单机式工业测量系统研究

论文摘要

工业测量是指以电子经纬仪、全站仪、数字摄影机、激光扫描仪等仪器为设备，利用测量的新技术和方法，对工业目标进行精密的坐标测量。经纬仪工业测量系统是由多台电子经纬仪构成的空间角度前方交会测量系统，与其它工业测量系统相比，其具有精度高、非接触、性能好、操作方便等优点，故其使用较多。国内使用的电子经纬仪测量系统以进口为主，其价格昂贵，为降低系统成本，本文重点研究了如何以一台测角仪器为角度传感器，再配备计算机、标准尺、长盒水准管、观测敦或稳定观测架等辅助设备，组成一套基于测角仪器的单机式的积木型工业测量系统。本文研究的主要内容归纳起来包括：1．总结和分析了工业测量研究的起源和发展、研究现状，提出了电子经纬仪工业测量系统进一步研究的方法和实际应用的意义。2．根据系统配置和定向方法的不同，把经纬仪工业测量系统划分为3类：单机式、双机式和多机式。对各个系统的模型进行了研究，重点探讨了单机式系统的组建原理。3．研究了经纬仪工业测量系统测量数据的处理方法。主要研究了测站点的定向和坐标解算方法及待测点坐标计算方法，对测站点的定向和坐标解算的两种方法-三维网平差法和光束平差法进行了详细的推导和分析；对待测点的三维坐标数据计算的方法-条件平差法和间接平差法进行了推导和比较。4．对单机式经纬仪工业测量系统的标定方法和坐标测量方法进行了重点的分析，并对其定向和坐标测量精度进行了详细的推导，对不同情况下的目标点精度进行了精确的计算和分析，确定了系统的最佳配置。5．对准二维控制场和三维控制场进行了详细的设计，探讨了如何利用经纬仪工业测量系统对控制场进行测量，以及如何依据对测站点和目标点的测量精度的分析结果，来确定测站点的最佳设计位置。并在此基础上研究了如何利用准二维控制场建立数字照相机的数字畸变模型的方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 工业测量研究进展
• 1.2.1 工业三坐标测量机系统
• 1.2.2 工业经纬仪测量系统
• 1.2.3 工业全站仪极坐标测量系统
• 1.2.4 工业摄影测量系统
• 1.2.5 工业激光扫描测量系统
• 1.3 本论文研究的意义及内容
• 1.3.1 论文的研究意义
• 1.3.2 论文研究的内容
• 第二章 经纬仪工业测量系统的原理及精度分析
• 2.1 系统的配置
• 2.2 系统的坐标测量原理
• 2.3 系统坐标测量精度分析
• 2.3.1 系统坐标测量精度推导
• 2.3.2 系统最佳点位精度推导
• 2.4 经纬仪工业测量系统模型种类
• 2.4.1 双机式经纬仪工业测量系统模型
• 2.4.2 多机式经纬仪工业测量系统模型
• 2.4.3 单机式经纬仪工业测量系统模型
• 2.5 本章小结
• 第三章 经纬仪工业测量系统的测量数据处理方法
• 3.1 测站点三维网平差法
• 3.1.1 误差方程的建立
• 3.1.2 条件方程的建立
• 3.1.3 三维控制网的平差方法
• 3.2 待测点条件平差法
• 3.3 待测点间接平差法
• 3.4 光束平差法
• 3.4.1 光线束平差法的原理
• 3.4.2 光线束平差法相对定位参数的求解
• 3.4.3 光线束平差法绝对定位参数的求解
• 3.5 本章小结
• 第四章 单机式经纬仪工业测量系统的组建
• 4.1 系统配置
• 4.2 系统标定
• 4.3 坐标测量
• 4.4 系统标定精度分析
• 4.5 坐标测量精度分析
• 4.5.1 平面坐标精度分析
• 4.5.2 高程精度分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 工业测量系统在控制场建设中的应用
• 5.1 准二维及三维控制场设计
• 5.1.1 准二维控制场设计
• 5.1.2 三维控制场设计
• 5.2 准二维控制场观测方案
• 5.2.1 观测内容
• 5.2.2 作业技术依据
• 5.2.3 观测仪器和设备
• 5.2.4 总体方案
• 5.2.5 测站布设
• 5.2.6 测站点观测与精度评定
• 5.2.7 标志点观测与精度评定
• 5.2.8 设计精度
• 5.3 准二维控制场测量数据处理
• 5.3.1 数据处理程序
• 5.3.2 系统标定数据结果
• 5.3.3 坐标测量数据结果
• 5.4 数字畸变模型的建立
• 5.4.1 数字畸变模型的基本原理
• 5.4.2 准二维控制场至虚拟真二维控制场的变换
• 5.4.3 数字畸变模型的建立
• 5.7 本章小结
• 第六章 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间主要研究成果