時間：2023-03-27 16:47:17
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在利用激光進行的三維測量中應用最廣泛的測量方法主要有三種：干涉法、飛行時間法和三角法。1.1干涉法干涉法測量是利用激光的干涉原理來完成對物體測量的一種方法，其原理是將一束相干光通過分光系統分成測量光和參考光，通過測量光波與參考光波相干疊加產生的干涉條紋變化量來獲得物體表面的深度信息。干涉法的測量精度高，在100m范圍內可以獲得0.1mm的分辨率。1.2飛行時間法飛行時間法是通過測量脈沖光束的飛行時間來測量距離的一種測量方法，其原理是通過測量發射和接收激光脈沖信號的時間差來間接獲得被測目標的距離。飛行時間法以時間分辨率來換取距離測量精度，精度相對較低，一般在1mm左右，精度高的測量頭可達亞毫米級，常用于大尺度遠距離測量。1.3三角法三角法是光學測量中最常見的一種測量方法。它是將待測點的深度坐標，通過不同的檢測元件，利用幾何三角關系轉換為相對于光學基準的偏移量進而計算出該點深度值。根據具體照明方式的不同，光學三角法可分為兩大類：被動三角法和主動三角法。激光三角法測量是基于激光的主動三角法，是近年來研究較多、發展比較成熟的一種測距方法。其測量原理是：由光源發出的光照射到被測物體表面上，反射后在檢測器（如：CCD）上成像，物體表面的位置改變，檢測器上成的像也隨之改變，由幾何三角關系即可通過對像移的檢測和計算出實際高度。激光三角法測量的精度取決于感光設備的敏感程度、與被測表面的距離、被測物表面的光學特性等，適合于近距測量，精度一般在絲米級。
2測量方法的選擇
船板的形狀尺寸測量是一個典型的外表面三維曲面測量。由于船板是一個連續而光滑的曲面，因此，可以將整個曲面離散成m×n個點，通過測量得到這些點的坐標值后，即可通過軟件擬合出整個曲面。由于傳統的接觸式測量，存在探頭易磨損，需要人工干預，價格昂貴，對使用環境有一定要求，測量速度慢，效率低等問題，因此，雖然其有較高的測量精度，但確并不適合應用在船板多點成形在線測量中。對比三種常用的激光測量方法，測量精度均能滿足船板的測量要求。本著實用而不浪費的原則，由于干涉法測量所需的測量設備成本較另外兩種方法高出很多，并且使用時需反射鏡，現場在線使用不方便，速度慢效率低，因此，采用飛行時間法或三角法的激光測量傳感器比較適合船板三維測量，其設備價格較低，對測量表面的要求不高，并且可直接測量，使用靈活方便。
3掃描裝置
掃描裝置是激光測量頭的安裝平臺，其作用是帶動激光測量頭沿X軸和Y軸運動，完成對整個測量表面的掃描，并在測量的同時給出測量點的X方向和Y方向的坐標值。為了提高測量效率，最終確定掃描裝置采用多點方式，這樣可以大大提高船板多點成形的生產效率。由于多點測量方式使用的激光測量頭數量較多，因此，在滿足測量精度要求的前提下，選擇了價格相對較低的飛行時間法激光測量頭。掃描系統由電動滑臺、聯軸器、接軸、減速機、伺服電機、測量架、測頭等部分組成(見圖1)。電動滑臺和減速機通過架子固定在上模座上，伺服電機與減速機相連，并通過接軸與電動滑臺連接，測量架固定在電動滑臺上。測量時，在伺服電機驅動下，電動滑臺帶動測量架沿X方向移動，每走一個步長測頭測量當前X坐標下各點的Z坐標值，直到測量完整個板材表面點陣(見圖2)。
4結束語
(1)GPS－RTK測量應用范圍，首先用在控制測量，一般用在四等以下測量與工程測量。其次用在地形測量，用GPS－RTK測量時輔以測圖軟件，可測繪各種地形圖，如:帶狀地形圖與數字地形圖等。最后用在放樣測量。用GPS－RTK測量有效把放樣工作與設計方案結合，提高工作效率。(2)GPS－RTK系統土地測量優點。PTK動態測量是繼GPS定位技術后，測量領域的技術變革。有以下優點:①觀測點無需通視。精度高，有效距離遠，可減少測量時間和經費，使地形點位選擇更靈活。②操作簡便與自動化高。PTK測量所需人員少與時間短，效率高，且測量成果為獨立觀測值，不像常規測量積累誤差。③觀測時間短。通常使用PTK測量中已達到幾秒就可測定一點位。能對坐標實時計算，因此可提高效率。(3)RTK技術。實時測量技術以載波觀測量為依據的差分GPS技術。GPS測量模式有多種，如靜態、準動態與動態定位等。但用這些模式，如不和傳輸系統結合，定位結果需通過測后處理獲得，無法實時得出定位結果，無法實時審核基準站與用戶站數據質量，長致使重測。動態測量思想是，安置一GPS接收機于基準站，對可見GPS衛星連續觀測，將觀測數據用無線電設備，實時發送用戶觀測站。在該站上，GPS接收機接收衛星信號時，通過接收設備，接收基準站觀測數據，再根據定位原理，實時計算與顯示用戶站坐標與其精度。
2GPS－RTK測量控制要點
(1)控制點確定。設計測量控制點收集，根據需要，收集高級控制點參心坐標、高程成果與坐標轉換參數等。其次確定平面控制點，把平面控制點劃分等級成:一級、二級與三級。其三確定高程控制點，按精度可分成五等。最后布設平面控制點，用逐級布設與越級布設結合方式，爭取控制點保證一個以上等級點和其通視。(2)測量方法。GPS－RTK測量用參考站RTK與網絡RTK兩種方法。通信困難時，可用后處理測量模式測量。(3)平面控制點測量。用GPS－RTK測平面控制點，先應該用流動站采集觀測數據，用數據鏈接收參考站數據，系統中組成差分值實時處理，用坐標轉換將觀測地心坐標轉為坐標系平面坐標。其次獲取坐標轉換參數時，直接用已知參數。最后，GPS－RTK測量起算點應均勻，且能控制測區。轉換時根據測區與具體情況，檢驗起算點，采用數學模型，進行點組合式分別計算與優選。
3GPS－RTK測量土地測量中應用
(1)技術路線。土地開發所要求繪圖比例為1∶10000或1∶2000，這對一定范圍精度達到厘米的GPS－RTK測量將完全達到要求。準備工作。測量前檢查儀器能否正常;精度檢驗;項目地基處理與行政界線等資料收集，為保證精度，在控制網中選取已知點求轉換參數，校正應選4個以上校正點，且待測點位于校正點范圍內。(2)數據采集。測量要素與綜合取舍可能和普通測量不同，具體需參照指導書。外業采集時徐繪制草圖。每天外業完成后要及時把觀測數據輸到計算機。一般主要有兩種采集，即連續測量與非連續測量。(3)GPS數據處理階段。開展傳輸時把電腦與測控設備放一起，就能把當天信息與內容融匯，以表格展示出來，非常便利。(4)圖形編輯。用AutoCAD編輯圖形，參照外業草圖或外業點記錄編號把測量區地物按實際連接與形成矢量圖，等高線生成與地類符號等作業。(5)圖幅整飾與面積統計。依據規范與指導書要求，將繪制土地現狀圖圖號、坐標系、制圖單位與其他說明上圖。(6)界址點放樣與埋設界樁。界址點放樣測量方法，用接收機在放站為固定站，用RTK移動站放樣和定位時。按這幾個步驟:①建立項目與坐標管理。選擇參考橢球與參數輸入，選擇和輸入投影帶等。②移動站頻率選擇。根據無線電頻率。選一理想頻率，移動站與基準站要使用一個頻率。③坐標輸入。將界址坐標及控制點坐標輸入建立項目作為放樣與檢查使用。(7)測量菜單選擇RTK形式，并初始化，完成后啟動RTK，然后進行測量。(8)定位放樣。從手薄中調出項目放樣點坐標，手簿屏幕上放樣點距移動站方位與距離，背著接收機，它會提醒走到放樣點位置，迅速與方便。移動站正對放樣點時，手簿有提示聲，表明該點定位成功。然后挖坑和埋設界樁，埋設時不斷糾正界樁位置到達到誤差要求。良好條件下，PTK初始化需時間幾十秒;不良條件下，先進PTK需幾分鐘或十幾分鐘。
4總結
信息時代信息爆炸導致通信帶寬需求或通信網絡容量爆增。如近期北美骨干網的業務量約6-9個月翻一番，達到了所謂的“光速經濟”的時期，它比微電子芯片性能發展的摩爾法則（約18個月翻一番）快2-3倍，而且迄今這種發展勢頭不減。面對這種發展趨勢，各個通信發達國家都在積極研究設計新的寬帶網絡，如可持續發展網絡CUN、下一代網絡NGN、新公眾網NPN、一體化網UN等，但其基礎傳輸媒質的物理層都是密集光波分復用（DWDM）的光傳送網OTN。不如此就不可能提供巨大的通信帶寬，高度可靠的傳輸性能，足夠的業務承載容量以及低廉的使用費用，確保網絡的可持續發展，支持當前和未來的任何業務信號的傳送要求。
1密集光波分復用（DWDM）系統
DWDM系統主要由光合波器、光分波器和摻鉺光纖放大器（EDFA）組成。其中EDFA的作用是由比信號波長低的高能量光泵源將能量輻射進一段摻鉺光纖中，當載有凈負荷的光波通過此段光纖一起傳播時，完成光能量的轉移，使在1530-1565m波長范圍內各個光波承載的凈負荷信號全都得到放大，彌補了光纖線路的能量損失。這樣，當用EDFA代替傳統的光通信鏈路中的中繼段設備時，就能以最少的費用直接通過增加波長數增大傳輸容量，使整個光通信系統的結構和設計都大大簡化，并便于施工維護。
EDFA在DWDM系統中實際應用時又分為功放或后置放大器（BA），預放或前置放大器（PA）和線路放大器（LA）3種，但有的公司為了簡化，盡量減少設備品種，統一為OA，以便于維護。
目前商用的DWDM系統的每個波長的數據速率是2.5Gbps，或10Gbps，波長數為4、8、16、32等；40、80甚至132個波長的DWDM系統也已有產品。常用的有兩類配置。一類是在光合波器前與在光分波器后設置波長轉換器（WavelengthTransponder）OTU。這一類配置是開放式的，采用這種可以使用現有的1310nm和1550nm波長區的任一廠家的光發送與光接收機模塊；波長轉換器將這些非標準的光波長信號變換到1550nm窗口中規定的標準光波長信號，以便在DWDM系統中傳輸。美國的Ciena公司、歐洲的pirelli公司采用這類配置，他們是生產光器件的公司，通常，所生產的光分波合波器有較好的光學性能參數。如Ciena公司采用的信道波長間隔為0.8nm，對應100GHz的帶寬，在1545.3-1557.4nm波長范圍內提供16個光波信道或光路。但他們沒有SDH傳輸設備，因此，在系統配置、網絡管理方面不能統一考慮。此類配置的優點是應用靈活、通用性強，缺點是增加波長轉換器、成本較高。另一類配置是不用波長轉換器，將波分復用、解復用部分和傳輸系統產品集成在一起，這一類配置是一體的或集成的，這樣簡化了系統結構、降低了成本，而且便于將SDH傳輸設備和DWDM設備在同一網管平臺上進行管理操作。這類配置的生產廠家如Lucent、Siemens、Nortel等，他們是SDH傳輸系統設備供應商，有條件這樣做。他們在做4×2.5G32bpsDWDM系統設計時就考慮與4×10Gbps速率的兼容，考慮增加至8個波長、16個波長、基至40個波長、80個波長，以及2.5Gbps和10Gbps的混合應用，確保系統在線不斷擴容，平滑過渡，不影響通信網的業務。當然，他們也提供開放式配置，或發送是開放式，接收為一體式的DWDM系統設備。
由于初期商用的EDFA帶寬平坦范圍在1540-1560nm，故早期使用的DWDM系統的復用光波長多在1550nm附近。后來實際EDFA的增益譜寬為35nm，約4.2THz，其中增益起伏小于1dB的譜寬在1539-1565nm之間，若以1.6nm（對應200GHz）的波長間隔，則最少可實現8波長，乃至16波長的同步放大；若以0.8nm（對應100GHz）的波長間隔，則最少可實現16個波長，乃至32個波長的DWDM系統，再加上EDFA約40dB的高增益，大于100mW的高輸出功率，以及4-5dB的低噪聲值等優越性能，故極大地促進了DWDM系統的快速發展。
正如電放大器那樣，光放大器在放大光信號的同時也要引入噪聲。它由光子的自發幅射（SpontaneousEmission）產生。此種噪聲和光信號在光放大器中一起放大，并逐級積累形成干擾信號，即熟知的放大自發輻射（AmplifiedSpontaneousEmission，簡寫為ASE）干擾信號。這種ASE干擾信號經多經光放積累的功率會大到1-2mW，其頻譜分布與波長增益譜對應。
這就是為什么經過若干個OLA放大后必須經過光電變換，分別取出各波長光路的電信號進行定時、整形與再生（3R），完成光數字信號處理的主要原因，它決定了電中繼段或復用段的最大距離或最大光中繼段數。當然，其他因素例如允許的總的色散值也決定此電中繼段的最大距離，這要由系統設計作光功率預算時，哪個因素要求最嚴格來確定。
2DWDM系統的測試要求
以SDH終端設備為基礎的多波長密集光波分復用系統和單波長SDH系統的測試要求差別很大。首先，單波長光通信系統的精確波長測試是不重要的，只需用普通的光功率計測量了光功率值就可判斷光系統是否正常了。設置光功率計到一個特定的波長值，例如是1310nm還是1550nm，僅用作不同波長區光系統光源發光功率測試的較準與修正，因為對寬光譜的功率計而言，光源波長差幾十nm時測出的光功率值的差別也不大?？墒牵瑢WDM系統就完全不同了，系統有很多波長，很多光路，要分別測出系統中每個光路的波長值與光功率大小，才能共發判斷出是哪個波長，哪個光路系統出了問題。由于各個光路的波長間隔通常是1.6nm（200GHz）、0.8nm（GHz），甚至0.4nm（50GHz），故必須有波長選擇性的光功率計，即波長計或光譜分析儀才能測出系統的各個光路的波長值和光功率的大小，因此，用一般的光功率計測出系統的總光功率值是不解決問題。其次，為了平滑地增加波長、擴大DWDM系統容量，或為了靈活地調度、調整電路和網絡的容量，需要減少某個DWDM系統的波長數，即要求DWDM系統在增加或減少波長數時，總的輸出光功率基本穩定。這樣，當有某個光路、某個凈負荷載體，即光波長或光載頻失效時，又用普通光功率計測量總光功率值是無法發現問題的，因為一兩個光載頻功率大大降低或失效，對總的光功率值影響很小。此時，必須對各個光載頻的功率進行選擇性測量，不僅測出光功率電平值，而且還準確地測出具體的波長數值后，才能確切知道是哪個波長哪條光路出了問題。這不僅在判斷光路故障時非常必要，而且在系統安裝、調測和日常維護時也很重要。
此外，為了測量光放大器增益光譜特性，尤其是增益平坦度，需找出各波長或各光路的功率電平差值時，也必須測量出各光路的波長值和光功率值。
為便于查尋光線路放大器的故障，除測量各個光路的波長值和光功率外，還要測量出各個光路的信噪比（OSNR）。這里，在測量OSNR時要注意測量儀表的噪聲帶寬。例如用HP70952B光譜分析儀（噪聲帶寬1nm）測量的OSNR要比用Agilent86121AWDM光路分析儀（噪聲帶寬0.1nm）測量出的OSNR低約10dB；這是因為前者取出的噪聲功率是后者取出的噪聲功率的10倍，自然，前者測出的OSNR要低約10db（因光信號功率測量有差別）。
由于DWDM系統有n個波長，n個光路，等效于n個虛SDH光通信系統，故在系統的重要測量點必須有光分路器（分光器），以避免在做波長和功率測量時中斷系統，造成大量業務丟失。
為便于比較對照，將OSP-102/OMS-100組合測試儀和一個典型的實驗室用光譜分析儀OSA的技術規范列在一起。
3可調諧光濾波器
為使具有光譜分析儀功能的儀表適合現場測試，需要有輕便靈巧的可調諧光濾波器選擇光波長。它是一個可調法布里-泊羅（Fabry-Perot）濾波腔體，它的基本結構是由兩塊部分鍍銀的板構成反射平面，兩塊板相對分開的距離是可普的。其濾波原理是：對某個波長的光，當調節兩塊板之間的距離，使在兩塊板之間反射引起的部分射線在相位上完全重疊時，濾波器對該波長的光是直通的，而對其他波長的光會引入很大的衰減。
這種可調諧光濾波器與光分度計或旋轉干涉濾波器相比有很多優點。它沒有軸承、軸、馬達等，不存在由于連續持久的操作引起磨損、破裂等問題；結構非常堅實，對振動不敏感。它是不可逆的光器件，無論是衰減，還是通常波長均與輸入光波的射線極化無關；這一優點在有幾個波長激光器都調整到有相同輸出光功率時尤其重要。
4便攜式光譜分析儀
適用于DWSM系統現場安裝調測與日常維護的便攜式光譜分析儀，除去前已介紹的HP70952B,Agilent86121A外，現舉OSP-102插件和OMS-100主機配合專用于DWDM系統測試的便攜式光譜分析儀為例，說明采用可調諧光濾波器一方面使成本顯著降低，一方面使重量減輕。體積縮小，有利于便攜。為便于使用，還增加了下述分立的應用方式。
（1）光譜分析儀方式
用可調諧光濾波器沿著要選測的波長范圍調整移動，將以圖形方式顯示測量結果，可用游標定位估計波長、功率數值，以及各波長和功率差值的測試數據。還可用存儲器存儲兩個光譜的測試數據進行比較。
（2）光纖系統方式
用表列出直到16個光路或波信道的被測試的波長、功率和S/N。這種應用方式對光纖通信系統的日常維護測試特別有用。因為在DWDM系統的運行過程中，通常不希望光載頻信號的功率超過規定的容限。
（3）光功率計方式
可調諧光濾波器固定調整到所選的波長，以數字顯示該波長的光功率，就可以用來檢測該光路或信道光載頻功率隨時間的變化，即穩定程度。這一方式在檢測中斷故障時尤其有用。
（4）監視器輸出方式
將被濾出的光信號的一部分送到監視器輸出，就能在不影響其他光路或波信道業務的條件下對DWDM系統的某指定波信道進行比特誤碼率測試，也可具體檢測出哪一個波信道傳輸有問題。
這里所說的傳統測量技術地質災害監測，就是通過各種專業儀器測量災害的產生及發展過程，記錄數據并傳輸到預報中心，進行分析研究后找出災害的發展規律，并判斷是否需要發出災難預警。地質災害的主要監測對象是地質形變，對形變的監測又可細分為內部形變監測與外部形變監測。其監測對象是將測量技術作為主要監測手段的外部形變。這類監測通常采取的測量方法是在平面上用經緯儀和三角測量法監測，高程測量采用全站儀測量或三角高程法和水準測量法。然后，建立誤差單位為毫米級的小型平面控制網及高程控制網，以此測量出監測樣本上各控制點在垂直與水平方向上的微小位移量及其形變形式，從而獲得有用的形變數據，并最終達到有效防治地質災害的作用。傳統的測量技術缺陷在于，監測時需要安排人員進行實地觀測，并且要記錄大量的測量數據、進行大量的計算，加上工作周期長、經費偏高等各種問題，造成其工作效率不高。此外，在環境惡劣的荒野、深山、原始森林等地區，實時、實地測量是無法實現的。
2現代測量技術的應用
2．1GPS在地質災害監測中的應用GPS即全球定位系統，通過接收定位衛星的信號進行測時定位、導航，采用靜態差分定位技術，縮短觀測時間，減小誤差提高精確度。利用GPS技術監測地質災害，監測站之間無須要求通視，大幅度削減了工作量。并且通過衛星通信技術能夠將監測到的數據傳送至數據處理中心，以此來實現遠距離的監測工作。目前，GPS技術已在地震、地表塌陷、滑坡等突發性地質災害的監測中被廣泛應用。其優點在于它非常高效，且精準度已經達到百萬分之一甚至可能更高，同時它還有全天候、自動化、多功能而且操作簡便等特點。這些諸多優點讓它在工程測量中得到廣泛應用。GPS技術在地表外部形變監測中的應用有很多，大致的操作過程以巖體的外部形變監測為例，先在距離巖體較遠的地方選取一個穩定點放置GPS信號接收機，然后選取目標點并放置接收機，經過計算分析可以得出各目標點的位移。利用GPS系統進行連續監測，就能實現對目標的實時自動監測。GPS技術取代傳統水準測量法，可以降低勞動強度，縮短周期，準確及時地捕獲有效信息，在獲得高效率、高精度的數據同時，降低監測成本。
2．2GIS在地質災害監測中的應用GIS技術全稱地理信息系統技術，它融合了地理學、地圖學以及計算機技術和測繪技術，是一項在計算機軟、硬件支持下，采集、記錄并儲存相關的地理信息實現數據庫的系統化，并將地理要素進行轉化，對計算得出的相關數據進行分析處理的空間信息系統。測量人員按照測量需求，可以使用GIS技術很快的獲取數據，再將結果用數字或圖形的方式顯示出來。它的主要作用是對空間數據進行分析，對決策和預報有輔助作用。其地理信息擁有空間性、區域性、動態性的特征，其地理數據是用符號來表示地理特征與現象之間的關系，即用文字、數字圖像等來表示地理要素的質量、數量及其分布特征與規律。時域特征數據、空間位置數據及屬性數據三部分是地理數據的主要組成部分。GIS技術的應用有效地解決了記錄和計算量過大的問題，通過標準的矢量化掃描、數字化攝影測量的方式來測量地球表面物體，可以給我們提供及時且準確的標準化數字信息。還可以應用系統中的有關功能做到空間定點分析，按不同比例尺編制專題圖像。
2．3RS在地質災害監測中的應用RS技術全稱遙感系統技術，它可以實現同步觀測和實時數據信息的提供，并具有很高的綜合性，同時在地形觀測與資源勘查中RS技術也是最有力、高效的手段。它可以全天候的獲取信息，且周期短、視域寬廣、信息量豐富，還能夠真實的展現地表物體的大小、形狀甚至顏色，立體直觀的影像有更好的觀察效果。目前RS技術已廣泛的應用于地質、農林業、氣象、水文、軍事等領域。在地質災害的監測中，RS技術可以對災害做出快速的應急反應，幾小時內系統便能獲取災情數據，并迅速對災情做出評估，其詳實評估不超過一周即可完成。
3結束語
基于三維數字化地圖，其數據的收集形式有很多種，全站儀只是眾多形式中的一種方式，這種形式比較適合在比例尺較大、準確度要求較高的三維立體空間的數據當中，并且其工作主要涉及的是面積較小的工程當中。在三維測量的工作中，在地形數據的收集方面包含了兩個過程:第一就是外業的收集，主要是運用全站儀來收集地形點實際的三維空間信息。因為受到通視條件的影響和工作人員的勞動能力的限制，只能對山體地形特征點的三維空間數據進行采集。因為這部分的特征點在密度的分配方面不平均，這樣就會導致某些地區的地勢高低起伏的狀況很難進行準確的判斷。第二就是內業的加密工作，指的是對外業收集而來的數據，經過內插的形式對相應的特征點的分布以及具體的密度實施有效的分析和處理，最終獲取分布較為均勻、密度適中的地形點和高程，使其能夠更為準確相信的展現出地勢的具體走向。
2測量流程
在所需測量的物體上選取A、B兩個點位，并將這兩點在水平面上的內投影點的連線作為X軸的方向，測量儀器的中心點作為坐標的原點，經過原點在水平方向上垂直X軸方向上建立Y軸，以垂直于X和Y所構成的平面的方向為Z軸，建立右手方向直角坐標系。測量原理:基于全站型的電子速測儀，也可以稱之為全站儀，它是具備測距功能和測角功能的高科技儀器，所以說依據極坐標的方法對物點的三維立體坐標實施測量，為全站儀中的三維測量系統提供出有效的理論依據和技術方面的保障。它是P點在水平盤上的真實讀數，剩下的符號和之前相同。在工程實際的測量工作當中，空間立體坐標系在選取方面需要依據實際的安裝平面設計圖來具體確立，因為在場區已有的平面控制網已經不能充分的滿足實際安裝的精度需求，所以說就必須要建立起一個準確度較高的控制網來實施科學有效的控制。
3測量的精度控制與分析
對全站儀系統中的三維點位的精度測量，大致分為以下三個方面:第一，全站儀中系統自身產生誤差，全站儀的突發誤差，系統中反射設施或者目標設施的誤差這三個方面。其中前面兩種是對測量精度產生誤差的主要因素。
4測量數據的矯正
在實際的安裝和測量的前期，在具體目標的節點位置上，運用LeicaTCA2003專用測量儀器的反射標志，而且要依據實際的測量形狀以及方式計算中的三維坐標，在依據全站儀三位測量系統中的原理，利用LeicaTCA2003專業測量程序，對實際測量標記中的三維坐標(X/Y/Z)進行準確的測量，運用實時軟件對實測值和預期所設置值的差值進行處理，并且及時對所指揮的目標進行安裝和測量。在其內部運用外業工作所收集到的測量數據進行整體，并且在其所編輯完成的程序下實施數據的處理和分析，最后制成相應的圖紙。
5平差計算
在前面的分析中，本文具體討論了光學細分系統的設計方案。運動距離測量實驗選取光學四細分的光學系統，實驗系統如圖6所示。系統分為光路部分和信號處理部分。mW和0．5mW，反射鏡M4由硅片制成，其反射率大約為0．4。硅片反射鏡M4可調節反射方向。角錐棱鏡M1、M2和M3的型號為Agilent10767A，具有非常好的光學性能。測量導軌選用的是PI公司的M－5x1．DD型號。二維精密電控平移臺（直流電機驅動）單向重復定位分辨率達0．1μm，直線度參數為0．1μm／200mm，最高運行速度50mm／s，量程為200mm。2個測量角錐棱鏡被安裝在導軌上，通過PI公司的控制軟件在計算機上對導軌的運動進行控制，實現對外腔長度的改變。通過運動距離測量結果與PI導軌運動參數的一致性可驗證測量方案的可行性。信號處理部分中，由PD探測到的激光自混合干涉信號首先由低噪聲前置放大器（Standford，SR560C）進行濾波和放大，一路送入示波器而另一路接著由NI公司的數據采集卡（NI6251）進行AD轉換。采集到的數字信號送入PC機中由專業的數據分析軟件（LabVIEW）實現信號再次細分以及實時處理重構目標物體的運動距離。測量過程中，示波器可定性觀察光學細分的現象，而數據采集卡采集到的信號經過計算機的處理可進行運動距離測量。
2實驗過程與結果分析
實驗在同一測量環境條件下進行：恒溫（20℃±1℃），恒濕（50％±3％）。使激光器預熱2h，激光波長穩定在632．8334nm，讓導軌以某一速度勻速運動，然后對采集的信號加入電子五細分處理。在本實驗系統中，由自混合干涉光路細分原理可知，一個條紋對應的運動距離為λ／8，將此波形通過閾值為0的比較器后得到對應的方波信號，再將方波信號n細分，通過計數方波的個數來得到外部物體實際的運動距離。這樣處理后，可以得到的分辨率為λ／8n。一個周期內的正弦波通過過零比較器整形成方波信號，五細分后的波形如圖7所示。這樣通過計數的方法就可以再次提高分辨率。此外，細分處理前對干涉信號進行了整形，可以顯著增強對于疊加在自混合干涉信號上的高斯噪聲的抗干擾能力，使測量結果更加穩定可靠。在數字域進行細分時，將上面得到的方波信號改寫成二進制碼（1111100000），然后將其右移9次，將其奇數次和偶數次的右移結果兩兩異或，則可以得到（1010101010），即對應的五細分信號及其互補信號（0101010101），實現了對原自混合干涉信號的細分。將PD探測到的微弱信號進行電流－電壓（I－V）轉換后，變成電壓信號，經高通電路去直流后，再經放大電路放大，通過NI公司的數據采集卡USB－6251采集，在PC機上編寫LabVIEW程序進行細分計數處理。信號經數字域電子細分后，進行計數后就可以重構并顯示物體的實時運動距離。測量實驗使用PI精密導軌對實時測量數據進行校準。導軌的移動范圍設置為0～200mm，每次勻速步進20mm，移動速度設置為5mm／s，步進10次，每次導軌的示數作為標準；該運動過程由電機自動完成，系統對每次的步進長度進行自動測量記錄并給出實時誤差，連續記錄幾十組，選擇其中的5組實驗數據進行分析。通過擬合曲線與誤差分析可以看出，實驗結果與實際運動距離有良好的線性關系，且重復性非常的好，實現了使用光學細分與電子細分相結合的方法對物體的運動距離進行實時監測，實驗結果與理論分析吻合。
3討論
激光器作為測量光路的一部分而不能成為一個獨立的、波長穩定的光源，其穩定性對測量準確度有很大的影響。空氣折射率的變化和角錐棱鏡的直角誤差也會影響系統的測試精度。1）激光器頻率穩定性帶來的累計誤差。實驗中的氦氖激光器輸出光在空氣中傳播的中心波長為632．8334nm，短期頻率穩定性為1．5×10－6，因此，在沒有反饋時，激光器波長穩定性為δλ＝λδν／ν≈0．9492×10－6μm。當自混合效應反饋系數很低時，頻率波動極小。理論計算表明，當外腔長度在百毫米量級時，波長穩定度可以達到10－8的測量準確度，測量不確定度小于0．4μm［9－10］。2）空氣折射率變化帶來的誤差。測量環境的初始條件：空氣壓強101325Pa，室溫20℃，濕度1333Pa。測量過程中，由溫度、濕度以及壓強傳感器可知，只有環境溫度會有最大不超過1℃的改變。因此得到折射率的變化為δn≈0．929×10－6。當測量長度為200mm時，測距不確定度小于0．3μm［9］。3）角錐棱鏡的直角誤差。角錐棱鏡的直角誤差會直接影響其對光路的反射特性。對于Agilent10767A型號的角錐棱鏡，其3個直角誤差δθ＜5″。玻璃的折射率為1．56，則測量長度為200mm的測距誤差小于0．002μm［11］。由于本實驗系統存在3個角錐，則測距不確定度應小于0．006μm。由以上討論可以知道，影響測量精度的最大因素來自于激光的頻率的穩定度。理論上實驗系統的測量分辨率可達到波長的1／40。而實際上，受制于激光頻率的穩定程度，在弱反饋條件下，百毫米量級運動距離的測量只能達到微米級的測量精度。
4結語
媒礦井下水平定向鉆孔軌跡空間坐標作為基礎，逐步實現鉆孔軌跡描述與繪制作業。其操作步驟主要為：第一，依據區域特征及實際，建立鉆孔軌跡空間坐標系，對鉆孔軌跡所處于的實際空間位置進行確定。傳統方式的地面鉆孔，多會選擇以地面作為參照，依據鉆孔表現的方向，多將向下方向作為垂直軸，設置為Z，表示正方向，然而井下鉆孔作業，不僅僅存在著垂直孔與下斜孔，還存在著近水平孔，鉆有上仰孔，且其鉆孔地點均位于地面以下，為方便研究與描述其鉆孔鉆進狀態，其基本參照物多選擇井下鉆場，依據其參照體系，構建出垂直于軸向上為正方向的煤礦井下鉆孔坐標系。第二，地面鉆井作業中，其關于井斜的描述，多是選擇鉆孔垂直軸及軸線之間所存在的夾角作為重要參數來表示。然而煤礦井下鉆孔，多選擇水平面與鉆孔軸線之間的仰角作為重要參數值，且考慮到地面情況與井下條件下，其X，Y軸在正反向取向上保持著一致性，然而在坐標系中，Z軸方向卻存在著相反性。地面坐標系中，多將Z軸向下作為坐標系正方向，其坐標系統滿足右手螺旋法則。在井下坐標系統中，則多將Z軸向上作為坐標系正方向，此時坐標系則滿足左手螺旋法則。
2水平定向鉆孔軌跡的基本要素
在實際開展水平定位鉆孔軌跡設計操作、測量操作及數據信息處理的過程中，一般多選擇鉆孔軌跡L中的某一個測點作為研究的基礎對象，其選擇測點所相應的孔深、傾角與方位角，則被稱之為水平定向鉆孔軌跡的基本要素。依據相關理論，則測點數據信息僅表現了該點位置的空間位置，測點位置的切線則表示為鉆進過程中的前進方向線，亦被稱之為鉆孔當前軸線，可以通過鉆孔當前軸線、來表述測點附近一段鉆孔軌跡。測量數據的處理操作與鉆孔孔跡繪制，其對鉆孔軸線的繪制，均是依據鉆孔軸線進行操作的。為確保鉆孔軌跡繪制及描述的準確性，要求對鉆孔孔跡中存在的測點相應的孔深、傾角與方位角基本要素進行精確處理。在其基本要素中，理論孔深定義為：測點位置所具備的實際鉆孔深度值，在近水平鉆孔中，多指的是孔口位置到測點鉆孔曲線之間的實際長度值，多采取鉆桿進行測量，一般用L進行孔深記錄；傾角：是指鉆孔當前點的切線與水平面之間的最小夾角；方位角：是指鉆扎當前點的切線在水平面的投影與北向(N軸)之間的夾角；設計方位錢：開孔方位線在水平面上的投影，代表鉆孔深度廷伸主方向。
3煤礦井下水平定向孔軌跡的一般形式和描述方法
本煤層預抽鉆孔的布且形式預抽鉆孔一般情況都布宜在煤層厚度大、透氣性好、瓦斯含且高、煤層硬度較大的稱定煤層中，這樣不但有利于成孔和后期鉆孔橡定，同時能夠保證鉆孔的高滲透性。有利于瓦斯的逸出。報據鉆有利于瓦斯的逸出。報據鉆孔相對于工作面延伸方向的不同水平定向鉆孔布龍形式主分為走向和傾向布置兩種形式。為了保證良好的抽放效果，不能使鉆孔穿透工作面或從巷道穿出帆，在實施定向拐商鉆孔前，孔相對于工作面延伸方向的不同水平定向鉆孔布置戳主鉆孔布t形式一般以走向或傾向平行布皿為主。在實施向拐夸鉆孔后，可采用“一孔多分支”的鉆孔布1形式。這樣可在順槽直接開孔，減少鉆機椒運次數，提高鉆進效率，同時起到“一孔多用”的效果。
4煤礦井下隨鉆測量技術鉆孔軌跡數據處理方法
在煤礦井下隨鉆測量技術鉆孔軌跡數據處理中，提出應用平均角法進行軌跡計算。為確保鉆進軌跡描述的準確性，可以進行多點測量，降低兩側點間距，提高計算精度，這種方法計算簡單，在實踐應用中應用較為廣泛。此外，在煤礦井下隨鉆測量技術鉆孔軌跡數據處理中還可以采取平衡正切法。然而其方法應用精度偏低，為滿足現場實際需求，本文提出應用Excel進行鉆孔孔跡測量參數計算，并繪制鉆孔軌跡圖。Excel工具具備著強大的數據處理功能，通過測量儀器，收集測點深度、傾角與方位角等信息，通過Excel形式進行保存，采取相應的計算方式進行孔跡坐標計算，選擇圖表導出方式，直觀獲得鉆孔軌跡水平及垂直投影。
5結束語
隨著當代科學技術的革新，GPS測量技術也逐漸得到了完善，具有高精度等特點，有效的推進測繪行業的發展。與普通的測量技術不同，GPS測量技術能夠全天作業，在進行數據監測的過程中，運用GPS不僅能夠有效的實現同一位置的連續觀測以及不同位置的同步觀測，還能夠進行全天候監測。在監測的過程中，通過系統的三維定位，就能夠實現任意地點以及任意時間的監測，無論是從技術操作方面看還是從時間監測方面看，都具有不可比擬的優勢。
2GPS定位測量技術的優勢
GPS定位技術起源于美國，從研發到投入使用，經歷了20年的改進，最終成功的為世界的發展做出了貢獻。GPS定位技術在我國各個領域內都得到了應用，效果較好。GPS定位測量技術具有精度高且全天候等特點。工程測繪工作通常要求較高，具有專業化與技術性等特點，隨著科技的進步，如今也逐漸向信息化與數字化等方向發展，需要運用先進的測量技術來提高工作效率。
2．1測量精度較高
在工程測繪中，運用GPS定位測量技術，就能夠通過全球定位系統進行定位，如此便能夠保證運動載體實現最佳的路線運行。對于工程測繪工作來說，定位非常重要，按照實際的測繪需求，假如基線沒有超過50km，就應當采用載波相位觀測量，以此保證靜態相對定位。在工程測繪工作中運用GPS定位系統中的測技術，就能夠實現1×10－6以及2×10－6的精度，假如基線達到了100km－500km，相對定位的精確標準就能夠達到10－6以及10－7的范圍內。隨著GPS定位測量技術的不斷革新，測量的精度也會不斷的提升。
2．2操作簡便且節省時間
在工程測繪工作中運用GPS定位測量技術，操作簡便，且能夠節省時間。例如在工程測量中運用經典的靜態相對定位模式實現測量時，假如測量的基線在20km內，單頻接受的觀測時間大約為1小時，而雙頻接受的觀測時間則為15－20分鐘，假如采用實時動態定位，初始的觀測時間則為1－5分鐘，其他不同位置的觀測時間為幾秒，因此在工程測繪中運用GPS定位測量技術，就能夠有效的縮短觀測的時間，有效的提升工作效率。目前，GPS定位系統已經分為高度自動化與智能化的系統技術，在工程測繪中運用GPS定位測量技術，就能夠通過智能型接收機進行觀測，工作人員只需安裝一些開關儀器，就能夠通過儀器進行實時監控。由于GPS定位測量技術的自動化程度較高，工程的測量與衛星捕捉都能夠通過GPS定位測量儀器來實現，操作較為簡便。此外，GPS用戶接收機體積較小，方便攜帶，在日常工作中能夠節約人力和物力，能夠有效的節約工作成本。
2．3應用范圍廣
GPS定位系統的應用范圍一般可從兩方面來看，首先是運用于與各個行業中，人們最為熟悉的是車載導航，目前GPS導航系統目前已經成了汽車的基本配置。此外，GPS技術還廣泛的應用于地質與礦產等行業中。其次，GPS定位系統還能夠運用于環境條件中，GPS定位是借用衛星系統實現定位，一般不會受到天氣與溫度的影響，在對于工程測繪來說屬于一大優勢，因為工程測繪通常都是在野外工作，運用GPS定位系統能夠克服惡劣的環境條件造成的影響，保證定位的精度。
3GPS定位測量技術在工程測繪中的運用
3．1測量工程變形情況
通常工程建設涉及的范圍較廣，經常會遇到一些人為因素或是地質運動造成的建筑物變形以及位移，假如出現此種情況，會直接影響工程測繪工作，使經濟效益與社會效益受到影響。經過研究發現，造成工程變形的主要類別有大壩變形與建筑物沉降等，假如能夠及時的對工程變形進行測量，就能夠有效的減少工程變形對于工程測繪工作的影響。目前GPS定位測量技術已經開始廣泛的應用與工程變形的監測工作中，例如運用高精度的三維定位技術，就能夠對工程建筑出現的微小變化進行分析，提早做好防范準備，減少損失。
3．2大地測量控制網點
在大地測量網點工作中，通常需要花費大量的資源，且精度較低，無法適應當代社會的需求。為了解決這一問題，我國在1991年開始建設大地控制網，目前這一工程已經結束，并且已經開始運用。大地控制網能夠測量數千里或者數萬里，而城市控制網測量的距離較近，一般在十公里左右，但城市控制網的使用頻率更高，對于城市建設來說具有非常重要的作用，因此需要借助GPS定位測量技術進行大范圍的測量，為城市的發展做貢獻。
3．3測量水下工程
在水下作業一般難度較大，需要考慮到水下壓強以及流體力學等方面的問題，但隨著資源的開發，這些資源對于國民經濟的影響逐漸增加，進行水下工程測繪目前已經是測繪領域中必不可少的環節。GPS定位測量技術包括了三維測量技術，能夠從縱向或者橫向兩個角度進行水下測量，同時還能夠將測量的結果通過計算機分析軟件與制圖軟件等直接呈現出來。例如在進行水下作業時，進行橫線測量時應當選擇差分GPS技術，如此便可有效的減少對于環境的影響，簡化操作流程。而進行縱向測量時則應當選用探測儀，運用超聲測量的方式得出具體的深度。
3．4測量礦井工程
目前我國已經將GPS定位測量技術運用于礦井工程的測量中，并通過GPS技術進行了測量演練，及時的對測量中存在的問題進行了分析。常規形式的測繪工作通常是由工作人員自行操作，人為操作較容易出現誤差影響測繪工作的精準度，此外，在地質條件復雜的地段進行測繪工作，較容易出現安全事故，因此需要在礦井工程中運用GPS定位測量技術。采用GPS定位測量技術就能夠高效的實現工程測繪中交互定位，且能夠顯示出最精確的測繪結果，同時還能夠了解工程測繪工作的流程。為了保證測量技術在工程測繪中達到最佳效果，可在測量前運用計算機技術對于需要測定的位置進行分析，及時發現測量中可能會出現的問題，并做好防治措施，以此保證測量人員的安全，提高測量的精確度。
4結束語
切削力測量系統一般由三部分構成：由測力儀、數據采集系統和PC機三部分組成，如圖1所示。測力儀（測力傳感器）通常安裝在刀架（車削）或機床工作臺上（銑削），負責拾取切削力信號，將力信號轉換為弱電信號；數據采集系統對此弱電信號進行調理和采集，使其變為可用的數字信號；PC機通過一定的軟件平臺，將切削力信號顯示出來，并對其進行數據處理和分析。
1.1切削測力儀
1.1.1應變式測力儀
應變式測力儀由彈性元件、電阻應變片及相應的測量轉換電路組成，其工作原理如圖2所示。把電阻應變片貼在彈性元件表面，并連接成某種形式的電橋電路，當彈性元件受到力的作用而產生變形時，電阻應變片便隨之產生變形，從而引起其電阻阻值的變化ΔR，即
應變片電阻值的變化ΔR造成電橋不平衡，使電橋輸出發生變化ΔU，通過標定建立輸出電壓與力之間的關系。使用時根據輸出電壓反算切削力的大小。
應變式測力具有靈活性大、適應性廣、性能穩定等優點，而且配套儀表（如靜態應變儀、動態應變儀等已標準化，因而得到廣泛應用。但是其測量原理決定了測量精度和動態特性主要取決于彈性元件的結構，如何有效解決靈敏度和剛度之間的矛盾，是提高應變式測力儀測量精度和動態特性的關鍵。
1.1.2壓電式測力儀
壓電式測力儀是以壓電晶體為力傳感元件的切削測力儀，當石英晶體在外力作用下發生變形時，在它的某些表面上出現異號極化電荷。這種沒有電場的作用、只是由于應變或應力在晶體內產生電極化的現象稱為壓電效應。通過測量產生電荷量即可以達到測量切削力的目的。
從動態測力的觀點出發，壓電式測力儀是一種比較理想的測力傳感器，具有靈敏度高、受力變形小等優點。然而壓電式測力傳感器仍然存在一系列缺點：如由于電荷泄漏而不能測試靜態力、固有頻率的提高受裝配接觸剛度的限制、維護極不方便、價格昂貴，因此在使用上受到很大的限制。
1.1.3電流式測力儀
直接使用測力儀測量切削力有其局限性：①安裝測力儀時，工藝系統結構遭到破壞從而導致其剛度發生變化，采集不到精確的切削力力信號；②測力儀的安裝、調試技術復雜；③測試設備花費較高；④測力儀測試系統可靠性較低。
文獻［4］提供了一種間接測量切削力的方法，即電流式測力儀，其測量原理是：切削力的變化會引起主軸電機電流的變化，通過測量主軸電機電流來估計切削力的大小。因機床主軸電機電流的測量比較容易和簡單，所以這是一種經濟而又簡便的方法。
電流式測力儀的局限性體現在兩個方面：①把主傳動系統的運動學模型看作是一個線性模型，所以加工過程中的非線性因素會在一定程度上降低測量精度；②當切削力發生變化時，相應的主軸電流信號有一定的滯后現象，無法滿足對切削力進行實時監測的較高要求。
1.2數據采集系統
如圖3所示，數據采集系統通過一定的電子線路，對測力儀的輸出信號進行放大、濾波等處理后，將其進行A/D轉換，變為計算機的可用信號，再通過接口電路與PC機進行數據傳輸。
目前大多數切削力數據采集系統由放大器、濾波器、數據采集卡等分立元器件組成，體積較大，系統穩定性不高，測量精度和實時性也漸漸滿足不了現代測力系統的要求。
1.3數據顯示和分析處理
早期的數據顯示和分析處理單元由指示儀表、示波器和記錄儀等組成，其數據顯示和分析處理功能都是很有限的。隨著計算機技術的快速發展，目前數據顯示和分析處理單元基本上被計算機終端所代替，顯示功能更加豐富和強大，但軟件的功能僅局限于數據擬合、圖表顯示和輸出等，對測力儀各向力之間的耦合沒有進行有效的處理，從一定程度上影響了測力精度。
2切削力測量技術的發展趨勢
現代切削加工正在向高速強力切削、精密超精密加工方向發展，機床的振動頻率也會遠遠高于系統的固有頻率，這對切削力測量系統提出了新的要求：①測量范圍大、高精度和高分辨率；②實時性好，能夠在線實時測量；③數據處理和分析能力強，能夠對復雜多變的切削力信號進行各種處理和分析。
針對這些方面的要求，切削力測量技術將朝著以下幾方面發展：
（1）開發新型彈性元件，優化彈性元件結構及應變片布片方案，提高應變式測力儀固有頻率，有效解決應變式測力儀剛度和靈敏度之間的矛盾問題，降低各向力之間的耦合程度；
（2）應用集成電路和微電子技術，使數據采集系統集成化，提高數據采集的速度與精度；
（3）完善數據處理分析軟件的功能，例如通過解耦運算進一步減小測力儀各向力之間的耦合程度，以提高測量精度；將虛擬儀器技術引入切削力測試系統，以便對測量數據進行多種操作和數據庫管理；建立專家系統，通過對測試數據的分析處理，對刀具磨損、切削顫振等情況做出預報并提出相應的治理措施。
參考文獻
［1］羅學科.動態多維力傳感器的理論研究與實踐［D］.北京航空航天大學博士論文,1995.1.
［2］姜術君.采用虛擬儀器技術構建測力系統的研究［D］.北京航空航天大學碩士學位論文,2004.3.
［3］楊兆建，王勤賢.測力傳感器研究發展綜述［J］.山西機械，2003，（1）.
［4］周林，殷俠.數據采集與分析技術［M］.西安：西安電子科技大學出版社，2005.
［5］張小牛，侯國平，趙偉.虛擬儀器技術回顧與展望［J］.測控技術，2000，（9）.
［6］蘇建修.高速切削關鍵技術［J］.機電國際市場，2001，（11）.
