目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 精密工程測量的定義和特點 1
1.1.1 精密工程測量的定義 1
1.1.2 精密工程測量的特點 1
1.2 精密工程測量服務的主要領域 2
1.3 我國精密工程測量進展 3
1.3.1 粒子加速器工程精密測量技術 3
1.3.2 射電天文望遠鏡精密測量技術 4
1.3.3 精密工程測量儀器和系統(tǒng) 5
1.4 前景與展望 7
1.4.1 工程需求 7
1.4.2 技術創(chuàng)新 8
思考與練習 9
第2章 精密工程控制網 10
2.1 平面控制網計算基準面選定方法 10
2.1.1 計算基準面選定經驗 11
2.1.2 基準面對水平方向觀測值的影響 12
2.1.3 基準面對距離觀測值的影響 13
2.1.4 基準面選取規(guī)則 17
2.2 控制網的精度指標 18
2.2.1 整體精度指標 19
2.2.2 局部精度指標 20
2.3 控制網的可靠性指標 25
2.3.1 可靠性矩陣與多余觀測分量 25
2.3.2 數(shù)據(jù)探測法 26
2.3.3 內可靠性指標 29
2.3.4 外可靠性指標 29
2.4 基準與基準變換 30
2.4.1 測量控制網基準的概念 30
2.4.2 高程網的基準與基準方程 31
2.4.3 平面邊角網的基準與基準方程 33
2.4.4 基準變換 35
2.4.5 基準變換公式的應用 36
2.5 平面直伸網平差 37
2.6 平面環(huán)形控制網 39
2.7 三聯(lián)全站儀法建立精密三維導線 42
2.7.1 三聯(lián)全站儀法 43
2.7.2 基于三聯(lián)全站儀法的三維導線 46
2.7.3 試驗與分析 49
思考與練習 52
第3章 精密角度測量 53
3.1 光*度盤測角原理 53
3.1.1 光柵與莫爾條紋 53
3.1.2 光柵度盤測角裝置及其測量原理 55
3.2 碼區(qū)度盤測角原理 57
3.2.1 二進制編碼度盤測角 58
3.2.2 葛萊碼盤測角 59
3.2.3 電子測微技術 60
3.3 條碼度盤測角原理 62
3.4 動態(tài)度盤測角原理 62
3.5 電子度盤測角原理的比較 64
3.5.1 測量原理 64
3.5.2 關機后角度信息 64
3.5.3 度盤測角誤差 64
3.5.4 儀器轉動速度 65
3.6 iGPS測角原理 65
3.6.1 iGPS測量簡介 65
3.6.2 測角原理 66
思考與練習 68
第4章 精密距離測量 69
4.1 電磁波測距 69
4.1.1 脈沖法測距 69
4.1.2 相位法測距 71
4.2激光干涉測距 78
4.2.1 激光干涉測量原理 79
4.2.2 單頻激光干涉測距 80
4.2.3 雙頻激光干涉測距 84
4.3 激光三角法測距 84
4.3.1 斜射式激光三角法 85
4.3.2 直射式激光三角法 86
4.3.3 Scheimpflug 條件 86
4.4 光學頻率梳測距 87
4.4.1 光學頻率梳概念及其特性 88
4.4.2 基于光學頻率梳的測距技術 88
4.5 量子精密測距 89
4.5.1 脈沖式量子精密測距 89
4.5.2 量子照明 89
4.5.3 干涉式量子精密測距 90
思考與練習 91
第5章 精密高差測量 92
5.1 電子水準儀測量 92
5.1.1 電子水準儀的基本組成 92
5.1.2 徠卡電子水準儀讀數(shù)原理 93
5.1.3 天寶電子水準儀讀數(shù)原理 94
5.1.4 拓普康電子水準儀讀數(shù)原理 96
5.1.5 索佳電子水準儀讀數(shù)原理 98
5.1.6 基于二維編碼的電子水準測量系統(tǒng)讀數(shù)原理 100
5.1.7 電子水準儀的特點 102
5.2 三角高程測量 103
5.2.1 三角高程測量原理 103
5.2.2 三角高程測量精度分析 106
5.2.3 減弱大氣垂直折光影響的措施 107
5.3 液體靜力水準測量 107
5.3.1 液體靜力水準測量基本原理 108
5.3.2 液體靜力水準位移傳感器 108
思考與練習 114
第6章 精密定向測量 115
6.1 天文定向測量 115
6.1.1 天球 115
6.1.2 天球坐標系 116
6.1.3 時間系統(tǒng) 118
6.1.4 天文定向測量方法 120
6.1.5 Y/JGT-01型天文測量系統(tǒng)簡介 121
6.2 陀螺經緯儀定向測量 123
6.2.1 擺式陀螺儀的尋北原理 124
6.2.2 陀螺軸擺動方程的實用形式 130
6.2.3 自動陀螺經緯儀定向原理簡介 134
6.2.4 磁懸浮陀螺儀尋北原理 136
思考與練習 140
第7章 精密準直測量 141
7.1 波帶板激光準直 141
7.1.1 光的相干性 141
7.1.2 波帶板準直測量的設備 143
7.1.3 測量原理 143
7.1.4 精度 144
7.2基于經緯儀/全站儀的光學準直測量原理和方法 144
7.2.1 基于經緯儀/全站儀的光學準直測量原理 146
7.2.2 經緯儀互瞄測量的原理和方法 149
7.3 立方鏡姿態(tài)測量原理 150
7.3.1 相關坐標系的定義 150
7.3.2 單個立方鏡面的準直測量 150
7.3.3 多個立方鏡面的姿態(tài)測量原理 150
7.4航天器立方鏡間姿態(tài)標定 151
7.4.1 坐標系的轉換 151
7.4.2 立方鏡的姿態(tài)傳遞 153
7.4.3 立方鏡姿態(tài)軸關系的修正 153
7.5 航天器準直測量技術發(fā)展 154
7.5.1 CCD自動引導準直技術 155
7.5.2 激光跟蹤儀準直測量技術 155
7.5.3航天器總裝自動測量技術 155
思考與練習 155
第8章 精密坐標測量 156
8.1 經緯儀交會坐標測量 156
8.1.1 經緯儀交會測量系統(tǒng)簡介 156
8.1.2 經緯儀交會測量原理 157
8.1.3 多臺經緯儀的定向解算 161
8.1.4 經緯儀交會測量系統(tǒng)特點 166
8.2 工業(yè)攝影測量 166
8.2.1 測量原理 168
8.2.2 相機檢校 169
8.2.3 測量標志及附件 172
8.2.4 人工標志圖像識別定位 174
8.2.5 相片概略定向 178
8.2.6 像點匹配 181
8.2.7 自檢校光束法平差 183
8.2.8 工業(yè)攝影測量特點 185
8.3 關節(jié)臂式坐標測量機 185
8.3.1 關節(jié)臂式坐標測量機簡介 185
8.3.2 關節(jié)臂式坐標測量機坐標測量原理 185
8.3.3 關節(jié)臂測量特點 187
8.4 用于精密坐標傳遞的二聯(lián)激光跟蹤儀系統(tǒng) 187
8.4.1 系統(tǒng)構成及工作原理 188
8.4.2 解算模型 190
8.4.3 試驗與分析 191
8.5 基于多臺激光跟蹤儀的邊角網坐標測量 195
8.5.1 激光跟蹤儀三維邊角網坐標系轉換原理 195
8.5.2 不整平狀態(tài)下三維邊角網平差模型 195
8.5.3 整平狀態(tài)下三維邊角網平差模型 198
8.5.4 觀測值權陣的確定 199
8.6 激光跟蹤儀多測站抗差馬氏光束法平差 199
8.6.1 算法原理 200
8.6.2 試驗與分析 203
8.7 基于距離交會的坐標測量 208
8.7.1 激光干涉測距加權秩虧自由網平差 208
8.7.2 激光干涉測距三維網擬穩(wěn)平差 215
8.7.3 附有測距常數(shù)的激光干涉測距三維網平差 216
8.7.4 附有長度約束條件的激光干涉測距三維網平 218
思考與練習 220
第9章 變形監(jiān)測網穩(wěn)定性分析 221
9.1 監(jiān)測網平差模型及基準 221
9.1.1 自由網平差模型 221
9.1.2 基準 222
9.2 常用穩(wěn)定性分析方法 223
9.2.1 限差法 223
9.2.2 變形誤差椾圓法 223
9.2.3 t 檢驗法 224
9.2.4 平均間隙法 225
9.2.5 傳統(tǒng)相似變換法 227
9.2.6 迭代加權相似變換法 228
9.2.7 其他方法 229
9.3 結合RANSAC算法與TST模型的穩(wěn)定性分析 230
9.3.1 RTST 模型 230
9.3.2 試驗與分析 231
9.4 變形監(jiān)測網穩(wěn)定點選取的平方型MSpiit相似變換法 235
9.4.1 MSpiit估計原理 236
9.4.2 參考點穩(wěn)定性判斷方法 237
9.4.3 試驗與分析 238
思考與練習 244
主要參考文獻 245