软测量新技术综述
俞金寿
本文作者俞金寿先生，教授、博士生导师。
关键词：软测量化学计量学智能方法神经网络
一引言
过程控制中一直存在过程输出变量估计的难题，许多工业过程由于受工艺和技术的限制，输出变量难以检测出来，例如产品质量指标，精馏塔的产品浓度和塔板效率，化学反应器的反应温度与反应物的浓度分布，生化过程中发酵罐的菌体浓度等，这就给过程的控制和监测带来困难。
目前，软测量技术(Soft sensing Techniques)被认为是具有吸引力和卓有成效的方法，它一般是根据某种最优准则，通过选择一些容易测量且与主导变量(Primary Variable)密切联系的二次变量(或称辅助变量，Secondary Variable)来预测主导变量，它所建立的软测量模型可以完成一些实际硬件检测仪器所不能完成的测量任务。软测量概念首先产生于工业过程的实际需要，其发展就是要逐步减少理论与实践的差距，从实践的观点完善理论方法。软测量是目前过程控制行业中令人瞩目的技术，无论工业过程的控制、优化还是监测，都离不开对过程主导变量的检测，它是各种控制方法得以成功应用的基础，所以McAvoy将软测量研究看作化工过程控制研究的首要问题。罗荣富等和于静江等较好地总结了软测量技术一些前期的研究工作(从20世纪70年代至90年代初)，但随着该技术原理研究和工程应用的深入，一些初期的分类方法和描述已不能完全涵盖当今软测量技术的全部，特别是近几年软计算方法的兴起，对软测量的研究产生了重大的影响。本文主要对近几年应用较多的基于化学计量学方法和基于人工智能的软测量方法进行综述。
二软测量技术原理框架
软测量技术主要包括：软测量建模方法、软测量工程化实施技术和软测量模型校正技术。其中软测量建模方法的研究是软测量技术研究的核心问题，它的发
展是选用不同的数学模型在实践中进行尝试并不断改进的过程，一般软测量问题可由附图来描述。软测量建模就是设法由可测变量得到不可在线测量的主导变量的估计值，即：
Y'=f(d2, u, θ, y*, t)
此式反映了主导变量Y与一般意义的输入d2、u的关系以及Y与辅助变量θ的关系，且离线采样值Y*常被用于软测量模型的校正。软测量技术的特点决定了它不是一项完全的理论工作，其成败完全取决于实际应用的结果，它的发展是由理论到实践的往返摸索前进的过程。
三化学计量学方法在过程建模中的应用
化学计量学，顾名思义原是隶属于化学特别是分析化学的一个研究分支，是数学方法和统计分析方法在化工过程数据分析中的应用。近年来其基本技术被频繁地应用到过程控制领域，化学计量学方法在过程控制领域最直接的应用是过程仪器的维护(例如仪器校准等)。它还可用于过程本身的维护，即目前广泛应用的统计过程控制和过程建模，基于化学计量学方法的过程建模是建立在过程丰富的历史记录数据的基础上的。化学计量学的基本方法有主元分析(PCA)、主元回归(PCR)、部分最小二乘法(PLS)、部分最小二乘回归(PLSR)以及一些新近开发和应用的方法，如多路主元分析(MPCA)和多路部分最小二乘法(MPLS)、多分块PLS(MBPLS)等。另外为了更好地适用于非线性过程，出现了非线性主元分析(NPCA)和非线性部分最小二乘法(NPLS)，以及将基本PCA和PLS方法与神经网络相结合的基于神经网络的主元分析(NNPCA)和基于神经网络的部分最小二乘法(NNPLS)等。
1. 主元分析
主元分析方法是进行数据压缩和信息抽取的有力工具，它的主要思想是将由过程数据和质量指标等变量组成的高维数据空间投影到低维特征空间，特征空间中的主元变量保留原始变量的特征信息而消去冗余信息。在主元分析的基础上，用线性回归方法寻找到的主元矩阵和因变量间关系的过程称为主元回归。Kresta 等较好地介绍了PCA利用过程历史数据进行建模的方法，并给出了它在多组分精馏塔中的应用实例。他们指出，由于PCA具有数据降维和信息抽取的特性，可将这种方法用于高维且相互关联的过程数据建模。Qin等采用基于PCA带自校正的软测量技术用于气体排放过程的在线监控。
通常的PCA在处理过程信息时忽略过程信息中包含的动态特性，一般连续过程采集的数据都以二维矩阵的形式保存，其中列向量表示采集的不同变量，而行向量表示不同变量在不同采样时刻的值，对于采集频率较密的动态过程(指满足采样定理)，在过程的历史数据中已包含了时间的趋势，进行这类问题的建模时在考虑各变量之间关联的基础上，还可加入动态信息，即考虑每一变量在不同时刻的自关联信息。Ku等提出了一种动态主元分析方法，在PCA建模中充分利用过程历史数据中包含的动态信息。Chen和McAvoy采用这种动态PCA模型设计出基于MPC的多元统计控制器用于过程监测和控制。
由于实际过程的非线性特性，单纯的线性主元分析或主元回归方法很难给出令人满意的结果，针对此，Etez?di-Amoli等采用非线性因子分析的方法将非线性引入传统的PCA方法以期解决过程的非线性建模问题，但这种方法在使用时需要预先知道过程的许多先验知识，这在实际过程中是很难满足的，因而不利于实际应用。Hastie等提出的Principal Curve算法也是解决非线性建模的一种方法，但它最后给出的不是一个非线性模型的表达形式，而是以列表的形式来描述建模结果。Dong和McAvoy将此Principal Curve算法与神经网络方法相结合提出了一种基于神经网络的主元分析方法，弥补了Principal Curve算法的不足。Karmar采用一种含瓶颈层的神经网络结构(Autoassociative网络)进行非线性主元分析，此神经网络包含5层：输入层、映射层(Mapping)、瓶颈层(Bottleneck)、逆映射层(De-mapping)和输出层。Karmer提出的这种非线性主元分析方法非常新颖，但若处理的变量数较多时，其网络构成庞大，实现起来很不容易。一些文献分别提出了加权的PCR方法、二次型的PCR方法及基于神经网络的非线性主元回归方法用于非线性过程的建模，并将3种方法的结果作了比较，同时也给出了基于神经网络和普通PCR方法的结果以供比较，结果证明基于神经网络的非线性主元回归方法是其中非线性建模效果最好的一种。Nomokos和MacGregor提出了一种多路PCA(MPCA)的方法用于间歇过程的监控，此方法中的参考数据集含有内在的时变因素，它们被组织成一个包括过程变量、时间项和批次(间歇过程的间隔次数)在内的三维数据阵列，MPCA可采用PCA的思想来处理这个三维阵列。有的文献也采用MPCA处理过程历史数据，认为这种分析方法将加深人们通过历史数据的观察对过程的理解，可以深层次地分析产品质量波动的原因。Chen和McAvoy进一步将MPCA方法的应用由间歇过程扩展到连续过程，同时结合动态PCA算法解决传统PCA建模时使用稳态假设而带来的问题。
2. 部分最小二乘法
部分最小二乘回归是建立在主元分析原理上的应用最广泛的化学计量学方法之一。它不像主元分析那样只处理同一矩阵内各向量间的相关关系，而可以通过
多元投影变换的方法，分析两个不同矩阵间的相互关系。PLS算法是为了解决预测建模问题，由化学计量学专家在实际分析数据时，根据启发式推理和直觉提出的非常具有实用性的回归方法，它已被证明在大多数情况下优于传统的线性回归方法(MLR)和主元回归方法，具有更好的鲁棒性。这里，鲁棒性是指当有新的训练数据加入或从训练集中剔除数据时，模型的参数不会有太大的改变。PLS算法中最常用的也是最适合计算求解的算法为非线性迭代部分最小二乘算法(NIPALS)，此外还有许多改进的PLS算法。例如：Wakeling等提出的鲁棒PLS(Robust PLS)算法证明在加入较强干扰信号的情况下，其建模结果比标准的PLS算法具有更好的稳定性。Lindgren等提出了一种Kernel PLS算法，此算法主要提供了一种快速的节约内存空间的PLS递推算法，特别适用于处理采样数据量巨大的问题。与传统的PLS算法相比，它在不损害预测精确度的前提下，可大大提高运算速度，Lindgren等在文章的末尾提出了几个Kernel PLS算法的发展方向，其中有一条指出，这种Kernel PLS算法只适用于采样数据量巨大而所选用的变量数正常的情况，还需要研究采样数据量较少而选用的变量数较多的情况。鉴于此，R妌nar等又提出了一种适用于上述情况的Kernel算法。Zhu等也提出了一种PLS 算法的简化迭代方法用于解决上述问题，并且指出这种方法也具有快速和节省内存空间的特性，其编程要比NIPALS算法更加容易，结构更加简单。Dayal等证明在进行Kernel递推运算时，不需要同时更新自变量和因变量矩阵，而只需更新其中一个即可，基于这个原理他们提出了两种改进的Kernel算法，此类算法的运算速度按自变量、因变量矩阵的规模不同，分别要比原Kernel算法快2~5倍，显示了其优越性。在PLS建模过程中，一般情况下过程的变化和新数据的采集都是均匀的，新数据按顺序依次更新旧数据进行递推运算，但在有些情况下过程变化缓慢，若想在递推过程中更多地包含新信息，就需给旧信息加一指数因子加速其衰减，从而在递推过程中加大新信息的作用。按照这一思想，Dayal等又提出了一种带有指数加权因子的递推PLS算法，此算法在上述改进Kernel算法的基础上又结合了协方差阵的新型递推方法，并将此算法应用于一个多变量非线性的CSTR的自适应控制和浮选法选矿过程控制中预测模型的建立，这种新算法的建模效果与传统递推PLS算法相比有所提高。H歴kuldsson提出了一种将PCA与PLS相结合的建模方法，此算法的理论基础为数学建模中的H原理，在H原理的基础上将PCA和PLS算法有机地结合起来，这样做的最大好处是可在建模的同时进行显著误差的检测、样本的灵敏度分析和回归子模型的验证，从而有助于更好地判断建模的有效性，此算法还可推广到非线性的情况。从上面的罗列可看出，对传统的PLS算法有诸多改进，但每一种改进都有其不同的适用条件，其建模效果在某一方面得以改进，有可能同时牺牲了另一项指标，因此在选用PLS类算法时要结合实际情况，选择最适宜的方法。
为了处理对象的非线性问题，Wold等提出了非线性PLS的方法，其基本思想是在计算PLS的内关系(Inner Relation)时，采用一些多项式函数代替传统的MLR进行非线性拟合，这一思想为使PLS更好地适用于非线性过程提供了一个
崭新的更为通用的思路。Berglund和Wold又进一步指出，这种内关系可以用多项式描述或其他任何非线性的函数形式来描述。基于此，有的文献采用含二次项的非线性函数描述此内关系，也有的文献用样条(Spline)函数描述此内关系。很自然地，还有的文献考虑到可以用神经网络强大的处理非线性的能力拟合此内关系，提出了基于神经网络的PLS算法，这种方法结合了PLS算法鲁棒性强的优点和神经网络拟合非线性关系的能力，适合于在输入输出数据较少的情况下建立较为复杂的输入输出模型。该文献作者采用一种将PLS算法与RBF网络相结合的软测量方法用于加氢裂化分馏塔产品质量指标的实时估计。有关文献综合了基于神经网络的非线性主元分析和基于神经网络的PLS算法，提出了一种新的非线性PLS 的设计思路，设计出了两类NPLS，一种是只将自变量矩阵进行基于auto-associative神经网络的非线性主元分析，从瓶颈层引出的主元输出再送入一个神经网络建立与因变量间的非线性PLS关系；另一种是自变量和因变量矩阵分别进行基于autoassociative神经网络的非线性主元分析，将其瓶颈层的输出再通过一个神经网络连接在一起。这种思想将传统的PLS算法的各部分均用神经网络结构来实现，很明显其计算量要比传统的PLS算法大很多倍，但其优势是可以处理系统具有较强非线性的情况，并且具有较好的外推性。当然随着计算机技术和非线性优化方法的进一步发展，这种思路有可能投入实际应用，但目前看来似乎不太可能。多分块PLS方法(MBPLS)主要用于处理复杂的化工过程建模中各组数据块之间互相联系的情况，MBPLS算法适合于当一个过程可以按逻辑关系分割成几个部分的情况，例如一个连续的反应器的不同区域间的相互关系或几种进料混合后得到最终产品的过程建模。MacGregor等将这种方法用于生产低密度聚乙烯的管式反应器的建模，即先将整个过程分成几个子块，然后分别建立子模型再用MBPLS建立整个模型。多路PLS(MPLS)方法也是为间歇过程建模提出的方法，建立多路PLS模型的过程与建立MPCA的方法非常相似，Nomikos和MacGregor 采用MPCA 和MPLS用于检测间歇过程的反应器等。目前MPCA和MPLS的研究非常活跃，并且已经开始应用于实际工业过程中。
四人工智能方法在软测量中的应用
软计算(Soft Computing)的概念是由模糊数学的创始人Zadeh提出的，它的主要工具有神经网络、模糊逻辑(FL)、专家推理、遗传算法(GA)及其他进化优化算法、混沌(Chaos)理论、粗糙集(Rough Set)等。其指导原则是利用所允许的不精确性、不确定性和部分真实性获得易于处理、鲁棒性强的解决问题的方法。这与传统的硬计算(Hard Computing)使用精确的、固定的信息来解决问题有所不同，因而它更适用于处理高度复杂性的问题。
基于人工智能的软测量方法有很多，其中应用最多的是基于人工神经网络
(ANN)的方法，此外还有基于模式识别的方法、基于模糊逻辑的方法以及基于各种方法融合的混合式方法等。基于模式识别的方法在软测量技术兴起的早期有一些应用的报道，其基本思想是在机理分析难以确定模型结构的情况下，以系统输入输出数据为基础，通过对系统特征的提取构成以模式识别分类方法为基础的模式描述类型，它不需要有关系统的先验知识。这种方法对于系统的定性描述比较有效，而软仪表不仅要求给出定性的分类结果，还要求结果的定量预报精确度，所以它不太适合于许多软测量问题，近期有关其应用的报道也不多。
基于ANN的方法无疑是目前软测量研究中最活跃的领域，有大量应用的综述性报道，特别是因多层前向网络(MFNN)和径向基函数(RBF)网络已被证明具有以任意精确度进行复杂非线性函数拟合的能力，因而应用得最多。神经网络应用于软测量的优点是：(1)它不需了解很多过程的机理知识，它根据过程的输入输出数据建立一种连接主义的网络模型；(2)由于神经网络的结构决定了所有定量和定性的信息都能等势分布在网络内各神经元中，因而它具有天然的处理MIMO系统的优势；(3)由于ANN采用并行分布的处理方法，有利于进行快速大量运算，且系统的容错性强。
BP算法是应用得较早的学习算法，它充分利用了MFNN的结构优势，在正反传播过程中的每一层计算都是并行的。Willis等针对工业脱甲烷塔，选择塔盘液体温度为二次变量，采用MFNN构成产品组分估计器。Andreas等提出了基于MFNN的CSTR的pH值软测量模型，有关文献记载了采用MFNN用于石化过程产品质量指标软测量建模的例子。但BP算法存在两个缺点，即训练时间长和容易陷入局部最小。针对此，目前提出了很多修正算法，从各个方面改进了原BP 算法的不足。
RBF网络由于比BP网络具有更好的适应特性，它能在一定程度上解决一些BP网络的训练时间长和存在局部最小的问题，且其非线性映射的效果比其他基函数网络优越，因而在建模工作中应用较多。RBF网络的学习算法主要有Mooky 和Darken学习算法、局部训练算法、正交优选算法和聚类及Givens变换联合迭代算法等，其中正交优选算法应用较多。王旭东讨论了RBF网络用于处理动态和稳态离散数据的软测量建模问题，指出RBF网络由于不存在BP网络学习的局部最优问题，且其学习复杂性低、效率高，因而具有良好的应用前景。有的文献用RBF网络进行催化裂化轻柴油凝点的软测量，也有的文献分别用BP网络和RBF 网络进行产品质量指标的估计，还有的文献应用RBF网络于精馏塔的动态辨识问题。
虽然ANN建模不需要过程的先验知识，但若将已知的过程机理特性作为先验知识与ANN相结合可以提高ANN的学习效率，避免有限学习引起的数据不稳定问题，同时还可以抵消训练数据中噪声的影响。比如在预测反应器的产品组分时，由过程机理可知每个输出都非负，且其加和若以摩尔分率表示应为1，但是由于训练数据中噪声的影响，网络输出有可能不符合这一先验知识，使得ANN
在预测超出训练范围的情况时，将产生较大的偏差。有的文献较好地描述了ANN 与先验知识相结合的建模方法与步骤，并给出了这种方法在青霉素发酵过程建模中的应用。还有的文献利用系统机理方程与ANN相结合在进行聚乙烯生产过程软测量时，加入某些传感器失效情况下的软测量校正模块，提高了系统的容错性。将先验知识与神经网络结合的应用例子在一些文献中均有记载。
为了提高ANN建模的鲁棒性，有的学者提出建立一组神经网络并以一定的方式将它们连接起来以得到更好的预报输出。在用ANN建模时，不同网络在不同输入空间中的预测性能会有所不同，而多个ANN通过一定方式的连接后构成的模型在对象的整个输入空间中预测精确度会增强，同时可以避免神经元数目过多和学习速度过慢的问题。Cho提出了一种将多个基于ANN的模型通过模糊的方式结合起来用于鲁棒分类的方法。Holcomb提出了进行RBF建模时采用多个子网络和进行局部训练的问题。有的文献提出了一种用于过程建模的SNN(Stacked Neural Networks)方法，另一文献将这种算法用于产品质量的软测量与推断控制，通过将初始样本空间进行分割分别建模，从而避免不同样本间学习过程互相干扰。罗容富将分布式网络和局部学习算法应用于软测量和推断控制。王旭东采用分布式RBF网络建立软测量模型，并且指出这种分布式网络特别适合于化工过程中基于事件的软测量建模问题。有的学者也提出了一种基于模糊c均值聚类的多模型软测量建模方法，模糊聚类产生的子类分别选用适合的方法来进行建模，最后将各子类的建模结果用模糊c均值聚类产生的隶属度加权求和得到最终输出。
模糊系统与神经网络似乎有着一种天然的联系，将模糊系统与神经网络技术相结合而形成的模糊神经网络(FNN)正在发展成为一个全新的技术领域。全局逼近器这一特点为模糊神经网络奠定了其获得广泛应用的理论基础，在FNN中保留了常规ANN的结构，通过对网络的激活函数、权值、输入信号、输出信号等进行模糊化，使其既能表示定性知识，又具有自学习和处理定量数据的能力，因而适合处理一些复杂的非线性软测量问题。有的文献采用FNN及其改进算法建立了裂解炉出口乙烯和丙烯产品收率的在线软测量模型。也有的文献用FNN进行间歇过程反应器和精馏塔的软测量和推断控制。还有的文献介绍了FNN用于动态系统建模和基于软测量的推断控制的例子。此外，模糊数学也是人们用来处理复杂系统的一种有效的手段，张新学等采用模糊学习网络应用于聚丙烯质量性能指标的软测量研究，于静江等对基于传统模型的软测量仪表进行了模糊补偿，有的文献利用模糊模型在线辨识非线性系统。
由于遗传算法对于优化领域有着广泛的应用潜力，它的全局寻优的特点使其可以较容易地解决神经网络训练过程中的局部最小及网络结构不易确定等方面的问题。遗传算法一般可以通过两种方式应用到神经网络设计中，一种是利用遗传算法训练已知结构的网络优化网络的连接权；另一种方式是利用遗传算法找出网络的规模、结构和学习参数。有的文献将遗传算法与BP网络相结合用于常压蒸馏塔质量估计的软测量；也有的文献将遗传算法与RBF网络相结合用于加氢裂化
分馏塔产品质量指标的软测量建模。非线性科学研究领域中的小波分析技术、分形分析技术，对于处理复杂性、非线性问题有许多可取之处，有的文献介绍了小波分析技术在软测量建模中的应用。
各种人工智能方法在软测量中的广泛应用充分说明了其处理非线性、不确定性和复杂性的能力，虽然有些算法囿于目前的硬件条件的限制投入实际应用还有一定困难，但是人工智能中的许多思想例如模糊思想、粗糙集的思想以及模拟人类的推理能力和神经细胞结构处理复杂问题的思想都是非常宝贵的，必将随着科技水平的提高显示出强大的生命力。
五结束语
尽管软测量方法的研究多种多样，目前成熟的商业化软件包大多还是采用基于PLS的方法，主要因为PLS算法结构简单、易于维护、物理意义明确、鲁棒性较好。如Setpoint公司的软测量软件采用强化的PLS技术用于产品质量估计；Johnson Yokogawa公司的Advanced Automation 部采用在线动态模型进行软测量计算；Pavilion 公司提出的成分估计器技术在进行软测量的同时采用在线分析仪的输出进行反馈校正。但由于石油化工过程控制中的研究对象在一般情况下都是大时变的非线性对象，这时单纯采用线性回归方法往往不能满足要求。ANN方法是非线性软测量方法中应用得最普遍和较为成功的一种，但作为成熟的商业化软件包还不多见，OSA Int誰 Operation Analysis公司新近推出的软件包，声称采用最新的统计理论、人工智能方法、混沌理论等用于过程的动态模拟。
从上节的描述可知目前有很多基于人工智能方法的软测量研究和应用的报道，但许多方法尚停留在理论研究和计算机仿真的阶段，有些软仪表拟合精确度高但预测性不好，有些则抗干扰性较差，计算量大，在线更新和学习能力不够，这些不足使得很多方法与实际应用还有一段距离。
（全文完）
来源：《世界仪表与自动化》
出版日期：2001年9月
现代电子测量的认识 时光如流水一般划过指甲，不留一丝痕迹。很快这学期就过去了。通过这学期的学习对现代电子测量有了更深刻的认识！ 第三次科技革命以来至今，科学技术的发展日新月异，以信息技术为代表的新技术促进了电子行业的飞速增长，也极大地推动了测试测量仪器和设备的快速发展。科学技术的不断发展对电子测量技术提出越来越高的要求，同样地电子测量技术是推动科学技术进步的重大力量。而电子测量技术凭借其诸多优势成为现代测量技术的主角，在信息获取与工业控制方面发挥着不可替代的作用。近年来的发展是基于大规模集成电路发展的重要时期，它同时也带来了电子测量仪器技术的革命。由于大规模集成电路的大量应用，使得现代电子测量仪器体积更小、功能更全面、可靠性更高、功耗更低。新工艺、新材料、新的制造技术催生了新的一代电子元器件，同时也促使电子测量技术和电子测量仪器产生了新概念和新发展趋势。 人类社会从远古时代发展到物质文明和精神文明都高度发达的今天，没有测量技术的作用是不可想象的。电子测量除具体运用电子科学的原理、方法和设备对各种电量、电信号及电路元器件的特性和参数进行测量外，还可以通过各种敏感器件和传感装置对非电量进行测量，这种测量方法往往更加方便、快捷、准确，有时是用其他测量方法不可替代的。因此，电子测量不仅用于电学这专业，也广泛用于物理学，化学，机械学，材料学，生物学，医学等科学领域。近几十年来计算机技术和微电子技术的迅猛发展为电子测量和测量仪器增添了巨大活力。电子计算机尤其是尤其是微型计算机与电子测量仪器相结合，构成了一代崭新的仪器和测试系统，即人们通常所说的“智能仪器”和“自动测试系统”，它们能够对若干电参数进行自动测量，自动量程选择，数据记录和处理，数据传输，误差修正，自检自校，故障诊断及在线测试等，不仅改变了若干传统测量的概念，更对整个电子技术和其他科学技术产生了巨大的推动作用。现在，电子测量技术已成为电子科学领域重要且发展迅速的分支学科。 一．电子测量的特点 频率范围宽。除测量直流电量外，还可以测量交流电量，其频率范围低至10-4Hz，高至THz。电子测量设备能够工作在这样宽的频率范围，这就使它的应用范围大大扩展。如果利用各种传感器，则几乎可以测量全部的电磁频谱物理量。当然对于不同频段的测量需采用不同的测量方法与测量仪器。 量程很广。量程是仪器测量范围上限值与下限值之差。由于所测量的大小相差极大，因而要求测量仪器的量程也必须极宽。同一台电子仪器，往往要求最高量程与最低量程要相差几个甚至几十个数量级，量程范围广正是电子测量的突出优点。 测量准确度高。电子仪器的准确度通常可比其它测量仪器高很多，例如，长度测量的准确度最高为10-8，而用电子测量方法对频率和时间进行测量，由于原子频标和原子秒作为基准，可以使测量准确度达到10-15的量级，这是目前人类在测量准确度方面达到的最高指标。 二．测量速度快。电子测量由于是通过电子的运动和电磁波的传播来进行工作的，因此具有通过其它测量方法通常无法类比的高速度。在有些测量中，希望在相同条件下对同一量进行多次测量，再用求平均值的方法以减小误差。 易于实现遥测和长期不间断的测量。电子测量同电子计算机相结合，使测量仪器智能化，并在自动化系统中占据重要的地位。可以把电子仪器或与它连接的传感器放到人类不便长期停留或无法到达的区域去进行遥测，而且可在被测对象正常工作的情况下进行测量。对于测量结果，电子测量的显示方法也比较清晰、直观。
我国工程测量技术发展现状与成就 一、前言 工程测量学科是一门应用学科，它是直接为国民经济建设和国防建设服务，紧密与生产实践相结合的学科，是测绘学中最活跃的一个分支学科。工程测量有着悠久的历史，近20年来，随着测绘科技的飞速发展，工程测量的技术面貌发生了深刻的变化，并取得很大的成就。主要原因有：一是科学技术的新成就，电子计算机技术、微电子技术、激光技术、空间技术等新技术的发展与应用，以及测绘科技本身的进步，为工程测量技术进步提供新的方法和手段；二是改革开放以来，城市建设不断扩大，各种大型建筑物和构筑物的建设工程、特种精密建设工程等不断增多，对工程测量不断提出新的任务、新课题和新要求，使工程测量的服务领域不断拓宽，有力地推动和促进工程测量事业的进步与发展。随着传统测绘技术向数字化测绘技术转化，面向21世纪的我国工程测量技术的发展趋势和方向是：测量数据采集和处理的自动化、实时化、数字化；测量数据管理的科学化、标准化、规格化；测量数据传播与应用的网络化、多样化、社会化。GPS技术、RS技术、GIS技术、数字化测绘技术以及先进地面测量仪器等将广泛应用于工程测量中，并发挥其主导作用。 二、先进的地面测量仪器在工程测量中的应用 80年代以来出现许多先进的地面测量仪器，为工程测量提供了先进的技术工具和手段，如：光电测距仪、精密测距仪、电子经纬仪、全站仪、电子水准仪、数字水准仪、激光准直仪、激光扫平仪等，为工程测量向现代化、自动化、数字化方向发展创造了有利的条件，改变了传统的工程控制网布网、地形测量、道路测量和施工测量等的作业方法。三角网已被三边网、边角网、测距导线网所替代；光电测距三角高程测量代替三、四等水准测量；具有自动跟踪和连续显示功能的测距仪用于施工放样测量；无需棱镜的测距仪解决了难以攀登和无法到达的测量点的测距工作；电子速测仪为细部测量提供了理想的仪器；精密测距仪的应用代替了传统的基线丈量。 电子经纬仪和全站仪的应用，是地面测量技术进步的重要标志之一。电子经纬仪具有自动记录、自动改正仪器轴系统差、自动归化计算、角度测量自动扫描、消除度盘分划误差和偏心差等优点。全站仪测量可以利用电子手簿把野外测量数据自动记录下来，通过接口设备传输到计算机，利用“人机交互”方式进行测量数据的自动数据处理和图形编辑，还可以把由微机控制的跟踪设备加到全站仪上，能对一系列目标自动测量，即所谓“测地机器人”或“电子平板”野外直接图形编辑，为测图和工程放样向数字化发展开辟了道路。激光水准仪、全自动数字水准仪、记录式精密补偿水准仪等仪器的出现，实现了在几何水准测量中自动安平、自动读数和记录、自动检核测量数据等功能，使几何水准测量向自动化、数字化方向迈进。激光准直仪和激光扫描仪在高层建筑施工和大面积混凝土施工中是必不可少的仪器。国产JDA系列多功能自动激光准直仪，具有6种自动保持精度的基准，可用于高层和高耸建筑的轴线测控；滑模测偏、测扭、水平测控；构筑物与设备安装放线控测；各类工程测平，结构变形观测等。陀螺经纬仪是用于矿山、隧道等工程测量的另一类主要的地面测量仪器，新一代的陀螺经纬仪是由微机控制，仪器自动、连续地观测陀螺的摇动并能补偿外部的干扰，观测时间短、精度高，如Cromad陀螺经纬仪在7min左右的观测时间能获取3″的精度，比传统陀螺经纬仪精度提高近7倍，作业效率提高近10倍，标志着陀螺经纬仪向自动化方向迈进。 三、3维工业测量技术的兴起和应用
工程测量学复习思考题（张正禄版） 第1 章绪论 1．工程测量学的定义 答： 定义一：工程测量学是研究各项工程在规划设计、施工建设和运营管理阶段所进行的各种测量工作的学科。 定义二：工程测量学主要研究在工程、工业和城市建设以及资源开发各个阶段所进行的地形和有关信息的采集和处理，施工放样、设备安装、变形监测分析和预报等的理论、方法和技术，以及研究对测量和工程有关的信息进行管理和使用的学科，它是测绘学在国民经济和国防建设中的直接应用。 定义三：工程测量学是研究地球空间（包括地面、地下、水下、空中）中具体几何实体的测量描绘和抽象几何实体的测设实现的理论、方法和技术的一门应用性学科。它主要以建筑工程、机器和设备为研究服务对象。 2．工程测量学按工程建设阶段划分其主要内容有哪些？ 答：工程测量按工程建设的规划设计、施工建设和运营管理三个阶段分为“工程勘测”、“施工测量”和“安全监测”，这三个阶段对测绘工作有不同的要求。 3．工程测量学按所服务的对象如何进行划分？ 答：工程测量学按所服务的对象分为建筑工程测量、水利工程测量、军事工程测量、海洋工程测量、地下工程的测量、工业工程测量、铁路工程测量、公路工程测量、管线工程测量、桥梁工程测量、隧道工程测量、港口工程测量以及城市建设测量等。 4．工程测量的主要内容有哪些？ 答：提供模拟或数字的地形资料；进行测量及其有关信息的采集和处理；建筑物的施工放样；大型精密设备的安装和调试测量；工业生产过程的质量检测和控制；各类工程建设物、矿山和地质病害地带的变形监测、机理解释和预报；工程测量专用仪器的研制与应用；与研究对象有关的信息系统的建立和应用等。 5．工程测量的常用技术有哪些？ 答：常规地面测量技术；卫星定位技术（GPS）；影像技术；水下地形测量技术；特种量测技 术；信息管理技术。 6．简述工程测量的特点。 答：可概括为“六化”和“十六字”。“六化”是：测量内外业作业的一体化；数据获取及处 理的自动化；测量过程控制和系统行为的智能化；测量成果和产品的数字化；测量信息管理的可视化；信息共享和传播的网络化。“十六字”是：精确、可靠、快速、简便、实时、持续、 动态、遥测。 7．简述工程测量学的发展趋势。 答：测量机器人将作为多传感器集成系统在人工智能方面得到进一步发展，其应用范围将进一步扩大，影象、图形和数据处理方面的能力进一步增强；在变形观测数据处理和大型工程建设中，将发展基于知识的信息系统，并进一步与大地测量、地球物理、工程与水文地质以及土木建筑等学科相结合，解决工程建设中以及运行期间的安全监测、灾害防治和环境保护的各种问题；工程测量将从土木工程测量、三维工业测量扩展到人体科学测量；多传感器的混合测量系统将得到迅速发展和广泛应用；GPS、GIS 技术将紧密结合工程项目，在勘测、设
电子测量技术的发展及 应用 公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-
电子测量论文
电子测量技术的发展及应用 摘要：近年来，以信息技术为代表的新技术促进了电子行业的飞速增长，也极大的促进了测量仪器和设备的快速发展。中国电子测量仪器经过40多年的发展，为我国国民经济、科学教育、特别是国防军事的发展做出了巨大贡献。随着世界高科技发展的潮流，中国电子测量仪器也步入了高科技发展的道路，特别是经过“九五”期间的发展，我国电子测量仪器在若干重大科技领域取得了突破性进展，为我国电子测量仪器走向世界水平奠定了良好的基础。 英国科学家A ? H ? 库克（cook ）说：“测量是技术生命的神经系统。我们通过测量认识周围的，通过测量把这些知识变成，然后用数学方法把它整理成合乎逻辑的系统；通过测量，可使这种系统性知识借助于工程技术用来改造物质；世界精密的测量是精确的知识和经济的设计所必需，方便的测量是敏捷的通讯和有效的组织所必需。”这一段话深刻地揭示出了测量对于我们人类社会的重要性。人类社会从发展到物质文明和梢神文明都高度发达的今天，没有测量技术的作用是不可想象的。一、测量的意义 所谓测量就是借助于专用的技术工具通过实验和（或）计算，对被测对象收集信息的过程。在自然界中，对于任何被研究的对象，若要定量地进行评价，必须通过测量来实现。在电子技术领域中，中肯的分析只能来自正确的测量。通过测量，我们对大自然认识才由感性世界跨入了理性世界，才逐步对大自然有了理性的分析，通过分析和归纳，我们才能
得到规律性的知识来改造世界，科学技术才能得以高速发展。开创的早期自然科学的工作方法可归纳为“观察、实验、理论”，可见，人们是通过观测试验的结果和已经掌握的规律，进行概括、推理，再对所研究的事物取得定量的概念和发现它的规律性，然后上升到理论。因此，测量技术的水平在相当程度上影响着科学技术的发展速度和深度，科学技术上有一些突破是以测试技术的突破为基础的。 这种例子在科学发展史上是不胜枚举的。 在没有显微镜时，人眼只能看清大小为—毫米的东西，这大大限制了人类对自然界中的认识，在这种情况下，绝对不会有等技术的产生。16 世纪出现了，它的分辨率可达2000埃，相应的放大率约为1500倍，大大扩展了人的眼力。在显微镜的帮助下，人类发现了构成生物基础的细胞（大小约为10-100微米），使人类对生物界的认识有了一个极大的飞跃，这一发现对推动生物学各方面的研究作出了重要贡献，被誉为19世纪三大发现之一。20 世纪30 年代出现了，它的分辨本42领高达2一3 埃，又比提高了约三个数量级。由此可见电子技术引入测量领域的巨大的推动作用。在下，可以洞察小小细胞内的超微机构，连细胞膜也可清晰地辨出是由三个薄层组成的，并发现了致病的病毒、形成了的又一次飞跃。现代科学技术、生产和国防的重要特点之一，就是要进行大量的观测和统计。现代工业大生产，用到测量上的工时和费用约占整个生产所用的20％一30％。提高测量水平，降低测量成本，减少测量误差，提高测量效率，对国民经济各个领域都是至关重要的。
软测量技术及其应用 【摘要】随着我国经济的发展和科学水平的不断提高，工业也紧跟着发展了起来。对于工业的发展来说，软测量技术的作用是不可忽视的。所以，本文将从多个方面对软测量技术及其应用进行详细的分析和探讨。 一、前言 对于工业工程来说，一般都能采用两种方法进行测量，一种是传统的检测技术，另外一种的运用新型的间接测量。随着应用程度的普及以及计算技术的发展，人们发明出了一种新的测量技术，也就是软测量技术。 二、软测量技术基本原理 软测量技术在工业过程中主要应用于实时估计、故障冗余、智能校正和多路复用等方面。它依据对可测易测过程变量（称为辅助变量，如压力、温度等）与难以直接测量的待测过程变量（称为主导变量，如产品分布、物料成分）之间的数学关系的认识，采用各种计算方法，用软件实现待测变量的测量或估计。目前，利用计算机系统，由过程实测变量计算出不可测变量，是解决现在问题的主要途径。其发展已有几十年的历史，在实际生产中也有了一些应用。这里，可用图一简略地描述其结构。其中，U、v分别为被研究过程的可测控制输入和可测干扰输入；x、y为可测参数变量（即辅助变量）和被控过程的输出变量。 三、测量建模的基本方法
软测量建模所使用的数学方法包括从简单的线性代数方程直到复杂的人工神经元网络，最终所采用的方法与使用的软测量模型是机理模型还是回归模型有关。对于石油化工生产过程这类复杂的工艺过程，要得到某一装置的机理模型同时满足较高的精度要求常常是非常困难的，但对于一个局部变量来说，得到满足软测量精度要求的计算模型仍是可能的。这时我们就可根据过程机理选择合适的数学实现方法。 无论是机理模型还是回归模型，在确定了其数学形式之后，下一步就要进行模型参数的估计。即使用可测输入变量和待计算输出变量的历史数据离线估计软测量模型中的未知参数。其中输入变量的历史数据可以从DCS的历史数据库中容易地得到，而输出变量的历史数据可以是离线的经验估计值，也可以取自在线分析仪或实验室信息管理系统的历史数据，也可以是实验室化验人员的手工输入。 四、软测量模块构造时应注意的问题 1.模型类型的选择 在决定采用机理模型还是回归模型时，应注意这两者的不同优势和缺点。回归模型不要求对过程内在机理有较深入的认识，只要有足够多的过程历史数据，总是可以得到一个满足要求的计算函数，这一优势由于现在电子表格和统计工具软件的强大功能而显得更加突出，可以很容易地从DCS或实时数据库中导人大量的历史数据并迅速得到回归结果。 2.历史数据的稳态判别
浅谈测量技术的发展历史和现状 摘要：测量技术的发展也同其他技术一样，由原始的、落后的方式，经漫长的人类社会发展历程，一步步的发展起来。生产力的发展促进了测量科学的发展，同时测量技术的应用又为生产力的发展创造了条件，最终服务于科学研究、国防建设和国民经济建设。 关键词：测量技术；发展历史；现状；高新技术 1 引言 科学的产生和发展是由生产力决定的。测量科学也不例外，它是人类长期以来在生产、生活方面与自然斗争的结晶。测量技术的发展也经历了一个长期的、艰难的历程，且至今仍处在不断发展之中。本文主要对这一历程进行了总结概述。 2 测量技术的发展历史 2.1 地图测绘方面 目前见于记载最早的古地图是西周初年的洛邑城址附近的地形图。战国时管仲著有《管子》一书，书中第十卷专门论述了地图的重要用途和内容。但遗憾的是，秦代以前的古地图都已失传。长沙马王堆三号墓出土的公元前168年陪葬的古长沙国驻军图和地形图是现在能见到的最早的古地图。图上有军事要素、道路、河流、山脉和居民地等。西晋时裴秀编制了《方丈图》和《禹贡地域图》，并创立了《制图六体》的地图编制理论。此后，历代都编制过各种地图，如明代郑和下西洋绘制的《郑和航海图》；清代康熙年间绘制的《皇舆全览图》；1934年，上海申报馆出版的《中华民国新地图》等。在我国历史上，能绘制出如此水平的地图，与测量技术的发展是密切相关的。 我国古代测量长度的工具有记里鼓车、步车、测绳和丈杆等。测量高程的工具仪器有水平(相当于现在的水准仪)和矩。测量方向的仪器有指南针和望筒。测量技术的发展离不开数理知识的支撑。公元前问世的《九章算术》和《周髀算经》都记载有利用相似三角原理进行测量的知识。之后，三国时期刘徽所著的《海岛算经》，介绍了利用丈杆进行两次、三次甚至多次测量的方法求解河宽、山高的实例，极大地推动了我国测量技术的发展。 2.2 研究地球大小和形状方面 早在公元前就已经有人提出通过丈量子午线上的弧长来推断地球大小和形状的方法。唐代在僧一行的主持下，实际测量了北极的高度及从河南白马，经扶沟、浚仪到上菜的距离，算得子午线上一度的弧长为132.3km，为正确认识地球做出了巨大贡献。17世纪末，惠更斯和牛顿从力学的观点出发，提出了地球是两极略扁的“地扁说”，从此与地缘说展开了一场大论战。直到1739年经过弧长
工程测量学的发展 工程测量学的发展评述 摘要：本文对工程测量学重新进行了定义，指出了该学科的地位和研究应用领域；阐述了工程测量学领域通用和专用仪器的发展；在理论方法发展方面，重点对平差理论、工程网优化设计、变形观测数据处理方法进行了归纳和总结。扼要地叙述了大型特种精密工程测量在国内外的发展情况。结合科研和开发实践，简介了地面控制与施工测量工程内外业数据处理一体化自动化系统——科傻系统。最后展望了21世纪工程测量学若干发展方向。 On the Development of Engineering Geodesy （Part Ⅱ） ZHANG Zheng-lu▲ （上接本刊2000年第1期） 四、大型特种精密工程测量 大型特种精密工程建设和对测绘的要求是工程测量学发展的动力。这里仅简单介绍国内外有关情况。 1. 国内览胜 三峡水利枢纽工程变形监测和库区地壳形变、滑坡、岩崩以及水库诱发地震监测，其规模之大，监测项目之多，都堪称世界之最。不仅采用目前国内外最成熟最先进的仪器、技术，在实践中也在不断发展新的技术和方法，如对滑坡体变形与失稳研究的计算机智能仿真系统；拟进行研究的三峡库区滑坡泥石流预报的3S工程等，都涉及到精密工程测量。隔河岩大坝外部变形观测的GPS实时持续自动监测系统，监测点的位置精度达到了亚毫米。该工程用地面方法建立的变形监测网，其最弱点精度优于±1.5 mm。 北京正负电子对撞机的精密控制网，精度达±0.3 mm。设备定位精度优于±0.2 mm，200 m直线段漂移管直线精度达±0.1 mm。大亚湾核电站控制网精度达±2 mm，秦山核电站的环型安装测量控制网精度达±0.1 mm。 上海杨浦大桥控制网的最弱点精度达±0.2 mm，桥墩点位标定精度达±0.1 mm；武汉长江二桥全桥的贯通精度（跨距和墩中心偏差）达毫米级。高454 m的东方明珠电视塔对于长114 m、重300 t的钢桅杆天线，安装的垂准误差仅±9 mm。 长18.4 km的秦岭隧道，洞外GPS网的平均点位精度优于±3 mm，一等精密水准线路长120多公里。目前辅助隧道已贯通，仅一个贯通面的情况下，横向贯通误差为12 mm，高程方向的贯通误差只有3 mm。 2. 国外简述 国外的大型特种精密工程更不胜枚举。以大型粒子加速器为例，德国汉堡的粒子加速器研究中心，堪称特种精密工程测量的历史博物馆。1959年建的同步加速器，直径仅100 m，1978年的正负电子储存环，直径743 m，1990年的电子质子储存环，直径2000 m。为了减少能量损失，改用直线加速器代替环形加速器，正在建的直线加速器长达30 km，100~300 m的磁件相邻精度要求优于±0.1 mm，磁件的精密定位精度仅几个微米，并能以纳米级的精度确定直线度。整个测量过程都是无接触自动化的。用精密激光测距仪TC2002K距离测量，其测距精度与ME5000相当，对平均边长为50m的3 800条边，改正数小于0.1 mm的占95%。美国的超导超级对撞机，其直径达27 km，为保证椭圆轨道上的投影变形最小且位于一平面上，利用了一种双重正形投影。所作的各种精密测量，均考虑了重力和潮汐的影响。主网和加密网采用GPS测量，精度优于1×10-6 D。 露天煤矿的大型挖煤机开挖量的动态测量计算系统（德国）。大型挖煤机长140 m，高65 m，自重8 000 t，其挖斗轮的直径17.8 m，每天挖煤量可达10多万吨。为了实时动态地得到挖煤机的采煤量，在其上安置了3台GPS接收机，与参考站无线电实时数据传输和差分动态定位，挖煤机上两点间距离的精度可达±1.5 cm。根据3台接收机的坐标，按一定几何模型可计算出挖煤机挖斗轮的位置及采煤层截曲面，可计算出采煤量，经对比试验，其精度达7%~4%。这是GPS，GIS技术相结合在大型特种工程中应用的一个典型例子。 核电站冷却塔的施工测量系统。南非某一核电站的冷却塔高165 m，直径163 m。在整个施工过程中，要求每一高程面上塔壁中心线与设计的限差小于±50 mm，在塔高方向上每10 m的相邻精度优于10 mm。由于在建造过程中发现地基地质构造不良，出现不均匀沉陷，使塔身产生变形。为此，要根据精密测量资料拟合出实际的塔壁中心线作为修改设计的依据。采用测量机器人用极坐标法作3维测量，对每一施工层，沿塔外壁设置了1 600多个目标点，在夜间可完成全部测量工作。对大量的测量资料通过恰当的数据处理模型使精度提高了一至数倍，所达到的相邻精度远远超过了设计要求。精密测量不仅是施工的质量保证，也为整治工程病害提供了可靠的资料，同时也能对整治效果作出精确评价。 瑞士阿尔卑斯山的特长双线铁路隧道哥特哈德长达57 km，为该工程特地重新作了国家大地测量（LV95），采用GPS技术施测的控制网，平面精度达±7 mm，高程精度约±2 cm。以厘米级的精度确定出了整个地区的大地水准面。为加快进度和避开不良地质段，中间设了3个竖井，共4个贯通面，横向贯通误差允许值为69~92 mm（较只设一个贯通面可缩短工期11年）。整个隧道的工程投资预计约15亿瑞士法朗，计划于2004年全线贯通。
电子测量技术的现状及 发展趋势 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998
电子测量论文 题目：电子测量技术现状及发展趋势姓名： 班级： 学号：
摘要:本文综合论述了电子测量技术的现状和总体发展趋势,分析了电子测量仪器的研究开发，阐述了我国电子测量技术与国际先进技术水平的差距，进而提出了发展电子测量仪器技术的对策。特别是由于测试技术的突破带来的电子测量仪器的革命性变化.同时,针对业界自动测试系统的发展历史和现状提出了作者的一些看法,并介绍了业界的最新进展和最新标准.近年来，以信息技术为代表的新技术促进了电子行业的飞速增长，也极大地推动了测试测量仪器和设备的快速发展。鉴于中国在全球制造链和设计链的重要地位，使得这里成为全球各大测量仪器厂商的大战场，同时，也带动了中国本土测试测量技术研发与测试技术应用的迅速发展。 关键词: LXI ATE 自动测试系统智能化虚拟技术总线接口技术VXI
目录 摘要................................................................................................I 前言 (1) 第一章测试技术现状及其存在的问题 (2) 第二章电子测量技术的发展方向 (2) （一）总线接口技 术 (2) （二）软件平台技 术 (3) （三）专家系统技 术 (3) （四）虚拟测试技 术 (3) 第三章展望未来 (4) 参考文献 (5)
前言 中国电子测量技术经过40多年的发展，为我国国民经济、科学教育、特别是国防军事的发展做出了巨大贡献。随着世界高科技发展的潮流，中国电子测量仪器也步入了高科技发展的道路，特别是经过“九五”期间的发展，我国电子测量技术在若干重大科技领域取得了突破性进展，为我国电子测量仪器走向世界水平奠定了良好的基础。进入21世纪以来,科学技术的发展已难以用日新月异来描述。新工艺、新材料、新的制造技术催生了新的一代电子元器件,同时也促使电子测量技术和电子测量仪器产生了新概念和新发展趋势。本文拟从现代电子测量技术发展的三个明显特点入手,进而介绍下一代自动测试系统的概念和基本技术,引入合成仪器的概念，面向21世纪的我国电子测量技术的发展趋势和方向是：测量数据采集和处理的自动化、实时化、数字化；测量数据管理的科学化、标准化、规格化；测量数据传播与应用的网络化、多样化、社会化。GPS技术、RS技术、GIS技术、数字化测绘技术以及先进地面测量仪器等将广泛应用于工程测量中，并发挥其主导作用。
桩基础工程测量方法及发展研究 发表时间：2019-07-23T14:30:00.773Z 来源：《科技研究》2019年5期作者：段坚 [导读] 本文主要针对桩基工程的测量方法与发展进行综述分析，望能够为相关专家及学者对这一课题的深入研究提供有价值的参考或者依据。 （东莞市颐和园林建设工程有限公司广东东莞 523000） 摘要：本文主要阐明了工程测量基本概念、测量任务及技术标准，深入研究并探讨了桩基工程的测量方法与发展，以便于广大工程测量技术员能够深刻认识到桩基工程专项测量工作严谨性、重要性，科学合理地运用桩基工程专项测量工作实施方法，保证桩基工程专项测量工作得以高效进展，并进一步推动着工程测量相关技术的发展。 关键词：桩基础；工程；测量方法；发展 前言： 伴随着城市总体规划建设发展，各类建筑项目在规模上得以扩大。在这一背景下，桩基项目工程数量也逐渐增多。在桩基项目工程建设期间，工程测量专项工作往往至关重要，直接影响着桩基工程总体建设效果。鉴于此，本文主要针对桩基工程的测量方法与发展进行综述分析，望能够为相关专家及学者对这一课题的深入研究提供有价值的参考或者依据。 1.概述工程测量 1.1 工程测量基本概念 工程测量，主要指桩基工程项目设计、施工建设、管理等各环节中各种测量工作基础理论、技术、方法的统称，属于服务于现代工程建设的一门学科。工程测量，主要分为两类，一类主要是依据工程项目建设时间而划分的，另外一类是依据服务类型而划分的。 1.2 测量任务 1.2.1 为现场施工提供标志 所有桩基工程项目现场施工首要步骤，便是开展实地测量技术操作，结合施工设计图及实际工况，依据施工建设各方面要求及各项标准，把建筑物基础的桩位精准地设于拟建区域内。该项工作做好之后，便可确保后续桩基工程建设顺利进展。 1.2.2 检测桩基后续工程 把桩位放好，便于为工程现场施工建设提供依据，为后期施工监测工作提供重要指标。 1.2.3 建设竣工后验收指标 桩基施工结束后，应严格测量桩基础，细致检查其可与所设计的桩位之间有偏差情况出现，经检查确认合乎标准之后，才可进入到下个测量及施工步骤。 1.3 技术标准 桩基工程项目施工建设期间，设计方与施工方并依据建筑尺寸精度与偏差来要求，通常是以实际长度与所设计长度之间比例加以衡量，简单来讲，即为桩基桩位轴线及其主轴线之间差异，亦或者是桩基轮廊的主轴线及其周边建筑物的位置之间差异加以衡量。 2.测量方法 2.1 建筑物的定位测量 在桩基工程项目测量工作中，建筑物定位主要是结合设计图中所设定调节，把建筑物的四周外廊部分主轴线交点均测设于地面，以作为建筑物测设桩位轴线参考，即为建筑物的定位测量。 2.1.1 编制好桩位测量的放线图与相关说明书 为便于开展桩基工程项目测量工作，需以熟悉工程资料为基础，施工操作前期将桩位测量的放线图与相关说明书编制好。①确定好定位轴线。在为便于开展施测放线操作，这都能平面呈矩形，且外形较为整齐建筑物，需以其外廊墙体的中心线为该建筑物具体定位操作的主轴线；针对平面呈弧形，且外形处于不规则状态复杂的建筑物，应当以圆心轴线与十字轴线为定位的主轴线。以桩位的轴心线为承台桩定位的轴线；②依据桩位的平面图当中所标定尺寸，确立好与该建筑物具体定位的主轴线之间平行施工的坐标系，以工程建筑定位相应矩形的控制网所在西南角控制点，当成坐标系起始点，坐标需加设为整数；③为防止测设桩点期间有混乱情况出现，需结合桩位总体平面的布置图，统一编号各个桩点。桩点的变化需从建筑物西南角入手，以自左向右该顺序地进行编号处理；④依据设计资料合理计算分析建筑物具体定位的矩形网、承台桩的位测、桩位轴线及主轴线等测设的数据信息，把所有数据信息均标注于桩位测量的放线图中。 2.1.2 建筑物定位 依据桩基工程项目总体设计当中所设定定位条件差异性，建筑物实际定位形式主要包括：依据原有建筑物进行定位；依据道路的中心线进行定位；依据城市总体规划建设的红线进行定位；依据建筑物具体施工建设的方格网进行定位；依据导线点或三角点进行定位。 2.2 测设桩位轴线与承台桩 2.2.1 测设桩位轴线 桩基工程项目中建筑桩位的轴线测设，应在定位建筑物矩形网的测设后开展，以定位建筑物矩形网作为基础，通过内分手段，在经纬仪相应定线的精密量距操作方法测设桩位轴线的引桩。针对复杂性建筑物内圆心点测设通常借助极坐标方法实现测设。针对测设桩位轴线引桩，应打入相应小木桩，在木桩顶端应钉入小铁钉，以作为该桩位轴线的引桩中心点位。为方便保存及应用，桩顶部必须与地面处于齐平状态，引桩周边应撒好白灰。完成桩位轴线的测设湖，虚席及时测量桩位轴线与桩位轴线之间长度，实量的距离与总体设计长度差异，对于单排桩位不可超出±1cm范围，群桩应控制在±2cm范围。桩位轴线的测量修满足于总体设计标准之后才可测设承台的桩位。 2.2.2 测设建筑物的承台桩位 桩基工程项目中建筑物的承台桩位测设，应当以桩位的轴线引桩作为基础开展测设操作，桩基础的设计依据地上的建筑物实际需求主要包含着单排桩与分群桩。群桩为3-20规定下一组根桩；单排桩则是1-2根组成一组。群桩平面的几何图主要包含着椭圆形、多边形、圆
复习提纲（第 1 章） 1.工程测量学的基本定义是什么? 研究地球空间（包括地面、地下、和水中、空中）具体几何实体的测量描绘和抽象几何实体的测设实现的理论、方法和技术的一门实用性学科。它主要以建（构）筑工程和机器设备为研究服务对象。 2.工程测量学在各阶段的任务和作用有哪些? 勘测设计阶段：提供设计所需要的地形图等测绘资料，为工程的勘测设计、初步设计和技术设计服务； 施工建设阶段：主要是施工放样测量，保证施工的进度、质量和安全； 运营管理阶段：是以工程监测监测为重点，保障工程的安全高效运营。 3.工程测量学有哪些主要内容? 工程测量学的理论、技术和方法；（仪器、观测量、处理） 地形资料的获取与表达； 工程控制测量与数据处理； 建筑物的施工放样； 设备安装检核测量； 工程的变形监测分析和预报。 4.工程测量学有哪些主要应用? 建筑工程测量水利工程测量线路工程测量桥隧工程测量地下工程测量海洋工程测量 军事工程测量三维工业测量矿山测量城市测量 5.工程测量学有哪些特点? 服务对象众多/应用非常广泛/涉及知识面广/工程要求不尽相同/实施条件千变万化 6.工程测量学有哪些现代发展? 测量数据的精密处理 卫星导航定位技术的发展和应用 激光技术的发展和应用 遥感雷达干涉测量技术的发展和应用 数字摄影测量技术的发展和应用 其它技术的发展和应用 7.工程测量学的发展趋势有哪些? 测量内外业作业一体化 数据获取及处理自动化 测量过程控制和系统行为智能化 测量成果和产品数字化 测量信息管理可视化 信息共享和传播网络化 复习提纲（第 2 章） 1.大型工程测量一般分哪些测量工作？与工程建设哪些阶段相对应？ 工程勘测设计阶段的主要测量工作 工程施工建设阶段的测量 工程运营管理阶段的测量 工程测量信息管理 2.我国铁路勘测设计中，初测和定测的定义是什么，主要有哪些工作？
电子测量技术未来的发 展方向 集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-
我国电子测量仪器的现状、机遇及测量技术五大发展趋势 前言：《电子测量》一书编写的目的是使我们掌握现代电子测量的基本原理和方法，熟悉新型电子测量仪器的应用技术，在科学实验中具有制定先进、合理测量和测试方案，正确的选用测量仪器，严格的处理数据，已获得最佳测试结果的能力，通过分析单元电路和整机电路 能够提高我们理论联系实际，分析问题和解决问题的能力。开始我还以为电子测量仅仅是几个仪器的原理简单分析，细细听课后发现还有好多的测量方法和不懂的数据处理方法，使我对测量技术又有了新的认识，因为我个人在感性方面不是那么细腻，所以在期末考试的论文上想浅谈我国电子测量仪器的现状、机遇及测量技术五大发展趋势。下面介绍我的浅析。 摘要：近年来，以信息技术为代表的新技术促进了电子行业的飞速增长，也极大地推动了测试测量仪器和设备的快速发展。鉴于中国在全球制造链和设计链的重要地位，使得这里成为全球各大仪器厂商逐鹿的大战场，同时，也带动了中国本土测试测量仪器研发与测试技术应用的迅速发展。 一．中国电子测量仪器设备的发展现状与机遇 近年来中国测量仪器的可靠性和稳定性问题得到了很多方面的重视，状况有了很大改观。测试仪器行业目前已经越过低谷阶段，重新回到了快速发展的轨道，尤其最近几年，中国本土仪器取得了长足的进步，特别是通用电子测量设备和汽车电子设备的研发方面，与国外先进产品的差距正在快速缩小，对国外电子仪器巨头的垄断造成了一定的冲击。随着模块化和虚拟技术的发展，为中国的测试测量仪器行业带来了新的契
工程测量技术发展现状与展望 摘要 随着科学技术的不断发展，传统的测量技术走向数字化，工程测量的服务领域也不断拓宽，与其他学科的互相渗透和交叉不断加强，新技术、新理论的引进和应用不断深入，可以很直观的看出未来的测量学科应该是数据采集和处理向一体化、实时化、数字化方向发展；仪器也向精密化、自动化、信息化、智能化方向发展。本文分析了工程测量技术的发展和应用状况，并对其发展趋势进行了展望。 关键词：测量技术发展现状展望 Engineering Surveying Technology Development Status and Prospects Abstract With the continuous development of science and technology,the traditional measurement techniques to digital,engineering survey services have continued to widen,with other disciplines and cross constantly strengthen mutual penetration of new technologies,the introduction and application of new theoretical deepening can be very intuitive see the future of the measurement should be subject to the integration of data acquisition and processing,real-time,digital direction;instrument also told precision,automation,information technology,intelligent direction.This paper analyzes the status of project development and application of measurement techniques, and the prospects for its development trend. Keywords:measurement technology development status outlook
电子测量技术在现在科技方面的作 用与发展 电子测量技术在现在科技方面的作用与发展中国电子测量仪器经过40多年的发展，为我国国民经济、科学教育、特别是国防军事的发展做出了巨大贡献。随着世界高科技发展的潮流，中国电子测量仪器也步入了高科技发展的道路，特别是经过“九五”期间的发展，我国电子测量仪器在若干重大科技领域取得了突破性进展，为我国电子测量仪器走向世界水平奠定了良好的基础。一、成功研制出微波毫米波矢量网络分析仪我们已经成功地研制了被称为“世界电子测量仪器之王”的微波毫米波矢量网络分析仪。随着我国新体制电子信息系统和新式武器装备的发展，占领和利用有限的频谱资源已经成为高新技术发展和军事电子技术及装备发展的一个重要特点，其中
充分利用频谱资源中的电磁波幅度、频率、相位和极化信息是现代电子装备的核心特点。而现代电子装备的发展又急需能同时获得被测对象的幅度、相位和群时延特性的高性能矢量网络分析仪。特别是雷达相控阵列技术的普遍应用，对相位和群时延特性的测试要求越来越高，因此矢量网络分析仪便成为现代电子装备必备的、关键的测试设备，是其他测试设备无法取代的重要检测手段。另外微波毫米波有源器件CAD技术正在日益普及，而有源CAD的基础是提取有源器件的S参数，当前只有矢量网络分析仪有能力同时获得有源器件的S参数，使CAD的设计结果更接近于实际应用。除此之外，矢量网络分析仪已走出传统的线性网络的应用领域，而在非线性、大功率网络的测试和分析中发挥着重要作用。另外，以矢量网络分析仪为核心可以组成天线、RCS、大功率、T/R 组件等自动测试系统，因此它的应用领域将是非常广阔的。为了适应我
软测量技术及其应用发展 摘要:采用软测量技术，可利用工业标准计算机平台将不同仪表混合连接，使用集成化、标准化虚拟仪器仪表软件集成在一个系统中，应用系统工程的方法进行优化，使之以最优的性价比满足应用系统的性能要求。软测量技术的应用将会极大限度地降低工业过程检测和控制系统的成本，提高系统控制性能指标，为工业过程检测和控制系统的发展提供必要的技术条件。 关键词:软测量虚拟仪器数学模型检测与控制系统 1、引言 当今工业界对过程控制系统的要求越来越高，不仅希望控制指标能保持平稳或快速跟踪，而且常常希望控制指标能够以一定方式显示出来。然而对许多工业过程来说，一些重要的输出变量目前还很难通过传感器得到，如精馏塔的产品浓度。 软测量技术的理论根源是基于软仪表的推断控制。推断控制的基本思想是采集过程中比较容易测量的辅助变量，通过构造推断估计器来估计并克服扰动和测量噪声对主导变量的影响。软测量技术体现了估计器的特点。估计器的设计是根据某种最优准则，选择一种即与主导变量有密切联系又容易测量的辅助变量，通过构造某种数学关系，实现对主导变量的在线估计。软测量技术除了能“测量”主导变量，还可以对一些反映过程特性的工艺参数如精馏塔的塔板效率和反应器的催化剂活性等做出估计。所以它已成为自动监测和过程优化的有力工具。近年来，在软测量方面国内外有大量的研究，Thomas J.McAvoy更是将Soft Sensor列为几大研究之首，因为软测量方法涉及到自动控制的许多重要领域,如:过程建模、系统辨识、数据处理等等。总的说来，软测量方法的研究经历了从线性到非线性,从静态到动态，从无校正功能到有校正功能的发展过程。 2、控制方法概述 2. 1. 软测量技术的应用条件 软测量技术主要由4个相关要素组成：(1) 中间辅助变量的选择；(2) 数据处理；(3) 软测量模型的建立；(4) 软测量模型的在线校正。其中(3) 是软测量技术最重要的组成部分。 2.1.1. 中间辅助变量的选择
测试技术的发展现状以及未来的发展趋势 姓名：赵新 班级：机械5-1班 学号： 10号
测试技术的发展现状以及未来的发展趋势 概述 测试是测量与试验的简称。 测量内涵：对被检测对象的物理、化学、工程技术等方面的参量做数值测定工作。 试验内涵：是指在真实情况下或模拟情况下对被研究对象的特性、参数、功能、可靠性、维修性、适应性、保障性、反应能力等进行测量和度量的研究过程。 试验与测量技术是紧密相连，试验离不开测量。在各类试验中，通过测量取得定性定量数值，以确定试验结果。而测量是随着产品试验的阶段而划分的，不同阶段的试验内容或需求则有相对应的测量设备和系统，用以完成试验数值、状态、特性的获取、传输、分析、处理、显示、报警等功能。 产品测试是通过试验和测量过程，对被检测对象的物理、化学、工程技术等方面的参量、特性等做数值测定工作，是取得对试验对象的定性或定量信息的一种基本方法和途径。 测试的基本任务是获取信息。因此，测试技术是信息科学的源头和重要组成部分。 信息是客观事物的时间、空间特性，是无所不在，无时不存的。但是人们为了某些特定的目的，总是从浩如烟海的信息中把需要的部分取得来，以达到观测事物某一本值问题的目的。所需了解的那部分信息以各种技术手段表达出来，提供人们观测和分析，这种对信息的表达形式称之为“信号”，所以信号是某一特定信息的载体。 信息、信号、测试与测试系统之间的关系可以表述为：获取信息是测试的目的，信号是信息的载体，测试是通过测试系统、设备得到被测参数信息的技术手段。 同时，在军事装备及产品全寿命周期内要进行试验测试性设计与评价，并通过研制相应的试验检测设备、试验测试系统（含软、硬件）确保军事装备和产品达到规定动作的要求，以提高军事装备和产品的完好性、任务成功性，减少对维修人力和其它资源要求，降低寿命周期费用，并为管理提供必要的信息。 全寿命过程又称为全寿命周期，是指产品从论证开始到淘汰退役为止的全过程。产品全寿命过程的划分，各国有不同的划分。美国把全寿命过程划分为6个阶段：初步设计、批准、全面研制、生产、使用淘汰（退役）。我国将全寿命周期划分为5个阶段：论证、研制、生产、使用、退役。 这五个阶段都必须采用试验、测量技术，并用试验手段，通过测量设备和测量系统确保研制出高性能、高可靠的产品。因此，测试技术是具有全局性的关键技术。尤其在高新技术领域，测试技术具有极其重要地位。 美军武器装备在试验与评定管理中，对试验与评定的类型分为：研制试验与评定、使用试验与评定、多军种试验与评定、联合试验与评定、实弹试验、核防护和生存性试验等类。 但最主要的和最重要的是研制性试验与评定、使用试验与评定两种。试验与评定是系统研制期间揭示关键性参数问题的一系列技术，这些问题涉及技术问题（研制试验）；效能、实用性和生存性问题（使用试验）；对多个军种产生影响问题（多军种联合试验）；生存性和杀伤率（实弹试验）等。但核心是研制性试验与评定及使用性试验与评定，主要解决军工产品在研制过程中的技术问题和使用的效能、适应性和生存性问题。 研制试验与评定是为验证工程设计和研制过程是否完备而进行的试验与评定，通过研制试验与