图制图学；——不动产地籍与土地整理。研究应用领域目前国内把工程建设有关的工程测量按勘测设计、施工建设和运行治理三个阶段划分；也有按行业划分成：线路工程测量、水利工程测量、桥隧工程测量、建筑工程测量、矿山测量、海洋工程测量、军事工程测量、3维工业测量等，几乎每一行业和工程测量都有相应的著书或教材。由Hennecke，Mueller，Werner3个德国人所编著的工程测量学，主要按下述内容进行划分和编写：①测量仪器和方法；②线路、铁路、公路建设测量；③高层建筑测量；④地下建筑测量；⑤安全监测；⑥机器和设备测量。由于工程测量的研究应用领域非常广泛，发展变化也很快，因此写书十分困难。目前国内外没有一本全面涉及工程测量学理论、技术、方法和实际应用的现代专著或教材。国际测量师联合会的第六委员会称作工程测量委员会，过去它下设4个工作组：测量方法和限差；土石方计算；变形测量；地下工程测量。此外还设了一个非凡组：变形分析与解释。现在，下设了6个工作组和2个专题组。6个工作组是：大型科学设备的高精度测量技术与方法；线路工程测量与优化；变形测量；工程测量信息系统；激光技术在工程测量中的应用；电子科技文献和网络。2个专题组是：工程和工业中的非凡测量仪器；工程测量标准。德国、瑞士、奥地利3个德语语系国家自50年代发起组织每3～4年举行一次的“工程测量国际学术讨论会”。过去把工程测量划分为以下几个专题：测量仪器和数据获取；数据解释、处理和应用；高层建筑和设备安装测量；地下和深层建筑测量；环境和工程建筑物变形监测。1992年第11届讨论会的专题是：测量理论与测量方案；测量技术和测量系统；信息系统和CAD；在建筑工程和工业中的应用。1996年的第12届讨论会的专题是：测量和数据处理系统；监测和控制；在工业和建筑工程中的质量问题；数据模型和信息系统；交叉学科的大型工程项目。从以上可见，工程测量学的研究领域既有相对的固定性，又是不断发展变化的。笔者认为，工程测量学主要包括以工程建筑为对象的工程测量和以设备与机器安装为对象的工业测量两大部分。在学科上可划分为普通工程测量和精密工程测量。工程测量学的主要任务是为各种工程建设提供测绘保障，满足工程所提出的要求。精密工程测量代表着工程测量学的发展方向，大型特种精密工程建设是促进工程测量学科发展的动力。二、工程测量仪器的发展工程测量仪器可分通用仪器和专用仪器。通用仪器中常规的光学经纬仪、光学水准仪和电磁波测距仪将逐渐被电子全测仪、电子水准仪所替代。电脑型全站仪配合丰富的软件，向全能型和智能化方向发展。带电动马达驱动和程序控制的全站仪结合激光、通讯及CCD技术，可实现测量的全自动化，被称作测量机器人。测量机器人可自动寻找并精确照准目标，在1s内完成一目标点的观测，像机器人一样对成百上千个目标作持续和重复观测，可广泛用于变形监测和施工测量。GPS接收机已逐渐成为一种通用的定位仪器在工程测量中得到广泛应用。将GPS接收机与电子全站仪或测量机器人连接在一起，称超全站仪或超测量机器人。它将GPS的实时动态定位技术与全站仪灵活的3维极坐标测量技术完美结合，可实现无控制网的各种工程测量。专用仪器是工程测量学仪器发展最活跃的，主要应用在精密工程测量领域。其中，包括机械式、光电式及光机电结合式的仪器或测量系统。主要特点是：高精度、自动化、遥测和持续观测。用于建立水平的或竖直的基准线或基准面，测量目标点相对于基准线的偏距，称为基准线测量或准直测量。这方面的仪器有正、倒锤与垂线观测仪，金属丝引张线，各种激光准直仪、铅直仪、自准直仪，以及尼龙丝或金属丝准直测量系统等。在距离测量方面，包括中长距离、短距离和微距离及其变化量的精密测量。以ME5000为代表的精密激光测距仪和TERRAMETERLDM2双频激光测距仪，中长距离测量精度可达亚毫米级；可喜的是，许多短距离、微距离测量都实现了测量数据采集的自动化，其中最典型的代表是铟瓦线尺测距仪DISTINVAR，应变仪DISTERMETERISETH，石英伸缩仪，各种光学应变计，位移与振动激光快速遥测仪等。采用多谱勒效应的双频激光干涉仪，能在数十米范围内达到μm的计量精度，成为重要的长度检校和精密测量设备；采用CCD线列传感器测量微距离可达到百分之几微米的精度，它们使距离测量精度从毫米、微米级进入到纳米级世界。高程测量方面，最显著的发展应数液体静力水准测量系统。这种系统通过各种类型的传感器测量容器的液面高度，可同时获取数十乃至数百个监测点的高程，具有高精度、遥测、自动化、可移动和持续测量等特点。两容器间的距离可达数十公里，如用于跨河与跨海峡的水准测量；通过一种压力传感器，答应两容器之间的高差从过去的数厘米达到数米。与高程测量有关的是倾斜测量，即确定被测对象在竖直平面内相对于水平或铅直基准线的挠度曲线。各种机械式测斜仪、电子测倾仪都向着数字显示、自动记录和灵活移动等方向发展，其精度达微米级。具有多种功能的混合测量系统是工程测量专用仪器发展的显著特点，采用多传感器的高速铁路轨道测量系统，用测量机器人自动跟踪沿铁路轨道前进的测量车，测量车上装有棱镜、斜倾传感器、长度传感器和微机，可用于测量轨道的3维坐标、轨道的宽度和倾角。液体静力水准测量与金属丝准直集成的混合测量系统在数百米长的基准线上可精确测量测点的高程和偏距。综上所述，工程测量专用仪器具有高精度、快速、遥测、无接触、可移动、连续、自动记录、微机控制等特点，可作精密定位和准直测量，可测量倾斜度、厚度、表面粗糙度和平直度，还可测振动频率以及物体的动态行为。 三、工程测量理论方法的发展测量平差理论最小二乘法广泛应用于测量平差。最小二乘配置包括了平差、滤波和推估。附有限制条件的条件平差模型被称为概括平差模型，它是各种经典的和现代平差模型的统一模型。测量误差理论主要表现在对模型误差的研究上，主要包括：平差中函数模型误差、随机模型误差的鉴别或诊断；模型误差对参数估计的影响，对参数和残差统计性质的影响；病态方程与控制网及其观测方案设计的关系。由于变形监测网参考点稳定性检验的需要，导致了自由网平差和拟稳平差的出现和发展。观测值粗差的研究促进了控制网可靠性理论，以及变形监测网变形和观测值粗差的可区分性理论的研究和发展。针对观测值存在粗差的客观实际，出现了稳健估计；针对法方程系数阵存在病态的可能，发展了有偏估计。与最小二乘估计相区别，稳健估计和有偏估计称为非最小二乘估计。巴尔达的数据探测法对观测值中只存在一个粗差时有效，稳健估计法具有反抗多个粗差影响的优点。建立改正数向量与观测值真误差向量之间的函数关系，可对多个粗差同时进行定位和定值，这种方法已在通用平差软件包中得到算法实现和应用。方差和协方差分量估计实质上是精化平差的随机模型，过去一直仅停留在理论的研究上。实际中，要求对多种观测量进行综合处理，因此，方差分量估计已成为测量平差的必备内容了。目前，通用平差软件包中已增加了该功能，但还需要在测量规范中明确提出来。需要指出的是：许多测量作业单位喜欢采用附合导线进行逐级加密，主要依据目前规范中有关一、二、三级导线和图根导线的规定。无疑附合导线具有许多优点，但由于多余观测少，发现和反抗粗差的能力较弱，不宜滥用。建立一个区域的控制，首级网点采用GPS测量，下面最好用一个等级的导线网作全面加密。从测量平差理论来看，全面布设的导线网具有更好的图形强度，精密较均匀，可靠性也较高。工程控制网优化设计理论和方法网的优化设计方法有解析法和模拟法两种。解析法是基于优化设计理论构造目标函数和约束条件，解求目标函数的极大值或极小值。一般将网的质量指标作为目标函数或约束条件。网的质量指标主要有精度、可靠性和建网费用，对于变形监测网还包括网的灵敏度或可区分性。对于网的平差模型而言，按固定参数和待定参数的不同，网的优化设计又分为零类、一类、二类和三类优化设计，涉及到网的基准设计，网形、观测值精度以及观测方案的设计。在工程测量中，施工控制网、安装控制网和变形监测网都需要作优化设计。由于采用GPS定位技术和电磁波测距，网的几何图形概念与传统的测角网有很大的区别。除非凡的精密控制网可考虑用专门编写的解析法优化设计程序作网的优化设计外，其他的网都可用模拟法进行设计。模拟法优化设计的软件功能和进行优化设计的步骤主要是：根据设计资料和地图资料在图上选点布网，获取网点近似坐标。模拟观测方案，根据仪器确定观测值精度，可进一步模拟观测值。计算网的各种质量指标如精度、可靠性、灵敏度。精度应包括点位精度、相邻点位精度、任意两点间的相对精度、最弱点和最弱边精度、边长和方位角精度。进一步可计算坐标未知数的协方差阵或部分点坐标的协方差阵，协方差阵的主成份计算，特征值计算，点位误差椭圆、置信椭圆的计算等。可靠性包括每个观测值的多余观测分量和某一观测值的粗差界限值对平差坐标的影响。灵敏度包括灵敏度椭圆、在给定变形向量下的灵敏度指标以及观测值的灵敏度影响系数。将计算出的各质量指标与设计要求的指标比较，使之既满足设计要求，又不致于有太大的富余。通过改变观测值的精度或改变观测方案或局部改变网形等方法重新作上述设计计算，直到获取一个较好的结果。在实践中，总结出了下述优化设计策略：先固定观测值的精度，对选取的网点，观测所有可能的边和方向，计算网的质量的指标，若质量偏低，则必须提高观测值的精度。在某一组先验精度下，若网的质量指标偏高了，这时可按观测值的内部可靠性指标ri，删减观测值。ri太大，说明该观测值显得多余，应删去；若ri很小，则该观测值的精度不宜增加。这种根据ri大小来删除观测值的方法称为从“密”到“疏”，从“肥”到“瘦”的优化策略。从模拟法优化设计的整个过程来看，它是一种试算法，需要有一个好的软件。该软件除具有通用平差软件的功能外，在成果输出的多样性、直观性，在可视化以及人机交互界面设计方面都有更高要求。同时也要求设计者具有坚实的专业知识和丰富的经验。用模拟法可获得一个相对较优且切实可行的方案，可进一步用模拟观测值作网的平差计算，同时可模拟观测值粗差并计算对结果的影响。这种方法称为数学扭曲法或蒙特卡洛法。对于一个精度、可靠性以及灵敏度要求极高的监测网或精密控制网，作上述优化设计和精细计算是十分必要的。国内在这方面的应用道较少。多是为了安全起见，有较大的质量富余，建网费用偏高。网优化设计费用很少，所带来的效益较大，凡是较重要的工程控制网，都应作优化设计。变形观测数据处理工程建筑物及与工程有关的变形的监测、分析及预是工程测量学的重要研究内容。其中的变形分析和预涉及到变形观测数据处理。但变形分析和预的范畴更广，属于多学科的交叉。变形观测数据处理的几种典型方法

测绘工程专业“地籍测量学”课程教学改革的思考地籍测量学是测绘工程专业的主干专业课程。它是研究土地及其附着物的权属、位置、数量、质量和利用现状等土地基本信息的集合,以数据、表册和图的形式表示,并由以课税为目的的地籍扩大为产权登记和土地利用规划服务的多用途地籍,即现代地籍,为政府的宏观决策提供基础资料和科学依据。随着社会和经济发展的需要以及当代测绘新技术、新方法广泛应用于现代地籍测量中,其内涵和外延更为丰富,并与测绘工程专业的其它相关课程交叉、融合更为深入。因此,对测绘工程专业开设的《地籍测量学》课程教学内容、教学方法的改革尤为必要。我校测绘工程专业开设这门课已历时10年,其间进行多次教学计划与内容的调整,目前该课程的学时为48学时,安排在第三学年下学期授课。 1教学环节的改革 1·1教学内容的定位与调整 地籍测量学课程是在测绘工程专业学生已学习前续课程测量学、测量平差、控制测量和计算机程序设计等基础上讲授的,学生具有一定的测量理论基础、计算机能力及实践动手能力。因此,在教学内容的选择上应结合学生的知识结构、能力结构和专业培养目标有所侧重,进行恰当的定位与调整。以我校采用的《地籍测量学》教材(武汉大学出版社)内容编排来看,它主要分为两大部分:第一部分(1~5 章)为地籍调查,第二部分(6~10章)为地籍测量。作为测绘工程专业学生应以第一部分为重点,这一部分内容新、政策性和专业性强、信息量大,同时又是第二部分的基础与前提,应重点讲授土地权属调查、土地利用现状调查、土地等级调查及房屋调查。第二部分地籍测量可结合测量学、控制测量、数字化成图原理、测量平差等前续课程内容,有针对性地、有比较地进行整合性讲解,经过多年教学实践,获得较好的效果。 1·2课堂教学手段的改革 地籍测量学课程的知识总量与信息量大、政策性强,内容以叙述性多,再加上当代测绘新技术的应用,在有限的学时内,既要讲授传统的课程内容,又要介绍当代测绘新技术、新理论的应用,单靠常规、传统的教学方法与手段是有困难的。教学中制作 CAI课件,在课堂教学中采用现代多媒体教学手段与传统板书相结合的方法,较好地解决了这一问题。它不仅形象、直观,而且提高了教学质量,既有图像教学,又辅以声音和动态,将基本原理、实物图像、空间概念、学科间交叉等难以用板书或口述讲解明白的内容,清晰、直观地传授给学生,加大授课信息量, 便于更新和拓宽知识面,完善学生的专业知识结构。但是,多媒体教学手段不是万能的,它仅仅是课堂教学的一种先进的辅助手段,如果不分主次,不分内容,不分需求都用此方法讲课,甚至坐在电脑前照本宣科,其效果也不会好。因此,将多媒体教学与传统板书有机结合是课堂教学的一种好形式。我们对内容中叙述性、图表、新技术、新仪器、学科间交叉比较等内容宜采用多媒体教学,而对于推理性、分析性、计算性的内容采用板书讲解为主,使课堂气氛活跃,启发学生积极思维,有利于培养学生分析、解决问题的能力。 1·3注重“地籍测量学”与其它学科的交叉融合 地籍测量学是在前续专业基础课及部分专业课基础上开设的,因此,在讲授过程中,应注意与已学课程的交叉融合,例如,在讲解“地籍控制测量”时, 应着重讲清地籍控制测量的自身特点、要求及其方法,宜与地形控制测量、施工控制测量等内容相比较,指出它们之间的异同点。在讲解“地籍图测绘” 时,应着重讲解地籍图的内容与特点,比较它与地形图的异同之处,同时强调地籍图数字化成图的新技术。在这里应注意将地籍图的测绘与界址点坐标测量有机结合,它们都是通过一定的仪器设备和方法, 采集各宗地的界址点、相关地物点的三维几何数据和属性数据,应用数字测图软件,经过数据处理,绘制并输出数字化地籍图、宗地图及有关成果。同时, 这些采集的数据还用于建立地籍数据库,为地籍信息管理系统提供数据,以便于今后地籍变更及地籍信息的自动化管理。因此,在讲解这两章内容时应突出数据采集的应用价值,并有针对性地融入已学过的测量数据库、数字化测图原理、计算机图形学等相关学科的知识。只有这样,在讲授第二部分地籍测量时,才能突出地籍测量自身特点,避免重复,节省学时,提高学生学习兴趣与教学效果。 1·4保持教学内容的现势性 如前所述,地籍测量学的内容不仅政策性、法律性及社会性强,同时又是集科学性、实践性、统一性及严密性于一体的技术工作,其行为是具有法律效用的政府行为。因此,讲授这门课程时,不同于其它专业课程,必须及时地融入国家最新的地籍测量规范、规程,融入最新的国家土地、房产等方面的法规和政策。在讲授过程中,由于教材编写内容时间的局限,及时地补充最新的国家地籍测量规范或法规, 使学生所学内容能适应当代社会的要求,保持教学内容的现势性,很受学生欢迎。一些在土地或房产部门工作的毕业生感到能学以致用并很快适应工作环境。 2教学实验环节的改革 地籍测量学同其它专业课一样实践性强,学生除了掌握基本理论与知识外,还应掌握基本应用和操作技能,培养动手能力。在48学时教学中,安排 6学时实验课,其主要内容是全站仪极坐标法测定界址点坐标,野外数据采集与机助制图,解析法面积上机计算等。限于学时,对地籍权属调查等内容通过演示或参观来解决。我校在江浦校区建有近 2000亩的完善的数字化测量实习基地,很好地满足了本课程课堂实验课的需要。 3结束语 地籍测量学与其它测量课程比较,在国内测绘工程专业中还是一门开设时间较短的新课程。随着当代测绘新技术的发展与社会的需求,它的自身特点与应用范围及其与其它专业学科的交叉融合,其内容也在与时俱进。因此,这门课程内容与方法改革会不断地深化,其最终目的是为了提高教学质量, 满足和适应社会需求。教学实践表明,一本好教材,一份好教学计划,一套先进的多媒体课件,这仅是教学中的硬件;如何讲好课,安排有效的实践环节,达到预期的教学效果,应有一套适应专业培养目标需求的行之有效的模式,笔者认为上述几个方面把握好,将有利于提高教学质量,较好地完成教学任务。轻风论文网有免费的论文可以下载，解压缩形式的，在百度上都搜不到，呵呵，我就用的他们的文章过的，。一次过关，哈哈

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