测量技术论文范文10篇

测量技术论文范文篇1

切削力测量系统一般由三部分构成：由测力仪、数据采集系统和PC机三部分组成，如图1所示。测力仪（测力传感器）通常安装在刀架（车削）或机床工作台上（铣削），负责拾取切削力信号，将力信号转换为弱电信号；数据采集系统对此弱电信号进行调理和采集，使其变为可用的数字信号；PC机通过一定的软件平台，将切削力信号显示出来，并对其进行数据处理和分析。

1.1切削测力仪

1.1.1应变式测力仪

应变式测力仪由弹性元件、电阻应变片及相应的测量转换电路组成，其工作原理如图2所示。把电阻应变片贴在弹性元件表面，并连接成某种形式的电桥电路，当弹性元件受到力的作用而产生变形时，电阻应变片便随之产生变形，从而引起其电阻阻值的变化ΔR，即

应变片电阻值的变化ΔR造成电桥不平衡，使电桥输出发生变化ΔU，通过标定建立输出电压与力之间的关系。使用时根据输出电压反算切削力的大小。

应变式测力具有灵活性大、适应性广、性能稳定等优点，而且配套仪表（如静态应变仪、动态应变仪等已标准化，因而得到广泛应用。但是其测量原理决定了测量精度和动态特性主要取决于弹性元件的结构，如何有效解决灵敏度和刚度之间的矛盾，是提高应变式测力仪测量精度和动态特性的关键。

1.1.2压电式测力仪

压电式测力仪是以压电晶体为力传感元件的切削测力仪，当石英晶体在外力作用下发生变形时，在它的某些表面上出现异号极化电荷。这种没有电场的作用、只是由于应变或应力在晶体内产生电极化的现象称为压电效应。通过测量产生电荷量即可以达到测量切削力的目的。

从动态测力的观点出发，压电式测力仪是一种比较理想的测力传感器，具有灵敏度高、受力变形小等优点。然而压电式测力传感器仍然存在一系列缺点：如由于电荷泄漏而不能测试静态力、固有频率的提高受装配接触刚度的限制、维护极不方便、价格昂贵，因此在使用上受到很大的限制。

1.1.3电流式测力仪

直接使用测力仪测量切削力有其局限性：①安装测力仪时，工艺系统结构遭到破坏从而导致其刚度发生变化，采集不到精确的切削力力信号；②测力仪的安装、调试技术复杂；③测试设备花费较高；④测力仪测试系统可靠性较低。

文献［4］提供了一种间接测量切削力的方法，即电流式测力仪，其测量原理是：切削力的变化会引起主轴电机电流的变化，通过测量主轴电机电流来估计切削力的大小。因机床主轴电机电流的测量比较容易和简单，所以这是一种经济而又简便的方法。

电流式测力仪的局限性体现在两个方面：①把主传动系统的运动学模型看作是一个线性模型，所以加工过程中的非线性因素会在一定程度上降低测量精度；②当切削力发生变化时，相应的主轴电流信号有一定的滞后现象，无法满足对切削力进行实时监测的较高要求。

1.2数据采集系统

如图3所示，数据采集系统通过一定的电子线路，对测力仪的输出信号进行放大、滤波等处理后，将其进行A/D转换，变为计算机的可用信号，再通过接口电路与PC机进行数据传输。

目前大多数切削力数据采集系统由放大器、滤波器、数据采集卡等分立元器件组成，体积较大，系统稳定性不高，测量精度和实时性也渐渐满足不了现代测力系统的要求。

1.3数据显示和分析处理

早期的数据显示和分析处理单元由指示仪表、示波器和记录仪等组成，其数据显示和分析处理功能都是很有限的。随着计算机技术的快速发展，目前数据显示和分析处理单元基本上被计算机终端所代替，显示功能更加丰富和强大，但软件的功能仅局限于数据拟合、图表显示和输出等，对测力仪各向力之间的耦合没有进行有效的处理，从一定程度上影响了测力精度。

2切削力测量技术的发展趋势

现代切削加工正在向高速强力切削、精密超精密加工方向发展，机床的振动频率也会远远高于系统的固有频率，这对切削力测量系统提出了新的要求：①测量范围大、高精度和高分辨率；②实时性好，能够在线实时测量；③数据处理和分析能力强，能够对复杂多变的切削力信号进行各种处理和分析。

针对这些方面的要求，切削力测量技术将朝着以下几方面发展：

（1）开发新型弹性元件，优化弹性元件结构及应变片布片方案，提高应变式测力仪固有频率，有效解决应变式测力仪刚度和灵敏度之间的矛盾问题，降低各向力之间的耦合程度；

（2）应用集成电路和微电子技术，使数据采集系统集成化，提高数据采集的速度与精度；

（3）完善数据处理分析软件的功能，例如通过解耦运算进一步减小测力仪各向力之间的耦合程度，以提高测量精度；将虚拟仪器技术引入切削力测试系统，以便对测量数据进行多种操作和数据库管理；建立专家系统，通过对测试数据的分析处理，对刀具磨损、切削颤振等情况做出预报并提出相应的治理措施。

参考文献

［1］罗学科.动态多维力传感器的理论研究与实践［D］.北京航空航天大学博士论文,1995.1.

［2］姜术君.采用虚拟仪器技术构建测力系统的研究［D］.北京航空航天大学硕士学位论文,2004.3.

［3］杨兆建，王勤贤.测力传感器研究发展综述［J］.山西机械，2003，（1）.

［4］周林，殷侠.数据采集与分析技术［M］.西安：西安电子科技大学出版社，2005.

［5］张小牛，侯国平，赵伟.虚拟仪器技术回顾与展望［J］.测控技术，2000，（9）.

［6］苏建修.高速切削关键技术［J］.机电国际市场，2001，（11）.

测量技术论文范文篇2

信息时代信息爆炸导致通信带宽需求或通信网络容量爆增。如近期北美骨干网的业务量约6-9个月翻一番，达到了所谓的“光速经济”的时期，它比微电子芯片性能发展的摩尔法则（约18个月翻一番）快2-3倍，而且迄今这种发展势头不减。面对这种发展趋势，各个通信发达国家都在积极研究设计新的宽带网络，如可持续发展网络CUN、下一代网络NGN、新公众网NPN、一体化网UN等，但其基础传输媒质的物理层都是密集光波分复用（DWDM）的光传送网OTN。不如此就不可能提供巨大的通信带宽，高度可靠的传输性能，足够的业务承载容量以及低廉的使用费用，确保网络的可持续发展，支持当前和未来的任何业务信号的传送要求。

1密集光波分复用（DWDM）系统

DWDM系统主要由光合波器、光分波器和掺铒光纤放大器（EDFA）组成。其中EDFA的作用是由比信号波长低的高能量光泵源将能量辐射进一段掺铒光纤中，当载有净负荷的光波通过此段光纤一起传播时，完成光能量的转移，使在1530-1565m波长范围内各个光波承载的净负荷信号全都得到放大，弥补了光纤线路的能量损失。这样，当用EDFA代替传统的光通信链路中的中继段设备时，就能以最少的费用直接通过增加波长数增大传输容量，使整个光通信系统的结构和设计都大大简化，并便于施工维护。

EDFA在DWDM系统中实际应用时又分为功放或后置放大器（BA），预放或前置放大器（PA）和线路放大器（LA）3种，但有的公司为了简化，尽量减少设备品种，统一为OA，以便于维护。

目前商用的DWDM系统的每个波长的数据速率是2.5Gbps，或10Gbps，波长数为4、8、16、32等；40、80甚至132个波长的DWDM系统也已有产品。常用的有两类配置。一类是在光合波器前与在光分波器后设置波长转换器（WavelengthTransponder）OTU。这一类配置是开放式的，采用这种可以使用现有的1310nm和1550nm波长区的任一厂家的光发送与光接收机模块；波长转换器将这些非标准的光波长信号变换到1550nm窗口中规定的标准光波长信号，以便在DWDM系统中传输。美国的Ciena公司、欧洲的pirelli公司采用这类配置，他们是生产光器件的公司，通常，所生产的光分波合波器有较好的光学性能参数。如Ciena公司采用的信道波长间隔为0.8nm，对应100GHz的带宽，在1545.3-1557.4nm波长范围内提供16个光波信道或光路。但他们没有SDH传输设备，因此，在系统配置、网络管理方面不能统一考虑。此类配置的优点是应用灵活、通用性强，缺点是增加波长转换器、成本较高。另一类配置是不用波长转换器，将波分复用、解复用部分和传输系统产品集成在一起，这一类配置是一体的或集成的，这样简化了系统结构、降低了成本，而且便于将SDH传输设备和DWDM设备在同一网管平台上进行管理操作。这类配置的生产厂家如Lucent、Siemens、Nortel等，他们是SDH传输系统设备供应商，有条件这样做。他们在做4×2.5G32bpsDWDM系统设计时就考虑与4×10Gbps速率的兼容，考虑增加至8个波长、16个波长、基至40个波长、80个波长，以及2.5Gbps和10Gbps的混合应用，确保系统在线不断扩容，平滑过渡，不影响通信网的业务。当然，他们也提供开放式配置，或发送是开放式，接收为一体式的DWDM系统设备。

由于初期商用的EDFA带宽平坦范围在1540-1560nm，故早期使用的DWDM系统的复用光波长多在1550nm附近。后来实际EDFA的增益谱宽为35nm，约4.2THz，其中增益起伏小于1dB的谱宽在1539-1565nm之间，若以1.6nm（对应200GHz）的波长间隔，则最少可实现8波长，乃至16波长的同步放大；若以0.8nm（对应100GHz）的波长间隔，则最少可实现16个波长，乃至32个波长的DWDM系统，再加上EDFA约40dB的高增益，大于100mW的高输出功率，以及4-5dB的低噪声值等优越性能，故极大地促进了DWDM系统的快速发展。

正如电放大器那样，光放大器在放大光信号的同时也要引入噪声。它由光子的自发幅射（SpontaneousEmission）产生。此种噪声和光信号在光放大器中一起放大，并逐级积累形成干扰信号，即熟知的放大自发辐射（AmplifiedSpontaneousEmission，简写为ASE）干扰信号。这种ASE干扰信号经多经光放积累的功率会大到1-2mW，其频谱分布与波长增益谱对应。

这就是为什么经过若干个OLA放大后必须经过光电变换，分别取出各波长光路的电信号进行定时、整形与再生（3R），完成光数字信号处理的主要原因，它决定了电中继段或复用段的最大距离或最大光中继段数。当然，其他因素例如允许的总的色散值也决定此电中继段的最大距离，这要由系统设计作光功率预算时，哪个因素要求最严格来确定。

2DWDM系统的测试要求

以SDH终端设备为基础的多波长密集光波分复用系统和单波长SDH系统的测试要求差别很大。首先，单波长光通信系统的精确波长测试是不重要的，只需用普通的光功率计测量了光功率值就可判断光系统是否正常了。设置光功率计到一个特定的波长值，例如是1310nm还是1550nm，仅用作不同波长区光系统光源发光功率测试的较准与修正，因为对宽光谱的功率计而言，光源波长差几十nm时测出的光功率值的差别也不大。可是，对DWDM系统就完全不同了，系统有很多波长，很多光路，要分别测出系统中每个光路的波长值与光功率大小，才能共发判断出是哪个波长，哪个光路系统出了问题。由于各个光路的波长间隔通常是1.6nm（200GHz）、0.8nm（GHz），甚至0.4nm（50GHz），故必须有波长选择性的光功率计，即波长计或光谱分析仪才能测出系统的各个光路的波长值和光功率的大小，因此，用一般的光功率计测出系统的总光功率值是不解决问题。其次，为了平滑地增加波长、扩大DWDM系统容量，或为了灵活地调度、调整电路和网络的容量，需要减少某个DWDM系统的波长数，即要求DWDM系统在增加或减少波长数时，总的输出光功率基本稳定。这样，当有某个光路、某个净负荷载体，即光波长或光载频失效时，又用普通光功率计测量总光功率值是无法发现问题的，因为一两个光载频功率大大降低或失效，对总的光功率值影响很小。此时，必须对各个光载频的功率进行选择性测量，不仅测出光功率电平值，而且还准确地测出具体的波长数值后，才能确切知道是哪个波长哪条光路出了问题。这不仅在判断光路故障时非常必要，而且在系统安装、调测和日常维护时也很重要。

此外，为了测量光放大器增益光谱特性，尤其是增益平坦度，需找出各波长或各光路的功率电平差值时，也必须测量出各光路的波长值和光功率值。

为便于查寻光线路放大器的故障，除测量各个光路的波长值和光功率外，还要测量出各个光路的信噪比（OSNR）。这里，在测量OSNR时要注意测量仪表的噪声带宽。例如用HP70952B光谱分析仪（噪声带宽1nm）测量的OSNR要比用Agilent86121AWDM光路分析仪（噪声带宽0.1nm）测量出的OSNR低约10dB；这是因为前者取出的噪声功率是后者取出的噪声功率的10倍，自然，前者测出的OSNR要低约10db（因光信号功率测量有差别）。

由于DWDM系统有n个波长，n个光路，等效于n个虚SDH光通信系统，故在系统的重要测量点必须有光分路器（分光器），以避免在做波长和功率测量时中断系统，造成大量业务丢失。

为便于比较对照，将OSP-102/OMS-100组合测试仪和一个典型的实验室用光谱分析仪OSA的技术规范列在一起。

3可调谐光滤波器

为使具有光谱分析仪功能的仪表适合现场测试，需要有轻便灵巧的可调谐光滤波器选择光波长。它是一个可调法布里-泊罗（Fabry-Perot）滤波腔体，它的基本结构是由两块部分镀银的板构成反射平面，两块板相对分开的距离是可普的。其滤波原理是：对某个波长的光，当调节两块板之间的距离，使在两块板之间反射引起的部分射线在相位上完全重叠时，滤波器对该波长的光是直通的，而对其他波长的光会引入很大的衰减。

这种可调谐光滤波器与光分度计或旋转干涉滤波器相比有很多优点。它没有轴承、轴、马达等，不存在由于连续持久的操作引起磨损、破裂等问题；结构非常坚实，对振动不敏感。它是不可逆的光器件，无论是衰减，还是通常波长均与输入光波的射线极化无关；这一优点在有几个波长激光器都调整到有相同输出光功率时尤其重要。

4便携式光谱分析仪

适用于DWSM系统现场安装调测与日常维护的便携式光谱分析仪，除去前已介绍的HP70952B,Agilent86121A外，现举OSP-102插件和OMS-100主机配合专用于DWDM系统测试的便携式光谱分析仪为例，说明采用可调谐光滤波器一方面使成本显著降低，一方面使重量减轻。体积缩小，有利于便携。为便于使用，还增加了下述分立的应用方式。

（1）光谱分析仪方式

用可调谐光滤波器沿着要选测的波长范围调整移动，将以图形方式显示测量结果，可用游标定位估计波长、功率数值，以及各波长和功率差值的测试数据。还可用存储器存储两个光谱的测试数据进行比较。

（2）光纤系统方式

用表列出直到16个光路或波信道的被测试的波长、功率和S/N。这种应用方式对光纤通信系统的日常维护测试特别有用。因为在DWDM系统的运行过程中，通常不希望光载频信号的功率超过规定的容限。

（3）光功率计方式

可调谐光滤波器固定调整到所选的波长，以数字显示该波长的光功率，就可以用来检测该光路或信道光载频功率随时间的变化，即稳定程度。这一方式在检测中断故障时尤其有用。

（4）监视器输出方式

将被滤出的光信号的一部分送到监视器输出，就能在不影响其他光路或波信道业务的条件下对DWDM系统的某指定波信道进行比特误码率测试，也可具体检测出哪一个波信道传输有问题。

测量技术论文范文篇3

切削力测量系统一般由三部分构成：由测力仪、数据采集系统和PC机三部分组成，如图1所示。测力仪（测力传感器）通常安装在刀架（车削）或机床工作台上（铣削），负责拾取切削力信号，将力信号转换为弱电信号；数据采集系统对此弱电信号进行调理和采集，使其变为可用的数字信号；PC机通过一定的软件平台，将切削力信号显示出来，并对其进行数据处理和分析。

1.1切削测力仪

1.1.1应变式测力仪

应变式测力仪由弹性元件、电阻应变片及相应的测量转换电路组成，其工作原理如图2所示。把电阻应变片贴在弹性元件表面，并连接成某种形式的电桥电路，当弹性元件受到力的作用而产生变形时，电阻应变片便随之产生变形，从而引起其电阻阻值的变化ΔR，即

应变片电阻值的变化ΔR造成电桥不平衡，使电桥输出发生变化ΔU，通过标定建立输出电压与力之间的关系。使用时根据输出电压反算切削力的大小。

应变式测力具有灵活性大、适应性广、性能稳定等优点，而且配套仪表（如静态应变仪、动态应变仪等已标准化，因而得到广泛应用。但是其测量原理决定了测量精度和动态特性主要取决于弹性元件的结构，如何有效解决灵敏度和刚度之间的矛盾，是提高应变式测力仪测量精度和动态特性的关键。

1.1.2压电式测力仪

压电式测力仪是以压电晶体为力传感元件的切削测力仪，当石英晶体在外力作用下发生变形时，在它的某些表面上出现异号极化电荷。这种没有电场的作用、只是由于应变或应力在晶体内产生电极化的现象称为压电效应。通过测量产生电荷量即可以达到测量切削力的目的。

从动态测力的观点出发，压电式测力仪是一种比较理想的测力传感器，具有灵敏度高、受力变形小等优点。然而压电式测力传感器仍然存在一系列缺点：如由于电荷泄漏而不能测试静态力、固有频率的提高受装配接触刚度的限制、维护极不方便、价格昂贵，因此在使用上受到很大的限制。

1.1.3电流式测力仪

直接使用测力仪测量切削力有其局限性：①安装测力仪时，工艺系统结构遭到破坏从而导致其刚度发生变化，采集不到精确的切削力力信号；②测力仪的安装、调试技术复杂；③测试设备花费较高；④测力仪测试系统可靠性较低。

文献［4］提供了一种间接测量切削力的方法，即电流式测力仪，其测量原理是：切削力的变化会引起主轴电机电流的变化，通过测量主轴电机电流来估计切削力的大小。因机床主轴电机电流的测量比较容易和简单，所以这是一种经济而又简便的方法。

电流式测力仪的局限性体现在两个方面：①把主传动系统的运动学模型看作是一个线性模型，所以加工过程中的非线性因素会在一定程度上降低测量精度；②当切削力发生变化时，相应的主轴电流信号有一定的滞后现象，无法满足对切削力进行实时监测的较高要求。

1.2数据采集系统

如图3所示，数据采集系统通过一定的电子线路，对测力仪的输出信号进行放大、滤波等处理后，将其进行A/D转换，变为计算机的可用信号，再通过接口电路与PC机进行数据传输。

目前大多数切削力数据采集系统由放大器、滤波器、数据采集卡等分立元器件组成，体积较大，系统稳定性不高，测量精度和实时性也渐渐满足不了现代测力系统的要求。

1.3数据显示和分析处理

早期的数据显示和分析处理单元由指示仪表、示波器和记录仪等组成，其数据显示和分析处理功能都是很有限的。随着计算机技术的快速发展，目前数据显示和分析处理单元基本上被计算机终端所代替，显示功能更加丰富和强大，但软件的功能仅局限于数据拟合、图表显示和输出等，对测力仪各向力之间的耦合没有进行有效的处理，从一定程度上影响了测力精度。

2切削力测量技术的发展趋势

现代切削加工正在向高速强力切削、精密超精密加工方向发展，机床的振动频率也会远远高于系统的固有频率，这对切削力测量系统提出了新的要求：①测量范围大、高精度和高分辨率；②实时性好，能够在线实时测量；③数据处理和分析能力强，能够对复杂多变的切削力信号进行各种处理和分析。

针对这些方面的要求，切削力测量技术将朝着以下几方面发展：

（1）开发新型弹性元件，优化弹性元件结构及应变片布片方案，提高应变式测力仪固有频率，有效解决应变式测力仪刚度和灵敏度之间的矛盾问题，降低各向力之间的耦合程度；

（2）应用集成电路和微电子技术，使数据采集系统集成化，提高数据采集的速度与精度；

（3）完善数据处理分析软件的功能，例如通过解耦运算进一步减小测力仪各向力之间的耦合程度，以提高测量精度；将虚拟仪器技术引入切削力测试系统，以便对测量数据进行多种操作和数据库管理；建立专家系统，通过对测试数据的分析处理，对刀具磨损、切削颤振等情况做出预报并提出相应的治理措施。

参考文献

［1］罗学科.动态多维力传感器的理论研究与实践［D］.北京航空航天大学博士论文,1995.1.

［2］姜术君.采用虚拟仪器技术构建测力系统的研究［D］.北京航空航天大学硕士学位论文,2004.3.

［3］杨兆建，王勤贤.测力传感器研究发展综述［J］.山西机械，2003，（1）.

［4］周林，殷侠.数据采集与分析技术［M］.西安：西安电子科技大学出版社，2005.

［5］张小牛，侯国平，赵伟.虚拟仪器技术回顾与展望［J］.测控技术，2000，（9）.

［6］苏建修.高速切削关键技术［J］.机电国际市场，2001，（11）.

测量技术论文范文篇4

论文摘要：工程测量有着悠久的历史，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。本文分析了我国工程测量技术发展和应用现状，并对其发展前景进行了展望。

1前言

工程测量通常是指在工程建设的勘测设计、施工和管理阶段中运用的各种测量理论、方法和技术的总称。传统工程测量技术的服务领域包括建筑、水利、交通、矿山等部门，其基本内容有测图和放样两部分。现代工程测量己经远远突破了仅仅为工程建设服务的概念，它不仅涉及工程的静态、动态几何与物理量测定，而且包括对测量结果的分析，甚至对物体发展变化的趋势预报。苏黎世高等工业大学马西斯教授指出：“一切不属于地球测量，不属于国家地图集的陆地测量，和不属于法定测量的应用测量都属于工程测量”。随着传统测绘技术向数字化测绘技术转化，我国工程测量的发展可以概括为“四化”和“十六字”，所谓“四化”是：工程测量内外业作业的一体化，数据获取及其处理的自动化，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。“十六字”是：连续、动态、遥测、实时、精确、可靠、快速、简便。

2我国工程测量技术现状

2.1先进的地面测量仪器在工程测量中的应用。

20世纪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。

2.2GPS定位技术在工程测量中的应用。

GPS是美国从20世纪70年代开始研制,历时20年,耗资200亿美元,于1994年全面建成,具有海、陆、空进行全方位实施三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。随着GPS定位技术的不断改进,软、硬件的不断完善,长期使用的测角、测距、测水准为主体的常规地面定位技术,正在逐步被以一次性确定三维坐标的高速度、高精度、费用省、操作简单的GPS技术代替。

在我国GPS定位技术的应用已深入各个领域，国家大地网、城市控制网、工程控制网的建立与改造已普遍地应用GPS技术，在石油勘探、高速公路、通信线路、地下铁路、隧道贯通、建筑变形、大坝监测、山体滑坡、地震的形变监测、海岛或海域测量等也已广泛的使用GPS技术。随着DGPS差分定位技术和RTK实时差分定位系统的发展和美国AS技术的解除，单点定位精度不断提高，GPS技术在导航、运载工具实时监控、石油物探点定位、地质勘查剖面测量、碎部点的测绘与放样等领域将有广泛的应用前景。

2.3数字化测绘技术在工程测量中的应用。

数字化测绘技术在测绘工程领域得以广泛应用，使大比例尺测图技术向数字化、信息化发展。大比例尺地形图和工程图的测绘,历来就是城市与工程测量的重要内容和任务。

常规的成图方法是一项脑力劳动和体力劳动结合的艰苦的野外工作,同时还有大量的室内数据处理和绘图工作,成图周期长,产品单一,难以适应飞速发展的城市建设和现代化工程建设的需要。随着电子经纬仪、全站仪的应用和GEOMAP系统的出现,把野外数据采集的先进设备与微机及数控绘图仪三者结合起来,形成一个从野外或室内数据采集、数据处理、图形编辑和绘图的自动测图系统。系统的开发研究主要是面向城市大比例尺基本图、工程地形图、带状地形图、纵横断面图、地籍图、地下管线图等各类图件的自动绘制。系统可直接提供纸图,也可提供软盘,为专业设计自动化,建立专业数据库和基础地理信息系统打下基础。

20世纪80年代以来，我国数字化测绘技术的开发研究和应用发展很快，成效显著。由于技术标准和规范不同，国外研究成功的数字化测绘系统不适合国情，难以推广应用，只有依靠自己研究开发。1987年北京市测绘设计研究院在国内首先完成了“大比例尺数字化测图系统”(即DGJ)的软件开发，并通过技术鉴定，1990年被建设部列为第一批技术推广应用项目之一，在80多个城市及工程测量单位推广应用，同时又有十几个大专院校、仪器公司和工程测量单位，先后开发和研制出多个类似的数字测图系统软件。

2.4摄影测量技术在工程测绘中的应用。

摄影测量技术已越来越广泛的在城市和工程测绘领域中得以应用，由于高质量、高精度的摄影测量仪器的研制生产，结合计算机技术中的应用，使得摄影测量能够提供完全的、实时的三维空间信息。不仅不需要接触物体，而且减少了外业工作量，具有测量高效、高精度，成果品种繁多等特点。在城市和工程大比例尺地形测绘、地籍测绘、公路、铁路以及长距离通讯和电力选线、描述被测物体状态、建筑物变形监测、文物保护和医学上异物定位中都起到了一般测量难以起到的作用，具有广泛的应用前景。由于全数字摄影测量工作站的出现，为摄影测量技术应用提供了新的技术手段和方法，该技术已在一些大中城市和大型工程勘察单位得以引进和应用。

航空摄影测量是进行城市大面积大比例尺地形图、地籍图测绘与更新以及大型工程勘测的重要手段与方法，它可以提供数字的、影像的、线划的等多种形式的地图成果。目前，我国有100多个城市或工测单位利用航测技术测制大比例尺地形图和地籍图，最大比例尺为1/500。采用的仪器除利用高精度的模拟测图仪和解析测图仪成图方法外，还用立体坐标测图仪与微机连接进行数据采集，经微机数据处理输入绘图机自动绘图。

3工程测量技术的发展展望

展望21世纪,工程测量将在以下方面将得到显著发展:

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,影像、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。

大型复杂结构建筑、设备的三维测量,几何重构及质量控制,以及由于现代工业生产对自动化流程,生产过程控制,产品质量检验与监控的数据与定位要求越来越高,将促使三维业测量技术的进一步发展。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,如GPS接收机与电子全站仪或测量机器人集成,可在大区域乃至国家范围内进行无控制网的各种测量工作。

GPS、GIS技术将紧密结合工程项目,在勘测、设计、施工管理一体化方面发挥重大作用。

在人类活动中，工程测量是无处不在、无时不用，只要有建设就必然存在工程测量，因而其发展和应用的前景是广阔的。

参考文献:

测量技术论文范文篇5

论文摘要:分析了《互换性与技术浏量》课程自身特点，目前采用的教学方法、教学手段以及考核方式，从如何提高教学质量，培养学生工程能力、综合能力的角度出发，提出了对本课程教学改革途径的设想。

引言

在机械基础系列课程设置中，《互换性与技术测量》是一门重要的技术基础课，它是由基础课过渡到专业的重要桥梁，起着承上启下的作用。同时，对机电类专业的学生来讲，无论在后续专业课程学习过程中还是在今后实际工作中;无论从事专业技术工作还是从事管理工作，都会接触到公差配合、互换性与检测方面的知识。这就要求该课程在整个教学过程中不仅要强调理论知识点的重要性，而且还要注重实际工程能力和综合能力的培养。据此，笔者将从本课程实践性、工程性强的特点出发，对本课程的教学改革提出几点设想。

一、优化课程体系

《互换性与技术测量》课程主要分为公差配合与技术测量两大部分，涉及内容主要有极限与配合、形位公差、表面粗糙度、齿轮传动的公差及测量、尺寸链等内容，课程讲授内容与工程实际密切相关，具有很强的实践性。如何在保证教学质量的前提下，在有限的30学时内既完成理论教学又完成实验教学，是当前本课程存在的难题。为解决该难题，根据我校机电专业的特点，对课程的内容重新进行了调整:即对经典内容进行重点讲解，例如公差与配合的选用、形位公差的选择、尺寸链等内容进行精讲，授课时注重理论知识点与工程实际的联系，尤其是教材中与实际生产有关的重点内容加以强调，以此来培养学生的工程意识;与其他课程重复的内容略讲，例如在机械制图中已讲过形位公差的标注和表面粗糙度的符号及标注，对这两部分内容略讲，授课时选择几张具有代表性的带有形位公差和表面粗糙度的实际工程图纸进行讲解，以此来激发学生的学习热情和培养学生的工程实践能力。

二、提高授课效果

本课程的名词术语多、抽象概念多、符号代号多、涉及的知识面广(如机械制图、机械设计基础、机械制造基础等)，在有限的30学时内，若采用黑板加粉笔的授课方式要使授课内容覆盖整本教材的知识点，不但教师的工作难度很大，学生对一些难点问题和抽象问题的理解也不透彻例如:公差原则中的最大实体要求、最小实体要求、可逆要求等，这些课程中的难点，包含了被测要素、基准要素遵循的理想边界以及形位公差获得补偿值的问题，不易理解。如果采用传统的教学方式授课，尤其在这些抽象、难点问题上花费的课时不仅多，而且收到的效果不好。借助多媒体教学表现形式多样性、交互性及可重复性的特点，既能提高讲课效率，又能收到很好的教学效果。

据调查，国内高校应用《互换性与技术测量》教学的多媒体软件较少，目前市面上只有一套面向中等职业教育的《极限配合与技术测量》教学课件，并不适于高等院校本科的教学要求，为了提升该课程的教学质量，迫切需要开发一套操作性强、界面友好、人机交互功能强的“互换性与技术测量多媒体教学软件”。

三、培养工程实践能力

《互换性与技术测量》课程与实际生产密切相关，其实践性较强。所以在实验课设置上，依据中国高等教育改革的核心思想(即培养具有创新能力、工程实践能力以及社会实践能力的复合型人才)，结合学校机电专业的培养计划，以培养学生的工程实践能力为重点，详细制定本课程的实验内容和学时分配，增强实验教学环节。目的是通过该课程的学习，使学生了解几何量测量的基本知识和方法，初步具备使用和调整常用测量仪器的能力冈。目前本课程的实验室设施还不能完全满足大纲要求，实验室的建设还有待于加强。

四、提高综合素质

随着中国对外交流的项目不断增多，企业对技术人员的外语水平和工程能力的要求越来越高。作为培养工程师毛坯的高等院校，培养计划不但应满足教育部对本科生培养目标的要求，同时还应当随着市场对人才的需求指标而不断调整。因此，对《互换性与技术测量》课程来讲，在传授知识过程中，不仅应传授基础理论知识，还应添加与本课程相关的外语知识，为学生介绍国际标准与国际规则。目前所用的教材仅介绍了中国标准化的基本内容，并且有些标准已经过时却一直沿用，而介绍国际标准的内容几乎没有。为弥补教材缺少国际标准的不足，课堂中可适当引人国际标准(dimensioningandtolerancing)的双语教学，这不仅使学生通过双语教学了解国际标准，从中比较国标与国际标准的异同，而且还能提高学生的专业外语水平，扩展其知识面。在课堂教学中适当讲解带有各种标注公差的实际工程外文图纸，以强调基本概念及标准的实际应用，引导学生正确掌握和运用有关标准。提高学生读取、应用各种图纸(包括外文图纸)的能力，提高学生工程实践能力，为学生毕业后很快进人工作状态打下很好的基础。

五、改革传统考核

考试是教学过程的最后一个重要环节，是学生对本课程所涉及知识的系统复习过程，由于该课程的名词术语、抽象概念多，工程性强(涉及许多工程实际问题，且需要查取数据表)。若采用传统的闭卷考试方法，学生在考前复习中会把主要精力放在死记硬背教材知识点上，这不利于学生理解和选用标准进行精度设计。为使学生更好地消化所学的内容，培养学生利用理论知识点解决实际工程问题的能力，本门课程的考试宜采用开卷考试。试题采用试题库出题的方法。因为每学期为了出一份考查知识点全面、分值分布合理的试卷，花费的精力及时间很多，对试卷考核的重点、难点、题型也有一定的随意性。而采用试题库出题，不仅在很大程度上降低了教师命题、成卷的工作量.又以此有效客观地评定每年的教学效果。

测量技术论文范文篇6

关键词:网络性能测量技术性能指标分析与研究

1.引言

随着Internet技术和网络业务的飞速发展，用户对网络资源的需求空前增长，网络也变得越来越复杂。不断增加的网络用户和应用，导致网络负担沉重，网络设备超负荷运转，从而引起网络性能下降。这就需要对网络的性能指标进行提取与分析，对网络性能进行改善和提高。因此网络性能测量便应运而生。发现网络瓶颈,优化网络配置,并进一步发现网络中可能存在的潜在危险，更加有效地进行网络性能管理，提供网络服务质量的验证和控制，对服务提供商的服务质量指标进行量化、比较和验证，是网络性能测量的主要目的。

2.网络性能测量的概念

2.1网络性能的概念

网络性能可以采用以下方式定义[1]:网络性能是对一系列对于运营商有意义的，并可用于系统设计、配置、操作和维护的参数进行测量所得到的结果。可见，网络性能是与终端性能以及用户的操作无关的，是网络本身特性的体现，可以由一系列的性能参数来测量和描述。

2.2网络性能参数的概念

对网络性能进行度量和描述的工具就是网络性能参数。IETF和ITU-T都各自定义了一套性能参数，并且还在不断的补充和修订之中。

2.2.1性能参数的制定原则

网络性能参数的制定必须遵循如下几个原则：

1)性能参数必须是具体的和有明确定义的；

2)性能参数的测量方法对于同一参数必须具有可重复性，即在相同条件下多次使用该方法所获得的测量结果应该相同；

3)性能参数必须具有公平性，即对同种网络的测量结果不应有差异而对不同网络的测量结果则应出现差异；

4)性能参数必须有助于用户和运营商了解他们所使用或提供的IP网络性能；

5)性能参数必须排除人为因素；

2.2.2ITU-T定义的IP网络性能参数

ITU-T对IP网络性能参数的定义[2]包括：

1)IP包传输延迟(PacketTransferDelay,IPTD)

2)IP包时延变化(IPPacketDelayVariation,IPDV)

3)IP包误差率(IPPacketErrorRateIPER)

4)IP包丢失率(IPPacketLassRate,IPLR)

5)虚假IP包率(SpuriousIPPacketRate)

6)流量参数(Flowrelatedparameters)

7)业务可用性(IPServiceAvailability)

2.2.3IETF定义的IP网络性能参数

IETF将性能参数[3]称为“度量(Metric)。由IPPM(IPPerformanceMetrics)工作组来负责网络性能方面的研究及性能参数的制定。IETF对IP网络性能参数的定义包括：

1)IP连接性

2)IP包传送时延

3)IP包丢失率

4)IP包时延变化

5)流量参数

2.3网络性能结构模型

从空间的角度来看，网络整体性能可以分为两种结构：立体结构模型和水平结构模型。

2.3.1立体结构模型

IP网络就其协议栈来说是一个层次化的网络，因此，对IP网络性能的研究也可以按照一种自上而下的方法进行。可以以IP层的性能为基础，来研究IP层不同性能与上层不同应用性能之间的映射关系。

2.3.2水平结构模型

对于网络的性能，用户主要关心的是端到端的性能，因此从用户的角度来看，可以利用水平结构模型来对IP网络的端到端性能进行分析。

3.网络性能测量的方法

网络性能测量涉及到许多内容，如采用主动方式还是被动方式进行测量；发送测量包的类型；发送与截取测量包的采样方式；所采用的测量体系结构是集中式还是分布式等等。

3.1测量包

网络性能测量中，影响测量结果的一个重要因素就是测量数据包的类型。

3.1.1P类型包

类型P是对IP包类型的一种通用的声明。只要一个性能参数的值取决于对测量中采用的包的类型，那么参数的名称一定要包含一个具体的类型声明。

3.1.2标准形式的测量包

在定义一个网络性能参数时，应默认测量中使用的是标准类型的包。比如可以定义一个IP连通性度量为：“IP某字段为0的标准形式的P类型IP连通性”。在实际测量中，很多情况下包长会影响绝大多数性能参数的测量结果，包长的变化对于不同目的的测量来说影响也会不一样。3.2主动测量与被动测量方式

最常见的IP网络性能测量方法有两类:主动测量和被动测量。这两种方法的作用和特点不同，可以相互作为补充。

3.2.1主动测量

主动测量是在选定的测量点上利用测量工具有目的地主动产生测量流量，注入网络，并根据测量数据流的传送情况来分析网络的性能。主动测量的优点是对测量过程的可控性比较高，灵活、机动，易于进行端到端的性能测量；缺点是注入的测量流量会改变网络本身的运行情况，使得测量的结果与实际情况存在一定的偏差，而且测量流量还会增加网络负担。主动测量在性能参数的测量中应用十分广泛，目前大多数测量系统都涉及到主动测量。

要对一个网络进行主动测量，需要一个测量系统，这种主动测量系统一般包括以下四个部分:测量节点（探针）、中心服务器、中心数据库和分析服务器。有中心服务器对测量节点进行控制，由测量节点执行测量任务，测量数据由中心数据库保存，数据分析则由分析服务器完成。

3.2.2被动测量

被动测量是指在链路或设备(如路由器，交换机等)上利用测量设备对网络进行监测，而不需要产生多余流量的测量方法。被动测量的优点在于理论上它不产生多余流量，不会增加网络负担；其缺点在于被动测量基本上是基于对单个设备的监测，很难对网络端到端的性能进行分析，并且可能实时采集的数据量过大，另外还存在用户数据泄漏等安全性和隐私问题。

被动测量非常适合用来进行流量测量。

3.2.3主动测量与被动测量的结合

主动测量与被动测量各有其优、缺点，而且对于不同的性能参数来说，主动测量和被动测量也都有其各自的用途。因此，将主动测量与被动测量相结合将会给网络性能测量带来新的发展。

3.3测量中的抽样

3.3.1抽样概念

抽样，也叫采样，抽样的特性是由抽样过程所服从的分布函数所决定的。研究抽样，主要就是研究其分布函数。对于主动测量，其抽样是指发送测量数据包的过程；对于被动测量来说，抽样则是指从业务流量中采集测量数据的过程。

3.3.2抽样方法

依据抽样时间间隔所服从的分布，抽样方法可分为很多种，目前比较常用的抽样方法是周期抽样、随机附加抽样和泊松抽样[4]。周期抽样是一种最简单的抽样方式，每隔固定时间产生一次抽样。因为简单，所以应用的很多。但它存在以下一些缺点:测量容易具有周期性、具有很强的可预测性、会使被测网络陷入一种同步状态。随机附加抽样的抽样间隔的产生是相互独立的，并服从某种分布函数，这种抽样方法的优劣取决于分布函数：当时间间隔以概率1取某个常数，那么该抽样就退化为周期抽样。随机附加抽样的主要优点在于其抽样间隔是随机产生的，因此可以避免对网络产生同步效应，它的主要缺点是由于抽样不是以固定间隔进行，从而导致频域分析复杂化。

在RFC2330中，推荐泊松抽样，它的时间间隔符合泊松分布，它的优点是：能够实现对测量结果的无偏估计、测量结果不可预测、不会产生同步现象。但是，由于指数函数是无界的，因此泊松抽样有可能产生很长的抽样间隔，因此，实际应用中可以限定一个最大间隔值，以加速抽样过程的收敛。

4.性能指标的测量与分析

4.1连接性

连接性[5]也称可用性、连通性或者可达性，严格说应该是网络的基本能力或属性，不能称为性能，但ITU-T建议可以用一些方法进行定量的测量。目前还提出了连通率的概念，根据连通率的分布状况建立拟合模型。

4.2延迟

延迟的定义是[6]：IP包穿越一个或多个网段所经历的时间。延迟由固定延迟和可变延迟两部分组成[7][8]。固定延迟基本不变，由传播延迟和传输延迟构成；可变延迟由中间路由器处理延迟和排队等待延迟两部分构成。对于单向延迟测量要求时钟严格同步，这在实际的测量中很难做到，许多测量方案都采用往返延迟，以避开时钟同步问题。

往返延迟的测量方法是：入口路由器将测量包打上时戳后，发送到出口路由器。出口路由器一接收到测量包便打上时戳，随后立即使该数据包原路返回。入口路由器接收到返回的数据包之后就可以评估路径的端到端时延。4.3丢包率

丢包率的定义是[9]：丢失的IP包与所有的IP包的比值。许多因素会导致数据包在网络上传输时被丢弃，例如数据包的大小以及数据发送时链路的拥塞状况等。

为了评估网络的丢包率，一般采用直接发送测量包来进行测量。对丢包率进行准确的评估与预测则需要一定的数学模型。目前评估网络丢包率的模型主要有贝努利模型、马尔可夫模型和隐马尔可夫模型等等[10]。贝努利模型是基于独立同分布的，即假定每个数据包在网络上传输时被丢弃的概率是不相关的，因此它比较简单但预测的准确度以及可靠性都不太理想。但是，由于先进先出的排队方式的采用，使得包丢失之间有很强的相关性，即在传输过程中，包被丢失受上一个包丢失的影响相当大。假定用随机变量Xi代表包的丢失事件，Xi=0表示包丢失，而Xi=1表

示包未丢失。则第i个包丢失的概率为P[Xi|Xi-1,Xi-2,…Xi-n],Xi-1,Xi-2,...Xi-n取所有的组合情况。当N=2时，该Markov链退化为著名的Gilbert模型。隐马尔可夫模型是对马尔可夫模型的改进。

MayaYajnik等人所作的172小时的测量试验[11]结果表明，在不同的数据采样间隔下（20ms,40ms,80ms,160ms）采用三种不同的丢包率分析模型进行分析得到的结果完全不同，在不同的估计精确度的要求下实验结果也各有不同。因此，目前需要能够精确描述丢包率的数学模型。

4.4带宽

带宽一般分为瓶颈带宽和可用带宽。瓶颈带宽是指当一条路径（通路）中没有其它背景流量时，网络能够提供的最大的吞吐量。对瓶颈带宽的测量一般采用包对(packetpair)技术，但是由于交叉流量的存在会出现“时间压缩”或“时间延伸”现象，从而会引起瓶颈带宽的高估或低估。另外，还有包列等其它测量技术。

可用带宽是指在网络路径（通路）存在背景流量的情况下，能够提供给某个业务的最大吞吐量。因为背景流量的出现与否及其占用的带宽都是随机的，所以可用带宽的测量比较困难。一般采用根据单向延迟变化情况可用带宽进行逼近。其基本思想是：当以大于可用带宽的速率发送测量包时，单向延迟会呈现增大趋势，而以小于可用带宽的速率发送测量包时，单向延迟不会变化。所以，发送端可以根据上一次发送测量包时单向延迟的变化情况动态调整此次发送测量包的速率，直到单向延迟不再发生增大趋势为止，然后用最近两次发送测量包速率的平均值来估计可用带宽

瓶颈带宽反映了路径的静态特征，而可用带宽真正反映了在某一段时间内链路的实际通信能力，所以可用带宽的测量具有更重要的意义。

4.5流量参数

ITU-T提出两种流量参数作为参考：一种是以一段时间间隔内在测量点上观测到的所有传输成功的IP包数量除以时间间隔，即包吞吐量；另一种是基于字节吞吐量：用传输成功的IP包中总字节数除以时间间隔。

Internet业务量的高突发性以及网络的异构性，使得网络呈现复杂的非线性，建立流量模型越发变得重要。早期的网络流量模型，是经典流量模型，也即借鉴PSTN的流量模型，用poisson模型描述数据网络的流量,以及后来的分组火车模型，Markov模型等等。随着网络流量子相似性的发现，基于自相似模型的流量建模研究也取得了不少进展和得到了广泛的应用,譬如分形布朗运动模型和分形高斯噪声模型以及小波理论分析等等。高速网络技术的发展使得对巨大的网络流量进行直接测量几乎不可能，同时，大量的流量日志也使流量分析变得相当困难。为了解决这一问题，近几年，流量抽样测量研究已成为高速网络流量测量的研究重点。

5．网络性能测量的展望

网络性能测量中还有许多关键技术值得研究。例如：单向测量中的时钟同步问题；主动测量与被动测量的抽样算法研究；多种测量工具之间的协同工作；网络测量体系结构的搭建；性能指标的量化问题；性能指标的模型化分析[12]～[16]；对网络未来状况进行趋势预测；对海量测量数据进行数据挖掘或者利用已有的模型(Petri网、自相似性、排队论)研究其自相似性特征[17]~[19]；测量与分析结果的可视化，以及由测量所引起的安全性问题等等都是目前和今后所要研究的重要内容。随着网络性能相关理论、测量方法、分析模型研究的逐渐深入、各种测量工具的不断出现以及大型测量项目的不断开展，人们对网络的认识会越来越深刻，从而不断地推动网络技术向前发展。6．结束语：

本文对目前网络性能测量技术的主要方面进行了介绍和分析并对未来网络性能测量的研究重点进行了展望。

参考文献

[1]ITU-T建议1.350

[2]ITU-T，建议Y1540

[3]IETF,RFC2330,"FrameworkforIPPerformanceMetrics"TableofContents6

[4]IETF,RFC2330,"FrameworkforIPPerformanceMetrics"TableofContents11

[5]IETF,RFC2678,"IPPMMetricsMeasuringConnectivity"

[5]IETF,RFC2679,"AOne-wayDelayMetricforIPPM"

[6]IETF,RFC2681,"ARound-tripDelayMetricforIPPM"

[7]IETF.RFC3393,"IPPacketDelayVariationMetricforIPPM"

PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建

[8]IETF,RFC2680,"AOne-wayPacketLossMetricforIPPM"

[9]H.SanneckandG.CarleGMDFokus,Kaiserin-Augusta-Allee31,D-10589Berlin,Germany,"AFramework

ModelforPacketLossMetricsBasedonLossRunlengths"

[10]MayaYajnik,SueMoon,JimKuroseandDonTowsley,"MeasurementandModellingoftheTemporal

DependenceinPacketLoss",DepartmentofComputerScienceUniversityofMassachusettsAmherst,MA01003

USA

[11]JacobsonV,"PathcharATooltoInferCharacteristicsofInternetPaths."

[12]LOPRESTIF,DUFFIELDNG,HOROWITZJ,etal.“Multicast-basedInferenceofNetworkInternet-Delay

Distributions”.UniversityofMassachusetts,Amherst,ComputerScience,TechnicalReportUM-CS-1999-055,

1999.

[13]DUFFIELDNG,LOPRESTIF.“Multicastinferenceofpacketdelayvarianceatinteriornetworklinks”.

IEEEINFOCOM2000[C].TelAvivIsrael,2000.

[14]HUANGL,SEZAKIK.“End-to-endInternetDelayDynamics”.IEICETechnicalReportofCQWG,May

2000.

[15]OHSAKIH,MURATAM,MIYAHARAH,“Modelingend-to-endpacketdelaydynamicsoftheInternet”

usingsystemidentification[A].InternationalTeletrafficCongress17[C].SalvadordaBahia,Brazil,2001.

[16]SueB.Moon,"MeasurementandAnalysisofEnd-to-EndDelayandLossinTheInternet"

[17]J.-C.Bolot.“End-to-endpacketdelayandlossbehaviorintheInternet”.InProceedingsofACMSIGCOMM,

SanFrancisco,August1993.

[18]V.Paxson,“MeasurementsandAnalysisofEnd-to-EndInternetDynamics”,Ph.D.dissertation,1997.

测量技术论文范文篇7

关键词:网络性能测量技术性能指标分析与研究

1.引言

随着Internet技术和网络业务的飞速发展，用户对网络资源的需求空前增长，网络也变得越来越复杂。不断增加的网络用户和应用，导致网络负担沉重，网络设备超负荷运转，从而引起网络性能下降。这就需要对网络的性能指标进行提取与分析，对网络性能进行改善和提高。因此网络性能测量便应运而生。发现网络瓶颈,优化网络配置,并进一步发现网络中可能存在的潜在危险，更加有效地进行网络性能管理，提供网络服务质量的验证和控制，对服务提供商的服务质量指标进行量化、比较和验证，是网络性能测量的主要目的。

2.网络性能测量的概念

2.1网络性能的概念

网络性能可以采用以下方式定义[1]:网络性能是对一系列对于运营商有意义的，并可用于系统设计、配置、操作和维护的参数进行测量所得到的结果。可见，网络性能是与终端性能以及用户的操作无关的，是网络本身特性的体现，可以由一系列的性能参数来测量和描述。

2.2网络性能参数的概念

对网络性能进行度量和描述的工具就是网络性能参数。IETF和ITU-T都各自定义了一套性能参数，并且还在不断的补充和修订之中。

2.2.1性能参数的制定原则

网络性能参数的制定必须遵循如下几个原则：

1)性能参数必须是具体的和有明确定义的；

2)性能参数的测量方法对于同一参数必须具有可重复性，即在相同条件下多次使用该方法所获得的测量结果应该相同；

3)性能参数必须具有公平性，即对同种网络的测量结果不应有差异而对不同网络的测量结果则应出现差异；

4)性能参数必须有助于用户和运营商了解他们所使用或提供的IP网络性能；

5)性能参数必须排除人为因素；

2.2.2ITU-T定义的IP网络性能参数

ITU-T对IP网络性能参数的定义[2]包括：

1)IP包传输延迟(PacketTransferDelay,IPTD)

2)IP包时延变化(IPPacketDelayVariation,IPDV)

3)IP包误差率(IPPacketErrorRateIPER)

4)IP包丢失率(IPPacketLassRate,IPLR)

5)虚假IP包率(SpuriousIPPacketRate)

6)流量参数(Flowrelatedparameters)

7)业务可用性(IPServiceAvailability)

2.2.3IETF定义的IP网络性能参数

IETF将性能参数[3]称为“度量(Metric)。由IPPM(IPPerformanceMetrics)工作组来负责网络性能方面的研究及性能参数的制定。IETF对IP网络性能参数的定义包括：

1)IP连接性

2)IP包传送时延

3)IP包丢失率

4)IP包时延变化

5)流量参数

2.3网络性能结构模型

从空间的角度来看，网络整体性能可以分为两种结构：立体结构模型和水平结构模型。

2.3.1立体结构模型

IP网络就其协议栈来说是一个层次化的网络，因此，对IP网络性能的研究也可以按照一种自上而下的方法进行。可以以IP层的性能为基础，来研究IP层不同性能与上层不同应用性能之间的映射关系。

2.3.2水平结构模型

对于网络的性能，用户主要关心的是端到端的性能，因此从用户的角度来看，可以利用水平结构模型来对IP网络的端到端性能进行分析。

3.网络性能测量的方法

网络性能测量涉及到许多内容，如采用主动方式还是被动方式进行测量；发送测量包的类型；发送与截取测量包的采样方式；所采用的测量体系结构是集中式还是分布式等等。

3.1测量包

网络性能测量中，影响测量结果的一个重要因素就是测量数据包的类型。

3.1.1P类型包

类型P是对IP包类型的一种通用的声明。只要一个性能参数的值取决于对测量中采用的包的类型，那么参数的名称一定要包含一个具体的类型声明。

3.1.2标准形式的测量包

在定义一个网络性能参数时，应默认测量中使用的是标准类型的包。比如可以定义一个IP连通性度量为：“IP某字段为0的标准形式的P类型IP连通性”。在实际测量中，很多情况下包长会影响绝大多数性能参数的测量结果，包长的变化对于不同目的的测量来说影响也会不一样。3.2主动测量与被动测量方式

最常见的IP网络性能测量方法有两类:主动测量和被动测量。这两种方法的作用和特点不同，可以相互作为补充。

3.2.1主动测量

主动测量是在选定的测量点上利用测量工具有目的地主动产生测量流量，注入网络，并根据测量数据流的传送情况来分析网络的性能。主动测量的优点是对测量过程的可控性比较高，灵活、机动，易于进行端到端的性能测量；缺点是注入的测量流量会改变网络本身的运行情况，使得测量的结果与实际情况存在一定的偏差，而且测量流量还会增加网络负担。主动测量在性能参数的测量中应用十分广泛，目前大多数测量系统都涉及到主动测量。

要对一个网络进行主动测量，需要一个测量系统，这种主动测量系统一般包括以下四个部分:测量节点（探针）、中心服务器、中心数据库和分析服务器。有中心服务器对测量节点进行控制，由测量节点执行测量任务，测量数据由中心数据库保存，数据分析则由分析服务器完成。

3.2.2被动测量

被动测量是指在链路或设备(如路由器，交换机等)上利用测量设备对网络进行监测，而不需要产生多余流量的测量方法。被动测量的优点在于理论上它不产生多余流量，不会增加网络负担；其缺点在于被动测量基本上是基于对单个设备的监测，很难对网络端到端的性能进行分析，并且可能实时采集的数据量过大，另外还存在用户数据泄漏等安全性和隐私问题。

被动测量非常适合用来进行流量测量。

3.2.3主动测量与被动测量的结合

主动测量与被动测量各有其优、缺点，而且对于不同的性能参数来说，主动测量和被动测量也都有其各自的用途。因此，将主动测量与被动测量相结合将会给网络性能测量带来新的发展。

3.3测量中的抽样

3.3.1抽样概念

抽样，也叫采样，抽样的特性是由抽样过程所服从的分布函数所决定的。研究抽样，主要就是研究其分布函数。对于主动测量，其抽样是指发送测量数据包的过程；对于被动测量来说，抽样则是指从业务流量中采集测量数据的过程。

3.3.2抽样方法

依据抽样时间间隔所服从的分布，抽样方法可分为很多种，目前比较常用的抽样方法是周期抽样、随机附加抽样和泊松抽样[4]。周期抽样是一种最简单的抽样方式，每隔固定时间产生一次抽样。因为简单，所以应用的很多。但它存在以下一些缺点:测量容易具有周期性、具有很强的可预测性、会使被测网络陷入一种同步状态。随机附加抽样的抽样间隔的产生是相互独立的，并服从某种分布函数，这种抽样方法的优劣取决于分布函数：当时间间隔以概率1取某个常数，那么该抽样就退化为周期抽样。随机附加抽样的主要优点在于其抽样间隔是随机产生的，因此可以避免对网络产生同步效应，它的主要缺点是由于抽样不是以固定间隔进行，从而导致频域分析复杂化。

在RFC2330中，推荐泊松抽样，它的时间间隔符合泊松分布，它的优点是：能够实现对测量结果的无偏估计、测量结果不可预测、不会产生同步现象。但是，由于指数函数是无界的，因此泊松抽样有可能产生很长的抽样间隔，因此，实际应用中可以限定一个最大间隔值，以加速抽样过程的收敛。

4.性能指标的测量与分析

4.1连接性

连接性[5]也称可用性、连通性或者可达性，严格说应该是网络的基本能力或属性，不能称为性能，但ITU-T建议可以用一些方法进行定量的测量。目前还提出了连通率的概念，根据连通率的分布状况建立拟合模型。

4.2延迟

延迟的定义是[6]：IP包穿越一个或多个网段所经历的时间。延迟由固定延迟和可变延迟两部分组成[7][8]。固定延迟基本不变，由传播延迟和传输延迟构成；可变延迟由中间路由器处理延迟和排队等待延迟两部分构成。对于单向延迟测量要求时钟严格同步，这在实际的测量中很难做到，许多测量方案都采用往返延迟，以避开时钟同步问题。

往返延迟的测量方法是：入口路由器将测量包打上时戳后，发送到出口路由器。出口路由器一接收到测量包便打上时戳，随后立即使该数据包原路返回。入口路由器接收到返回的数据包之后就可以评估路径的端到端时延。4.3丢包率

丢包率的定义是[9]：丢失的IP包与所有的IP包的比值。许多因素会导致数据包在网络上传输时被丢弃，例如数据包的大小以及数据发送时链路的拥塞状况等。

为了评估网络的丢包率，一般采用直接发送测量包来进行测量。对丢包率进行准确的评估与预测则需要一定的数学模型。目前评估网络丢包率的模型主要有贝努利模型、马尔可夫模型和隐马尔可夫模型等等[10]。贝努利模型是基于独立同分布的，即假定每个数据包在网络上传输时被丢弃的概率是不相关的，因此它比较简单但预测的准确度以及可靠性都不太理想。但是，由于先进先出的排队方式的采用，使得包丢失之间有很强的相关性，即在传输过程中，包被丢失受上一个包丢失的影响相当大。假定用随机变量Xi代表包的丢失事件，Xi=0表示包丢失，而Xi=1表

示包未丢失。则第i个包丢失的概率为P[Xi|Xi-1,Xi-2,…Xi-n],Xi-1,Xi-2,...Xi-n取所有的组合情况。当N=2时，该Markov链退化为著名的Gilbert模型。隐马尔可夫模型是对马尔可夫模型的改进。

MayaYajnik等人所作的172小时的测量试验[11]结果表明，在不同的数据采样间隔下（20ms,40ms,80ms,160ms）采用三种不同的丢包率分析模型进行分析得到的结果完全不同，在不同的估计精确度的要求下实验结果也各有不同。因此，目前需要能够精确描述丢包率的数学模型。

4.4带宽

带宽一般分为瓶颈带宽和可用带宽。瓶颈带宽是指当一条路径（通路）中没有其它背景流量时，网络能够提供的最大的吞吐量。对瓶颈带宽的测量一般采用包对(packetpair)技术，但是由于交叉流量的存在会出现“时间压缩”或“时间延伸”现象，从而会引起瓶颈带宽的高估或低估。另外，还有包列等其它测量技术。

可用带宽是指在网络路径（通路）存在背景流量的情况下，能够提供给某个业务的最大吞吐量。因为背景流量的出现与否及其占用的带宽都是随机的，所以可用带宽的测量比较困难。一般采用根据单向延迟变化情况可用带宽进行逼近。其基本思想是：当以大于可用带宽的速率发送测量包时，单向延迟会呈现增大趋势，而以小于可用带宽的速率发送测量包时，单向延迟不会变化。所以，发送端可以根据上一次发送测量包时单向延迟的变化情况动态调整此次发送测量包的速率，直到单向延迟不再发生增大趋势为止，然后用最近两次发送测量包速率的平均值来估计可用带宽

瓶颈带宽反映了路径的静态特征，而可用带宽真正反映了在某一段时间内链路的实际通信能力，所以可用带宽的测量具有更重要的意义。

4.5流量参数

ITU-T提出两种流量参数作为参考：一种是以一段时间间隔内在测量点上观测到的所有传输成功的IP包数量除以时间间隔，即包吞吐量；另一种是基于字节吞吐量：用传输成功的IP包中总字节数除以时间间隔。

Internet业务量的高突发性以及网络的异构性，使得网络呈现复杂的非线性，建立流量模型越发变得重要。早期的网络流量模型，是经典流量模型，也即借鉴PSTN的流量模型，用poisson模型描述数据网络的流量,以及后来的分组火车模型，Markov模型等等。随着网络流量子相似性的发现，基于自相似模型的流量建模研究也取得了不少进展和得到了广泛的应用,譬如分形布朗运动模型和分形高斯噪声模型以及小波理论分析等等。高速网络技术的发展使得对巨大的网络流量进行直接测量几乎不可能，同时，大量的流量日志也使流量分析变得相当困难。为了解决这一问题，近几年，流量抽样测量研究已成为高速网络流量测量的研究重点。

5．网络性能测量的展望

网络性能测量中还有许多关键技术值得研究。例如：单向测量中的时钟同步问题；主动测量与被动测量的抽样算法研究；多种测量工具之间的协同工作；网络测量体系结构的搭建；性能指标的量化问题；性能指标的模型化分析[12]～[16]；对网络未来状况进行趋势预测；对海量测量数据进行数据挖掘或者利用已有的模型(Petri网、自相似性、排队论)研究其自相似性特征[17]~[19]；测量与分析结果的可视化，以及由测量所引起的安全性问题等等都是目前和今后所要研究的重要内容。随着网络性能相关理论、测量方法、分析模型研究的逐渐深入、各种测量工具的不断出现以及大型测量项目的不断开展，人们对网络的认识会越来越深刻，从而不断地推动网络技术向前发展。6．结束语：

本文对目前网络性能测量技术的主要方面进行了介绍和分析并对未来网络性能测量的研究重点进行了展望。

参考文献

[1]ITU-T建议1.350

[2]ITU-T，建议Y1540

[3]IETF,RFC2330,"FrameworkforIPPerformanceMetrics"TableofContents6

[4]IETF,RFC2330,"FrameworkforIPPerformanceMetrics"TableofContents11

[5]IETF,RFC2678,"IPPMMetricsMeasuringConnectivity"

[5]IETF,RFC2679,"AOne-wayDelayMetricforIPPM"

[6]IETF,RFC2681,"ARound-tripDelayMetricforIPPM"

[7]IETF.RFC3393,"IPPacketDelayVariationMetricforIPPM"

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[8]IETF,RFC2680,"AOne-wayPacketLossMetricforIPPM"

[9]H.SanneckandG.CarleGMDFokus,Kaiserin-Augusta-Allee31,D-10589Berlin,Germany,"AFramework

ModelforPacketLossMetricsBasedonLossRunlengths"

[10]MayaYajnik,SueMoon,JimKuroseandDonTowsley,"MeasurementandModellingoftheTemporal

DependenceinPacketLoss",DepartmentofComputerScienceUniversityofMassachusettsAmherst,MA01003

USA

[11]JacobsonV,"PathcharATooltoInferCharacteristicsofInternetPaths."

[12]LOPRESTIF,DUFFIELDNG,HOROWITZJ,etal.“Multicast-basedInferenceofNetworkInternet-Delay

Distributions”.UniversityofMassachusetts,Amherst,ComputerScience,TechnicalReportUM-CS-1999-055,

1999.

[13]DUFFIELDNG,LOPRESTIF.“Multicastinferenceofpacketdelayvarianceatinteriornetworklinks”.

IEEEINFOCOM2000[C].TelAvivIsrael,2000.

[14]HUANGL,SEZAKIK.“End-to-endInternetDelayDynamics”.IEICETechnicalReportofCQWG,May

2000.

[15]OHSAKIH,MURATAM,MIYAHARAH,“Modelingend-to-endpacketdelaydynamicsoftheInternet”

usingsystemidentification[A].InternationalTeletrafficCongress17[C].SalvadordaBahia,Brazil,2001.

[16]SueB.Moon,"MeasurementandAnalysisofEnd-to-EndDelayandLossinTheInternet"

[17]J.-C.Bolot.“End-to-endpacketdelayandlossbehaviorintheInternet”.InProceedingsofACMSIGCOMM,

SanFrancisco,August1993.

[18]V.Paxson,“MeasurementsandAnalysisofEnd-to-EndInternetDynamics”,Ph.D.dissertation,1997.

测量技术论文范文篇8

1常规库容及淤积量的确定

常规的库容计算方法多采用断面法。其库区容量的计算模型为：

(1)

式中：Vi、Li为第i个断面到第i+1个断面间的库容和距离；n为分段个数；Si、m、d、hi分别为第i个断面的面积、测点个数、点间距和每个测点的深度测量值。

采用断面法虽然操作简单，但受前提假设的制约，精度难以保证。淤积量是根据前后两次的的库容较差获得，库容不准确，淤积量的计算精度就无从谈起。

2高精度水下地形测量技术[1,2]

2.1水下地形测量所谓水下地形测量，就是利用测量仪器来确定水底点的三维坐标的过程。随着GPS技术的迅速发展，水下地形测量方法取得了很大的进展。目前，水下地形测量技术已定型于采用GPS获取平面坐标，测深仪获取深度数据的基本模式。同时，为了获得水下地物的海拔高程，以及消除潮汐、水位落差等诸因素的影响，进行水位监测也是一个重要环节。水下地形测量现状示意图如下。针对上述现有模式，文献[1]对测量设备的选型、基准点的布设、潮汐观测的具体实施等诸多技术问题，进行了深入探讨。

2.2GPS载波相位差分定位技术和回声测深技术随着GPS技术的发展，GPS日益广泛应用于水利电力工程的各个方面。为了提高定位精度，一般均采用差分技术。在众多的差分技术中，伪距差分和载波相位差分是最为常用的两种测量模式，后者的定位精度较高(厘米级)，通常用于高精度的测量工程和研究中。

图1水下地形测量现状示意

载波相位差分测量的定位精度很大程度上依赖于整周模糊度能否在航精确确定。整周模糊度在航解算(OTF)是一种动态环境下的模糊度确定方法，它可省去在精密动态定位中的的静态初始化过程。常规精密定位中复杂的整周跳变问题也因OTF的引入变得十分简单。载波相位差分测量整周模糊度的确定模型为：

Xk=Φk-1Xk-1+Γk-1Wk-1Wk～N(0,Qk)

Zk,φ=Hk,φXk+Vk,φVk,φ～N(0,Rk,φ)

(2)

式中：Xk=(dxdydzxyzdn0dn1…dnm)为状态向量；Φk-1为状态转移矩阵；Hk,φ为载波相位的测量矩阵；Rk,φ为载波相位的方差阵；Qk为系数阵。

=CCTQk=ffT=minf=CT(DN-D)

(3)

由式(3)计算得到整周模糊度N后，代入载波相位观测方程，便可以获得厘米级甚至毫米级的平面定位精度。

回声测深仪是一种单波束测深设备，深度的测量是根据最小声程决定。按照使用频率个数的不同，又可分为单频和双频。双频测深仪根据两个频率测量深度较差获得淤积层厚度。

2.3高精度库容和淤积量测量方法库容和淤积量的精密测量采用现代水下地形测量方法，即利用GPS载波相位差分测量技术进行平面定位，测深仪进行深度测量，GPS和测深仪保证同步作业，获取水底测点平面和深度信息的作业模式。

为了保证库容和淤积量的计算精度，需要对库区进行测线设计，GPS和测深采样也要按照水下地形测量规范等间隔或等时间采样。设测量比例尺为1:Scale，测量船的平均速度为，则测线间距d和时间间隔Δt为：

d=Scale×10-4

Δt=d/

(4)

为了提高测量精度，在测线布设时，还应该考虑水下地形的变化趋势，若变化相对比较平坦，则测线间距可以适当放宽，否则，需加密测线。这有利于使测点均匀分布于整个测区，同时在测区水下地形变化复杂的地区使测点深度或高程能更好地反映水下地形的真实面貌。

3库容和淤积量的计算方法

3.1库容计算方法为了提高计算精度，充分利用水下地形测量数据，本文提出了一种三角柱计算库容的方法。该法建立在实际测点的基础上，根据图2，相邻三个测点可构成的三角柱体积为：

(5)

设n为整个库区三角形个数，则整个库区的库容为：

(6)

3.2淤积量计算方法当库底为基岩构造时，采用双频(f1、f2)测深仪测深，淤积量的计算方法同库容相似。设相邻三个测点在淤积层表面利用f1测得深度分别为h1、h2和h3，利用f2，在对应点基岩上测得的深度分别为h′1、h′2和h′3，若设淤积层表面面积为S2，基岩上的面积为S3，则淤积量为：

(7)

式中淤积层上下面的面积S2和S3的计算方法同式(5)。

则库区的淤积量为：

(8)

对于上述情况，V′的计算还可采用模型：

V′=Vf2-Vf1

(9)

式中：Vf1、Vf2分别代表根据f1、f2测得的淤积表面、基岩表面上的深度计算得到的体积。

图2相邻三个测点构成的三角柱示意

图3相邻三个测点构成的淤积三角柱示意

然而，对于淤积层下地质是非基岩的情况，式(9)的库区淤积量计算模型就不再适用，而需要根据建库初期的原始床面(地形图)计算空库容，或者前期确定的库容量，与根据本次利用f1频率测量的水深(淤积层表面的水深)计算所得库容Vf1较差得到实际的库区淤积量。其计算模型为：

V′=Vf1-V前期库容

(10)

4问题讨论

本文所提出的基于现代水下地形测量技术的水库库容和淤积量确定方法相对于传统的断面法具有许多优点，诸如定位精度高、计算结果准确、所得数据可用于水下地形图的绘制及DTM的建立等。然而，相对于传统库容和淤积量的确定方法，由于采用了先进的测控设备，无疑会增大测量和计算方法上的复杂度，但这些是可以通过计算机编程来自动化实现的。现将上述方法在实际数据处理中的几个难点加以讨论。

(1)对于比较大的库区，如江河形成的自然库区，数据量会随水域面积的增加而急剧增大。在利用这些数据构造库区三角形时会因存储量和搜索范围过大，占用过多的计算机内存，可能会导致计算速度过慢或者死机。为克服这一问题，在三角形构造中可采用一种快速的三角形构网方法，即局域搜索法。根据测区范围和测点的数量，可事先对整个区域根据坐标进行划分，然后在结合拓展三角形的范围索引各个分割区，在小区域内实现快速搜索。这样可以大大的节约计算机内存，提高三角形的构网速度。

(2)通过水下地形测量可给出水面以下的深度，以及根据水面下的实测结果计算水底到水面高程变化的库容曲线，而对于高于当前水面的水位面库容曲线无法进行计算和绘制。为了得到一个全面反映库区容量变化的库容曲线，需要将库区边缘数字高程信息引入库容计算中。库区边缘陆地的数字高程信息可通过两种途径获得。一种是利用GPS载波相位差分技术进行动态地形测量获得；另一种方法是通过已有的地形图或DTM获得。若利用GPS载波相位差分测量技术获得陆地数字信息，则GPS天线相位中心的平面位置即为陆地测点的平面位置，相位中心的高程减去天线高便是陆地高程。

(3)在(2)中，已有地形图与现有测量成果共同用于库容曲线计算时，两套资料的高程和坐标基准必须匹配。对于将水底点的深度转换成高程问题，传统的解决方法是，在进行水下地形测量的同时，同步进行水位观测，以获取水位面高程。当测区的水位面随时间(或距离)变化较大时，要定期(或定距离)的进行水位观测，并利用观测所得时间(或距离)与潮位的对应关系，内插出每一时刻(或每一位置)的水位面高程；若水位变化微小或基本不发生变化，无须内插，仅测量一个水位面高程即可。根据文献[3]和[4]，现代水下地形测量，省去了上述烦琐的过程，直接利用GPSRTK技术获得水底点高程。根据图1和GPS载波相位测量技术，只要量取GPS天线相位中心到换能器之间的垂距hG-T得水位面的高程hsurface，进而获得水底点的高程hb。设h为测量的水深，GPS相位中心的高程为hGPS，则hb可表达为：

hb=hsurface-h=(hGPS-hG-T)-h

(11)

式(11)是在作业条件相对较好情况下计算水底点高程的模型，若由于波浪、船体的运动，上述条件很难满足，为此，在实际测量中需要引入姿态测量的内容。姿态测量通常采用波浪补偿仪或姿态仪，但由于仪器费用昂贵，这里引进GPS姿态测量技术。只需增加船载的2台GPS接收机，使可获得船体的姿态。仪器的架设如图4。

图4测姿GPS天线安放

根据文献[4]，GPS测姿完全可以满足IHO的精度要求。姿态参数(横摇r、纵摇p、动态吃水ds)测定后，便可对式(11)中的hG-T和h实施修正。设实际测量值分别为h′G-T和h′,则修正后的hG-t和h为：

h=h′-Δhr-Δhp-ds=h′(cosp+cosr-1)-ds

hG-T=h′G-T-ΔhG-T,r-ΔhG-T,p=h′G-T(cosp+cosr-1)

(12)

这样，利用式(11)和(12)便可获得水底点的高程。这种方法无须进行水位改正，直接得到同陆地高程基准一致的高程。水下地形测量的平面坐标系统在测量时便可设置为同一系统；若不为同一系统，还要进行坐标转换。

5实验及结论

该方法在湖南某“水库淤积测量及库容曲线修正研究”课题中得到了应用和验证。该水库为山区的一个天然水库(地质为岩石结构)，主要用于电厂的发电和蓄洪，水库面积约150km2。1998年，由武汉大学测绘学院(原武汉测绘科技大学地测学院)承担了此项测量工作，总计测量3～4万个测点。利用该方法计算仅花费不到2秒的时间，完成了库容的计算，不同水位面库容数据和库容曲线计算结果如表1所示：

表1不同起算面的库容量

高程起算面/m

库容/m3

高程起算面/m

库容/m3

84.00

86.00

88.00

90.00

92.00

94.00

96.00

98.00

100.00

102.00

0.00

236.83

2605.17

4989.83

13215.12

33995.46

116176.44

425711.85

1202286.67

2594917.95

104.00

106.00

108.00

110.00

112.00

114.00

116.00

118.00

120.00

4693450.36

7870823.68

12656827.05

18927380.47

26959658.83

37062902.96

48781192.88

62376448.42

77688490.85

将这种方法计算所得库容曲线与结合已有淤积资料，并根据1963年所测得库容来推算而得到的库容进行比较，二者具有较好的一致性，进而说明这种方法具有操作简洁、计算快速、准确等常规方法所无法比拟的优点。

参考文献：

[1]赵建虎，张红梅.水下地形测量技术探讨[J].测绘信息与工程，1999，88(4)：22-26.

[2]梁开龙.水下地形测量[M].北京：测绘出版社，1995.

测量技术论文范文篇9

关键词:GPS;农村公路;测量;误差

随着科学技术的不断发展,测量技术从传统的经纬仪+水准仪到全站仪+水准仪,再到GPS测量技术,经历了一个不断更新的过程。GPS全球定位系统(GlobalPositioningSystem)是美国研制并在1994年投入使用的垒球卫星导航与定位系统。近年来,GPS系统因具有全球性、全天侯、连续性、实时性导航定位和定时功能,能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间等优点,其技术的应用已遍及我国国民经济的各个领域,特别是在公路测量的应用上已经较为普遍。GPS系统在应有方面主要分为单点导航定位与相对测地定位,而对于常规测量而言,相对测地定位是主要的应用方式。在此,本文将重点谈谈GPS测量技术在农村公路的应用。

1GPS测量技术的工作原理

相对测地定位是利用L1和L2载波相位观测值实现高精度测量,其原理是采用载波相位测量局域差分法:在接收机之间求一次差,在接收机和卫星观测历元之间求二次差,通过两次差分计算解算出待定基线的长度;求解整周模糊度是其关键技术,根据算法模型,设计了静态、快速静态以及RTK等作业模式。而RTK技术代表着GPS相对测地定位应用的主流。

2GPS测量的特点

GPS系统是目前在导航定位领域应用最为广泛的系统,其可为各类用户连续提供动态目标的三维位置、三维速度及时间信息。GPS测量主要特点如下:

2.1功能多、用途广

GPS系统不仅可以用于测量、导航,还可用于测速、测时。测速的精度可达0.1m/s,测时的速度可达几十毫微秒。其应用领域不断扩大。

2.2定位精度高

一般双频GPS接收机基线解精度为5mm+1ppm,而红外仪标称精度为5mm+5ppm,GPS测量精度与红外仪相当,但随距离的增长,GPS测量优越性愈加突出。大量试验证明,在小于50km的基线上,其相对定位精度可达12×10-6,而在100km～500km的基线上可达10-6～10-7。

2.3实时定位

利用全球定位系统进行导航,即可实时确定运动目标的三维位置和速度,可实时保障运动载体沿预定航线运行,亦可选择最佳路线。特别是对军事上动态目标的导航,具有十分重要的意义。

2.4观测时间短

采用GPS布设控制网时每个测站上的观测时间一般在30min～40min左右,采用快速静态定位方法,观测时间更短。例如,使用Timble4800GPS接收机的RTK法可在5s以内求得测点坐标。

2.5测站之间无需通视

这是GPS技术区别于常规测量的最大优点。常规测量技术需要保持良好的通视条件,又要保障测量控制网的良好图形结构。而GPS测量只要求测站15°以上的空间视野开阔,与卫星保持通视即可。其这一优点,使得在布设长大线路施工控制网时,可省去大量的传算点、过渡点的测量,大大减少测量作业时间和费用,同时也使选点布网变得非常灵活。

2.6操作简便

GPS测量的自动化程度很高。目前,GPS接收机已趋小型化和自动化,在观测中测量员只需打开GPS接收机、量取天线高、采集环境的气象数据、监视仪器的工作状态,而其他工作,如卫星的捕获、跟踪观测和记录等均由仪器自动完成,然后利用数据处理软件对数据进行处理,即求得测点三维坐标。观测结束时,仅需关闭电源,收好接机,便完成野外数据采集任务。

2.7可提供全球统一的三维地心坐标

经典大地测量将平面和高程采用不同方法分别施测。在GPS测量中,在精确测定观测站平面位置的同时,可以精确测量观测站的大地高程。其这一特点,不仅为研究大地水准面的形状和确定地面点的高程开辟了新途径,同时也为其在航空物探、航空摄影测量及精密导航中的应用,提供了重要的高程数据。

2.8全天候作业

GPS卫星较多,且分布均匀,保证了全球地面被连续覆盖,使得在地球上任何地点、任何时候进行项观测工作,通常情况下,除雷雨天气不宜观测外,一般不受天气状况的影响。

3GPS测量技术在农村公路中的应用

3.1农村公路调查内容

农村公路调查对象主要是县乡道路以及复合标准的村道,另外,还要对每个建制村道路的通达情况作相关的调查。在外业数据采集中主要采集的数据有各条道路的长度、路基路面宽、路面类型、所经过的村委以及村小学等标志性建筑的地理坐标、各起终点的坐标、名称以及各分段点的信息等。

3.2GPS外业数据采集流程

3.2.1准备工作

GPS在农村公路测量中应用时,可采用“边采集、边录入”的现场数据采集模式,一般情况下,一个测量小组由1人负责GPS接收机的开关以及掌上电脑的录入工作、1人负责相关数据和出现特殊情况时的记录工作、一名乡镇向导和一名司机共4人组成。

在采集工作出发之前,应先做好采集计划,如安排好采集行程;提前准备好已有的周边路线图作为采集底图,并打印一份供采集时参考;对需要采集的路线以及附属设施提前准备好相关已有的资料(如路线编号,起点名称,起点路基宽度及路面宽度,道路等级,路面性质,穿越了几个乡镇、建制村,沿线共有几座桥梁、大概在什么位置等),做到心中有数,提高采集效率。

在采集前,应先将GPS接收机与掌上电脑正确连接,然后通过蓝牙连接将GPS接收到的信号反映在掌上电脑上,并确保GPS连接和信息输出正常。

3.2.2主要操作

GPS外业采集功能主要是实现公路路线、桥梁、隧道、渡口、乡镇、建制村等图形和属性一体化采集,具体包括采集新路线、路线分段、停止采集路线、继续采集路线、点采集(如桥梁、隧道、渡口、乡镇、建制村等位置和属性信息)等功能。在进行外业采集之前,在GPS采集子系统中主要操作有:

(1)打开GPS:GPS接收机与计算机连接正常并输出有效的GPS数据后,通过“打开GPS”功能,建立与GPS接收机的通信连接。

(2)关闭GPS:在e-Road系统中断开与GPS接收机的通信连接,只有在打开了GPS后才能关闭。

(3)查看GPS状态:当打开GPS后,可查看GPS当前的状态,是否正常接收卫星信号,以及GPS输出的数据是否有效等信息。

(4)采集新路线:开始采集一条路线,记录该条路线的线形、线位和调查指标信息,如果GPS已经打开并且定位后,就可以进行路线的采集。

(5)路线分段:当路线的调查指标发生变化且符合路线分段原则时,需要添加一个路段,在采集路线的过程中,在路线分界点叫司机停下,并点击计算机平面上点击“分段”按钮,并输入分段原因:路面情况发生改变。同时还要输入分段点的相关信息。当然在其他路况发生改变时也要分段,比如路面宽度发生了明显改变,有分叉路的情况等。系统就会自动对路线进行分段。

(6)停止采集路线:在调查中还要标出各村村委以及村小学的地理坐标,在测量时只需在路线迄点处停止采集当前正在采集的路线,生成最后一个路段的讫点位置信息,并输入相关信息即可。

(7)继续采集路线:在路线采集的暂停位置继续采集路线的线形,如果在地图中存在没有采集完的路线,可以通过“继续采集路线”的功能,继续采集未采集完的路线。

(8)点采集:实现公路沿线附属设施点(如桥梁、隧道、渡口等)以及乡镇、建制村、村小学等点的地理位置和属性信息一体化采集。

通过上述功能操作,基本可以实现GPS+PC操作完美结合,在采集过程中,若因操作或人为走错路线等原因还可以进行对象属性编辑,现场及时修改或删除所采集数据信息。

3.2.3采集完毕

当天采集完毕后,首先要做好数据备份工作,建立以天为备份数据文件,同时备份到移动存储器中,以防计算机出现重大故障而使数据文件损坏,并及时将采集的数据进行必要的内业处理,防止因间隔时间过长,记录不准确,导致内业无法编辑等状况。

3.2.4经验总结

(1)GPS接收器本身时钟也存在误差和噪声,这些都影响定位的精确度。当出现比较明显的漂移时,测量人员应该叫司机先停下来,等指示箭头回归原点时再开始进行测量。

(2)当正在进行路线采集时,如果较长时间在某个地方停顿或需要离开正在采集的路线去采集其他路线、沿线乡镇、建制村时,应先使用“停止采集路线”功能暂停正在采集的路线,再采集其他路线、沿线乡镇、建制村等,然后回到暂停的位置处使用“继续采集路线”功能按原采集方向继续采集被停止采集的路线。

(3)在采集过程中,应时刻关注GPS的信号,如果连续出现“GPS无法定位”的提示时,应立即停止采集路线,以免丢失相关数据,甚至出现把数据导入PC机后出现乱码的情况。且测量人员应立即检查GPS的电池是否没电或是GPS与计算机是否已断开连接等,待设备都已完好后,为确保数据的有效性,测量人员应进行返工。

(4)采集过程中,GPS接收机和计算机不能离得太远(一般是10m以上),以避免计算机无法接收GPS传过来的信号以致数据丢失。

(5)采集过程中,如测量人员下车去测标识物后,司机不能将车开动,以免出现当测量人员回来后重新测量时原点发生了改变,从而出现相应的误差的情况。

(6)采集过程中,车速不能太快,一般控制在40km/h～60km/h,尽量靠着路的中间行驶,尽量避免紧急刹车。

综上所述,由于GPS设备功能齐全,携带方便,易于掌握,能够彻底改变以往公路调查陈旧的工作模式,从根本上提高公路测量效率,减轻职工劳动强度。尽管GPS测量技术仍存在一些问题,但只要运用得当,其自身的缺陷仍可以克服。GPS技术的普遍应用必将促进交通工作向着精确、高效、现代化的方向发展,是今后交通工作中必不可少的工具,如广泛使用一定会取得巨大的经济和社会效益。可以说,GPS在公路领域的应用前景是无限的。

参考文献

测量技术论文范文篇10

关键词：风电场建设；工程测量；技术管理

在工程建设期间，测量工作操作性、技术性、科学性较强，会在一定程度上限制工程开展进度和工程质量。强化对测量人员的专业技能培训进而提高实践水平，掌握具体的工作内容和效用，形成严格、仔细、可行的工作作风，才可以推动项目的建设和管理。当前的建筑工程测量技术是提高当代建筑工艺水平的主要因素。在进行强化建筑工程的地基处理时，要完善基础配置，它是推动工程质量建设的整个建设质量水平提高的主要目标。

1风电场测量概况

风电场测量内容一般有风电机组设备、集电线路和道路勘测。因为风电机组一般是位于山脊地带，地形起伏、植被覆盖率高、视线基础弱、人员行走不易，风电机组设置领域大[1]。一般测量技术会因支点、地形和视线情况有所改变。难以实现精准度和工期的要求，而对于适宜的动态测量技术，一般有着测量精准、时期长、实时监控位置等优势，为满足风电场地形进一步准备。

2风电场建设前期测绘工作程序

1）数据资料的准备。明确坐标位置和新型系统。要保证土地报批等行政材料和部门采用的坐标系统相适应，那么坐标要求，就要按照1954年北京坐标系3°带坐标。2）地形图测绘和验收。称作的地形图测绘是指在测算项目操作进程中，结合风电场工程区域的地质特点、形状、地形和地面结构等制作测算绘图。地形图测绘工作的内容关键是按照地形环境的不同给出一定的标准，同时要严格按照绘图比例对尚已竣工的工作量采取核查，避免失误。地质测绘是进行探测测算的基础，所以规范测绘形式显得尤为关键[2]。规范测绘形式最初要求设计师较好的掌握项目具体情况，在设计师完成测绘后要求监理工程师对其采取进一步的核查，就能够促进测绘标准的规范化以达到目标要求。在风电场地形测算工作中可能会因为操作量过多而导致错误，特别是在项目完成时期会根据项目结算的要求，就会重复用到之前的项目计量结果，假如在之前风电场地形测试操作中由于失误就会导致反复计算，将会因此导致风电场地形测算操作人员的工作量加大，所以要对风电场地形测算操作中出现的情况及时采取措施，防止出现的情况更加限制风电场工程项目的顺利进行[3]。

3实际施工期间

1）风电场工程建设中，对于其基础操作技术有着很大的挑战性。在我国的特殊国情下和独特的地理环境的前提条件下，中国地域广阔人员较多，导致了一些很难以勘测的地质基础和混合地质特性的区域[4]。中国这些地质也极易受到地震侵害，对于风电场工程有了更高的标准要求。2）风电场工程测量技术的不完善。在工程建设以来，基础操作和前期规划，出现一些问题，使得工程建筑出现变形、裂缝甚至是坍塌的情况，严重损害了人们的利益，这些情况总是会出现，也在一定程度上使得风电场工程建设期间的材料物资的浪费[5]。3）目前的风电场工程测量技术有着巨大的潜力。在风电场工程建设期间，通过主体操作技术来看，基础建设有着自带的难度，通常是1个环节覆盖1个环节的情况，每个环节之间都有着建设隐蔽性，因此要加大力度的验收监管风电场工程的施工，每个环节都要按照标准明确执行，在验收期间，要注意进程间的隐蔽性，较好的解决这一情况，用时把验收结果明确的记录在案，好好保管存储，便于精确的验收。4）增强设施设计的可靠性。要实现风电场工程设施的稳定性要求，一定要从设计期间准备。在设施的设计环节，就要对风电场工程控制设施的相关特点采取详尽的分析，同时要深入研究产品使用性能标准和操作基础，接着对产品的设计规格进行探讨，因而提出科学的设计方案[6]。对于设备的结构设计要结合产品的特点和运行空间进行整体分析，产品的规格和形式既和生产效益有联系，还和产品的经济价值有关。在对设施产品设计时，就要对以上原因全面分析，既能够减少成本经费，又可以增强产品利用率，推动风电场工程设施的运行可靠。

4工程测量技术的实际运用

4.1工程开展前的测量工作。1）工程开展之前对提供的基准控制信息准确核对，以确保提出科学的控制点保障措施[7]。2）根据施工对象的不同选择合适的测量工具，在工程前对工具进行全面检查，包括型号和完好性，防止工程期间出现误差，管理人员要严格按照要求对测量人员进行审核，确保测量人员具有专业技能[8]。3）在测量基准点验收结果以后，要确认工程单位按照标准要求搭建和审核了控制网。4）全面分析施工方的策划书，要符合实际需求，要明确方案资料和图纸的同步性，要明确工程资料的合理性。4.2工程期间的测量任务。1）要仔细测量控制网，建筑控制坐标要用到基准控制桩，对于其他控制点的安置就需要设计图的坐标，准确测算以后获得控制网信息。这就需要监察人员进行全方位的跟踪监管，监督承包单位对基准点这些必要的环节进行核查[9]。2）在工程施工期间尤其是为工程项目中的各个环节都进行工程测量，这些测量就是将工程引上点的测量操作进行完善。3）在建筑工程结束后还需实施测量，对整个项目采取全面测量，在这一期间既要对建筑的垂直度进行评估，还要对建筑工程的总高和设计误差进行准确测算，一项一项的采取核查，对最终测量结果记录的数据进行全面排查。综上所述，工程测量任务既要对于建筑内部，又要对保证施工部门的监控。为了提高建筑工程高质量的竣工，工程测量需要对操作人员的操作方式、环节采取监督管理，全面进行检查。4.3零部件的选择。因为风电场工程设施本身有着各种复杂的零部件，零部件的选用在一定程度上影响着电力设备的稳定运行。所以，在对零部件的选用时，要尽可能的选用少量的类型和参数，对那种专业性较强的、通用性较好的零部件是最佳选择，既可以提高零部件的精确性，又可以增强设施的使用性能，对后期的设施维护替换零部件时更加便捷。4.4定期调整电气设施。因为风电场工程设施通常是无人控制的，就容易出现忽略设施的养护的情况，对于经验不足的员工操作失误也在一定程度上对设施有损失。所以要设置专业机构人员对电力设施的养护，要完成定期排查和不定期检验，防止设备事故的发生。

5工程测量过程存在的问题和应对方案

5.1工程测量单位对资源配置不均、质量水平低。新型科技的日益发展，测量技术在随之进步。新型的测量技术能够给企业创造经济效益，然而还是有企业忽视对技术的投入，不想过多的把资金投入到技术创新上来，使得测量技术的资源配置较低，还有就是单位内部管理和监察部门权责不均，体系不健全，使得风电场工程测量质量得不到保障，形式主义过多，不能实现真正意义上的风电场工程的发展。5.2测量人员缺乏专业知识，测量技术不足。要使得测量技术较好的发挥作用，就需要专业素质高的测量人员，然而我国当前绝大多数风电场企业缺乏专业人才，无法掌握专业操作技能，就导致了测量误差，因此测量人员要对GPS、GIS等专业技术较好的掌握，才能为风电场工程的测量水平的提高提供必要基础。5.3对人员的专业技能培训。当前社会是知识覆盖性社会，能够通过技术手段发展经济。企业都开始知道技术的影响力，所以开始重视技术设备的配置。而很多风电场工程测量人员不能准确运用测量设备，就需要强化对测量人员的专业技能培训，推广新型设备的使用方法和功效，合理利用资源，促进企业和技术的协调发展。风电场工程测量技术是提高当代风电场操作水平的主要因素。在进行强化风电场工程的地基处理时，要完善基础配置，它是推动工程质量建设的整个建设质量水平提高的主要目标。

6结语

在进行风电场建设工程时，总结不同勘察测量方式准确检查，最大程度的维护我国人民的幸福生活。这篇文章对风电场建设的相关测量技术和管理方案做了一些探讨，从当前情况来看，工程测量技术工作还可以再进一步的发展。相信在以后的项目中，风电场建设工程必定可以完美的实现目标。

参考文献：

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[4]纪志国.风电场建设进度管理研究[J].能源与节能.2013(07)：37-38.

[5]本刊编辑部.六鳌风电场建设工程通过环境保护竣工验收[J].华北电力技术.2012(01)：43-45.

[6]洪波.风电场建设管理初探[J].风能.2012(04)：61-64.

[7]关晓慧.国内风电场建设情况概述[J].变频器世界.2012(05)：48-51.

[8]张长存,马思娟.利用采空塌陷区进行光伏发电工程设计的方法[J].太阳能.2015(02)：31-34.