工程测量论文

工程勘察通常是指在工程建设的勘察、设计、施工和管理阶段所采用的各种勘察理论、方法和技术。下面我整理了一下工程测量方面的论文，希望对大家有所帮助。

断面测绘是隧道工程中非常重要的环节，但传统的断面测绘作业模式具有外业测量程序复杂、定位精度低、内业数据处理工作量大、效率低的特点，这主要是由于传统的测绘方法和数据整理分析有很大的局限性。因此，为了提高工作效率和最终精度，需要结合先进的测量仪器来改进测量方法，以提高绘图和数据分析的效率。

1隧道断面特点及测量难点

隧道断面主要有两个特点，一是形状的多样化，二是面积比较大。隧道的这些特点一直困扰着传统的横断面测绘方法，造成了一些无法测量的情况，例如有些导流洞的横断面无法用传统的水准仪或经纬仪进行测量。随着科学技术的发展，电子测量仪器在隧道断面测量中的应用越来越广泛，但仍存在一定的局限性:①内业仍采用手工方法绘制断面；(2)棱镜的放置位置不会在同一截面，导致误差较大；(3)棱镜的安放位置不易选择，尤其是在面积较大的隧道中，经常使用吊车等机械设备。

2 GPS测设隧道工程控制网

隧道工程控制网的建立与其他工程基本相似，通常设置为独立的控制网。主要依据是隧道的环境/地形条件、自身长度、现有仪器设备、规定的贯通误差。

利用GPS定位技术构建隧道平面控制网有很多优点:①建网效率比较高，观测工作比三角网可提高5~10倍；(2) ②GPS网对图形角度或条件要求较低，点的间距和点数可选，因此在洞口处只需布设能相互通视的控制点即可；③计算和检查工作量远低于三角剖分，容易满足规范要求；④无论隧道的长度如何，都可以使用的范围很广。

隧道断面测量的改进方法研究

3.1使用免棱镜全站仪进行测量，使用Excel和Auto CAD软件绘制断面。

3.1.1数据收集方法

数据采集主要通过激光的方式进行，利用坐标系进行定位。X轴是隧道的洞室轴线，原点是洞室轴线的起点。

3.1.2绘制剖面图

测量完野外数据后，将全站仪连接到电脑上，打开全站仪的办公软件，将数据导入到Excel表格中。剖面图反映了垂直于洞室轴线的二维平面，即Y值和H值。因此，当隧道断面的Y值非常相近时，应根据桩号增加各断面Y值的固定系数来生成断面间距，但同一断面不同点的Y值相加值应保持一致，以避免自动绘制断面图时出现重叠(见图1)。

3.1.3该方法的优点

总体而言，上述方法是一种可行且高效的隧道断面测绘方法。

其优点是:利用Auto CAD自动绘制剖面图，解决了手工绘图的麻烦，减少了内业工作任务；②野外作业定位精度提高，先进电子设备的应用简化了测量程序，通常只需要两名野外测量人员；(3)测量数据直观，计算过程简化，无需复杂的变换。根据该方法在实际应用中的统计结果，该方法提高工作效率约40% [1]。

3.2 AMT.3000 profiler应用程序

3.2.1 AMT.3000剖面仪工作原理

AMT.3000轮廓仪是电子测量仪器和激光测距的有机结合。使用AMT.3000轮廓仪，可以将测得的数据直接存储在内存中，导入计算机。它的测距原理很简单，就是激光照射到截面后就可以测量距离。它可以在剖面的水平方向自由旋转360°，并可以随时改变测量的密度。

3 . 2 . 2 AMT . 3000的操作模式

主要分为以下三个步骤:

(1)定位，即选择剖面仪的放置地点。一般情况下，轮廓仪安装在已知位置，棱镜放置在该位置测量三维坐标，数据会自动统计到内存中。

(2)启动分析器。设置好profiler后，按照菜单中的提示进行操作，启动profiler后会进行自动测量。其现场工作由Husky手持式测量计算机的Tun软件控制。

(3)数据分析和剖面图绘制。轮廓仪内存中记录的定位测量数据导入计算机后，所有数据由AMT.3000轮廓仪软件进行分析，通常有三种方式:交互式、人机对话、自动分析。在此基础上，计算机系统将自动绘制剖面图[2]。

3.3带免棱镜全站仪的CASS6.0

3.3.1隧道断面数据采集

它采用分段编码的数据采集方法。隧道断面是封闭的，其具体要求是:①测站应架设在隧道中线，输入坐标时，高程值是测站位置到设计断面高度的相对值；(2)踩点时，应在隧道前进方向左底端第一个可测量的点依次向上进行，记录每个点的编码N(即断面序号)，最大限度地集中测量天顶距点的编码Mn；然后将望远镜水平旋转180，从天顶距右侧附近第一个可测点向下测量，最后一个点为右侧底部可见的点，这样就结束了全断面的采样点。

3.3.2办公室数据处理

(1)测量数据传输。与上述方法不同的是编码，数据传输完成后，需要重新确定编码和点的顺序是否错误。基本步骤如下:点击菜单“工程应用”-“生成里程文件”-“从坐标文件生成”后，计算机会弹出查找数据文件的对话框，找到并点击导入的文件，输入新的文件名并保存，在出现的命令栏中选择(2)，断面变换就完成了。

(2)绘制隧道断面图。生成隧道纵断面有两种方法:①输入设计参数的方法；②选择已有设计线，前者更难实现，后者更实用。基本步骤如下:点击工程应用-隧道断面土方计算-绘制断面图，在出现的对话框[3]中从选择里程文件中选择刚导入的数据文件。

3.4利用图像处理实现隧道断面测量

3.4.1基本思想

为了测量和计算隧道断面，需要将隧道断面的边缘信息导入到相关系统中。但在实际工程建设中，隧道断面大面积光照较弱，边缘特征不显著。此时隧道边缘被辉光装置增亮，输入图像边缘明显，再用拉普拉斯算子模板进行检测。

在对图像进行边缘检测后，对图像进行细化和曲线拟合，生成一个可以计算面积的环形有向离散点阵。这里简单介绍一下环形细化图形的拟合方法。首先，上面提到的格子应该有一个逻辑中点与之对应。以该点为边界，将屏幕划分为12个部分，在水平方向设置各部分的数据点，然后进行曲线拟合。然后，将拟合结果调整到原始方向，生成由离散点阵组成的有向环。

在上述不同区域，编码的旋转公式是不同的。所有区域逆时针排列，以竖轴为角平分线，竖轴为正的区域为第一个区域。旋转公式通常为:

x2=x1cos T+y1sin T

y2=y1cos T-x1sin T

然后进行曲线拟合，恢复结果。

实施步骤

该方法中，隧道断面测量系统采用Visual Basic语言编写，计算系统采用Fortran和Visual C++语言编程，测量数据的传输采用动态链接库进行。其基本步骤主要包括以下步骤:①通过摄像头输入图像；②将图像导入图像处理系统，定义坐标点和比例尺；③图像的面积处理和曲线拟合；④导入断面尺寸，定义标准标高值，计算断面面积值；⑤将曲线离散化转化为逆离散数据格；⑥计算所有截面，并将结果保存到磁盘文件中；⑦以表格或图形形式输出数据结果。

示例介绍

通过上述方法对某隧道的现场测量，表1是上述方法的测量结果与人工测量结果的比较，以及计算误差。可以看出，隧道断面测量系统处理的结果能够满足工程施工要求的精度。

4结论

先进的科学技术促进了测绘工程的发展，为其提供了快速、安全、有效的测量方法，并取得了良好的效果。而隧道条件各不相同，在勘察过程中选择合理有效的方法并结合起来会发挥更大的作用。

参考

【1】彭永刚，曹必正。一种改进的隧道断面测绘方法[J].西北水电，2006，02:12~13。

[2]郝亚东，，郭.利用AMT.3000断面仪进行隧道测量[J].城市调查，2004，04:41~44。

[3]宋·袁兵。南方CASS6.0结合免棱镜全站仪在隧道断面测量中的应用[J].河北建筑工程学院学报，2006，01:78~79。

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