¿Métodos teóricos y aplicaciones técnicas de la medición en ingeniería?
Los métodos teóricos y las aplicaciones técnicas de los estudios de ingeniería son muy críticos. Sólo realizando inspecciones en el sitio podemos tener una comprensión clara de la situación. Zhongda Consulting le explicará los métodos teóricos y las aplicaciones técnicas de la medición en ingeniería.
La tecnología de topografía de ingeniería es una tecnología de topografía y cartografía que sirve a la construcción de ingeniería. Su desarrollo está estrechamente relacionado con el desarrollo de la ciencia y la tecnología de topografía y cartografía y la construcción de ingeniería. En toda construcción de ingeniería, la medición de ingeniería es un trabajo básico extremadamente importante y juega un papel importante en la construcción de todo el proyecto. Tiene un impacto directo en el diseño y la construcción del proyecto. Si hay errores en la construcción de medición, esto. Puede causar errores en la construcción de todo el proyecto, afectando así la calidad de todo el proyecto.
1. Definición y Clasificación de Topografía de Ingeniería
La teoría, los métodos y las técnicas de medición del trabajo en las etapas de diseño, construcción y dirección de la construcción de ingeniería se denominan topografía de ingeniería. La topografía de ingeniería es la aplicación directa de la ciencia y la tecnología de topografía y cartografía en la economía nacional y la construcción de defensa nacional. Es una ciencia y tecnología de topografía y cartografía aplicada integral que sirve directamente a la construcción de ingeniería. , ferrocarriles y transporte, gestión inmobiliaria, conservación de agua y electricidad, energía, aeroespacial y defensa nacional y otros departamentos de construcción de ingeniería.
1. Clasificación según el proceso de construcción del proyecto
Según el proceso de construcción del proyecto, la medición de ingeniería se puede dividir en medición en la etapa de planificación y diseño, medición en la construcción. etapa y medición después de su finalización Medición durante la fase de gestión de operaciones. Los levantamientos topográficos durante la etapa de planificación y diseño proporcionan principalmente datos topográficos. El método para obtener datos topográficos es realizar mapeo terrestre o fotogrametría aérea basado en el estudio de control establecido, la tarea principal del estudio topográfico durante la fase de construcción es calibrar con precisión la posición plana de cada parte del edificio en el sitio de acuerdo con el diseño; Requisitos y elevación como base para la construcción e instalación.
2. Clasificación según los tipos de proyectos atendidos por el levantamiento de ingeniería
Según los tipos de proyectos atendidos por el levantamiento de ingeniería, también se puede dividir en levantamiento de ingeniería de la construcción, levantamiento de línea. , levantamiento de puentes y túneles, levantamiento de minas, levantamiento urbano y levantamiento de proyectos de conservación de agua, etc. Además, el posicionamiento de alta precisión y la observación de la deformación de equipos grandes también se denomina topografía de ingeniería de alta precisión; la aplicación de la tecnología de fotogrametría a la construcción de ingeniería se denomina fotogrametría de ingeniería y se utilizan estaciones totales electrónicas o cámaras terrestres como sensores en la medición; El sistema apoyado por computadoras electrónicas se llama medición industrial 3D.
2. Análisis de métodos en topografía de ingeniería
1. Teoría del ajuste topográfico
El método de mínimos cuadrados es ampliamente utilizado en el ajuste topográfico. La configuración de mínimos cuadrados incluye ajuste, filtrado y estimación. El modelo de ajuste condicional con condiciones restrictivas se denomina modelo de ajuste generalizado y es un modelo unificado de varios modelos de ajuste clásicos y modernos. La teoría del error de medición se manifiesta principalmente en el estudio de los errores del modelo, que incluye principalmente: identificación o diagnóstico de errores del modelo funcional y errores aleatorios del modelo en el ajuste, el impacto de los errores del modelo en la estimación de parámetros, el impacto en las propiedades estadísticas de los parámetros y los residuos; ; condiciones patológicas La relación entre las ecuaciones y el diseño de la red de control y su esquema de observación. La necesidad de realizar pruebas de estabilidad de los puntos de referencia de la red de monitoreo de deformaciones ha llevado al surgimiento y desarrollo del ajuste de red libre y el ajuste cuasi estable. El estudio de los errores graves en los valores de observación ha promovido la investigación y el desarrollo de la teoría de la confiabilidad de la red de control y la teoría de la distinguibilidad de la deformación que monitorea la deformación de la red y los errores graves en los valores de observación.
2. Teoría y método de diseño de optimización de redes de control de ingeniería
Existen dos métodos para el diseño de optimización de redes: método analítico y método de simulación. El método analítico construye la función objetivo y las condiciones de restricción con base en la teoría del diseño de optimización y resuelve el valor máximo o mínimo de la función objetivo. Debido al uso de tecnología de posicionamiento GPS y alcance de ondas electromagnéticas, el concepto geométrico de la red es muy diferente de la red tradicional de medición de ángulos. A excepción de las redes especiales de control de precisión, que se pueden optimizar utilizando programas de diseño de optimización analítica especialmente escritos, se pueden diseñar otras redes utilizando métodos de simulación.
La función del software del diseño de optimización del método de simulación y los pasos para el diseño de optimización son principalmente: seleccionar puntos en el mapa para diseñar la malla según los datos de diseño y los datos del mapa, y obtener las coordenadas aproximadas del puntos de malla (es mejor escanear los datos digitalmente y en una microcomputadora). La confiabilidad incluye el componente de observación excedente de cada observación (confiabilidad interna) y el impacto del límite de error bruto de una determinada observación en las coordenadas de ajuste (confiabilidad externa). La sensibilidad incluye la elipse de sensibilidad, el índice de sensibilidad bajo un vector de deformación dado y el coeficiente de influencia de la sensibilidad del valor observado.
Comparar los indicadores de calidad calculados con los indicadores requeridos por el diseño para asegurar que cumplen con los requisitos de diseño sin dejar demasiado margen. Vuelva a realizar los cálculos de diseño anteriores cambiando la precisión de los valores de observación o cambiando el plan de observación (aumente o disminuya los valores de observación) o cambie localmente la forma de la malla (aumente o disminuya los puntos de la malla) hasta que se obtenga un mejor resultado. .
3. Procesamiento de datos de observación de deformación
3.1 Varios métodos típicos de procesamiento de datos de observación de deformación
Dibujar la curva del proceso de deformación basándose en los datos de observación de deformación es el más simple. Método Se puede utilizar un método eficaz de procesamiento de datos para el análisis de tendencias a partir de curvas de proceso. Si los datos de observación de la deformación y los factores que influyen se someten a un análisis de regresión múltiple y un cálculo de regresión gradual, se puede obtener la relación funcional entre la deformación y los factores significativos, además de la explicación física, también se puede utilizar para la predicción de la deformación. El análisis de regresión múltiple requiere múltiples conjuntos de datos de series temporales largos y consistentes.
3.2 Análisis geométrico y explicación física de la deformación
Los métodos tradicionales dividen el procesamiento de los datos de observación de la deformación en análisis geométrico y explicación física de la deformación. El análisis geométrico consiste en describir las características espaciales y temporales de la deformación e incluye principalmente tres pasos: identificación preliminar de los modelos, estimación de los parámetros del modelo, pruebas estadísticas de simulación y selección del mejor modelo. Bajo observación periódica de la red de referencia y la red relativa de la red de monitoreo de deformación, la prueba de estabilidad del punto de referencia y el cálculo del punto objetivo y el valor de desplazamiento son la base para establecer el modelo de deformación. La explicación física de la deformación radica en determinar la relación entre la deformación y la causa de la deformación, generalmente utilizando métodos de análisis estadístico y métodos de determinación de funciones. Los métodos de análisis estadístico incluyen análisis de regresión múltiple, análisis de correlación en la teoría del sistema gris y análisis de respuesta dinámica en el análisis del dominio de frecuencia de series temporales.
3.3 Método de la teoría de sistemas para el análisis y la predicción de deformaciones
El uso de la teoría de sistemas moderna como guía para realizar análisis y predicción de deformaciones es una dirección de investigación actual. El cuerpo deformable es un sistema complejo. Tiene una estructura de caja gris o caja negra de múltiples niveles y alta dimensión. Es no lineal y abierto (disipativo). Esta aleatoriedad incluye varias interferencias externas. , también se manifiesta en la sensibilidad al estado inicial y el caos en el comportamiento a largo plazo del sistema. Además, también presenta características como autosimilitud, mutación, autoorganización y dinámica.
3. Análisis de aplicaciones de la tecnología de medición de ingeniería
1. Medición de control de ingeniería
La medición de control de ingeniería es la base y el punto de referencia de diversas mediciones de ingeniería. El desarrollo de la tecnología moderna de posicionamiento espacial, especialmente el GPS, ha proporcionado una tecnología de medición de control completamente nueva, que ha revolucionado la medición de control de planos de ingeniería. Los métodos tradicionales de triangulación, trilateración, medición de esquinas y medición transversal para establecer mediciones de control de alto nivel han sido reemplazados por mediciones GPS. El desarrollo de las estaciones totales ha mejorado la precisión de la medición de ángulos y de distancias. Actualmente, la precisión de la medición de ángulos de las estaciones totales alcanza los 0,5 s y la precisión de la medición de distancias alcanza ±(0,5 mm+1×10-6D). Con el tiempo, el grado de automatización es cada vez mayor. La estación total automática puede identificar, rastrear y alinear objetivos automáticamente, simplificando así en gran medida la operación de observación del instrumento y se usa ampliamente en topografía de ingeniería.
2. Medición del replanteo de la construcción
Con el aumento en la escala de la construcción de ingeniería a gran escala, las estructuras de ingeniería cada vez más complejas y la construcción mecanizada, la dificultad del replanteo de la construcción ha aumentado. En la actualidad, la estación total juega un papel importante en la medición de replanteo de la construcción. El método de replanteo adopta principalmente el método de coordenadas de la estación total. En el replanteo de curvas de línea, las coordenadas de medición de los puntos de curva se calculan de acuerdo con el sistema de coordenadas de medición, y la estación total replantea directamente los puntos de curva en los puntos de control de medición, lo que simplifica la operación de replanteo de curva de línea.
En la construcción de carreteras y montaje de tuberías, además de utilizar estaciones totales para replantear puntos, el uso de la tecnología GPSRTK para replantear puntos directamente también se ha utilizado ampliamente en la producción. En la construcción de puentes y proyectos portuarios, la tecnología GPSRTK también se utiliza para medir las posiciones de los pilotes en el agua. Se colocan dos receptores GPSRTK en el barco de pilotes para formar una relación geométrica fija con la posición y orientación de los pilotes. del buque de pilotaje se miden en tiempo real para el muestreo de la posición del pilote. Las funciones de operación de seguimiento automático y telemetría de la estación total crean las condiciones para la medición dinámica y en tiempo real de la construcción.
3. Medición industrial
Los métodos de medición industrial incluyen principalmente: sistema de medición de intersección espacial de dos o más teodolitos electrónicos de alta precisión, estación total única de alta precisión (incluido el rastreador láser) sistema de medición de coordenadas polares, sistema de fotogrametría industrial de corto alcance que utiliza cámaras de medición digitales, sistema de medición de alineación láser para medición lineal y sistema de medición de elevación de tubo conector estático para medición del plano horizontal.
El sistema de medición industrial con seguimiento láser del dispositivo de fotogrametría consta de LTD500 y T-Cam como máquina principal, y coopera con el dispositivo de medición T-Probe. Este sistema puede determinar los tres ángulos de rotación del dispositivo de medición a través del dispositivo de fotogrametría y luego obtener la posición precisa del punto final del lápiz inferior del dispositivo de medición, lo que brinda una gran comodidad a la medición. El sistema de fotogrametría industrial de corto alcance utiliza dos cámaras digitales de alta resolución para tomar fotografías del objeto medido simultáneamente. El sistema de fotogrametría industrial de corto alcance se utiliza principalmente para la medición de formas complejas y es especialmente adecuado para la medición rápida de coordenadas de objetos dinámicos. La precisión de medición de los sistemas industriales de fotogrametría de corto alcance es generalmente de alrededor de 1/100.000.
El sistema de medición de colimación láser se puede dividir en colimación de rayo láser y colimación de placa de zona. El primero se ve afectado por la deriva del rayo láser. La distancia de colimación generalmente está dentro del rango de 10 m y la precisión de la colimación es generalmente. 1 /alrededor de 100.000. Este último utiliza un método de medición de 3 puntos, que debilita el impacto de la deriva del rayo láser, y la precisión de la colimación puede alcanzar aproximadamente 1/1 millón. El detector del sistema de medición de alineación láser utiliza sensores de posición fotoeléctricos CCD y PSD, lo que mejora la frecuencia de muestreo y la sensibilidad de detección.
IV.Conclusión
El desarrollo de la tecnología de ingeniería continúa planteando nuevos requisitos para los trabajos topográficos, especialmente el Sistema de Posicionamiento Global (GPS), el Sistema de Información Geográfica (GIS), la fotogrametría y El desarrollo de la teledetección (RS) y las tecnologías avanzadas de cartografía digital y medición del terreno han provocado cambios profundos en los medios, métodos y teorías de la topografía de ingeniería. El campo de la medición en ingeniería se está expandiendo aún más y avanza hacia la automatización, el tiempo real y la digitalización de la recopilación y el procesamiento de datos de medición.
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