特大橋鋼索塔建造精密測控技術（簡體書）

《特大橋鋼索塔建造精密測控技術》以我國首創的南京長江第三大橋鋼索塔建造為背景，系統地介紹鋼索塔節段製造、加工、節段立式匹配以及橋位現場塔柱拼裝整個過程中的精密測控技術，同時對相關的測控理論、方法、試驗做了詳細的論述。
書中理論方法研究和工程實際介紹並重，分析問題和實例介紹深入細緻，論述的內容源于作者參與南京長江三橋工程實踐以及多年從事精密工程測量研究成果。
《特大橋鋼索塔建造精密測控技術》可作為高等院校測繪工程和橋樑工程研究生和高年級本科生教學參考書，也可供測量工作者以及相關專業的技術人員參考。

《測繪科學與技術著作系列:特大橋鋼索塔建造精密測控技術》可作為高等院校測繪工程和橋梁工程研究生和高年級本科生教學參考書，也可供測量工作者以及相關專業的技術人員參考。

序
前言
第1章緒論
1.1課題背景
1.2工程概況
1.3鋼索塔的特點
1.4南京長江三橋鋼索塔結構形式
1.5南京長江三橋鋼索塔施工的測控流程及解決的關鍵技術

第2章鋼塔節段製造
2.1概述
2.2鋼索塔節段製造的工藝流程
2.2.1節段製造的工藝流程
2.2.2節段加工板單元和塊體的劃分
2.2.3節段製作收縮量的預留
2.3塔柱節段的加工製造
2.3.1板單元件製造及組拼
2.3.2塊體組裝
2.3.3節段箱體組裝
2.4鋼錨箱製造及定位組裝
2.4.1錨箱製造的技術難點
2.4.2工藝流程
2.4.3錨箱定位組裝
2.4.4錨箱焊接變形約束方法
2.4.5錨箱定位難點的技術處理方法
2.5橫樑節段製造
2.5.1單元的對接
2.5.2橫樑組裝
2.5.3裝飾段組裝

第3章鋼節段端面機加工及精密測量
3.1概述
3.2節段端面機加工流程及技術難題
3.2.1節段端面機加工流程及精度要求
3.2.2節段端面加工的主要技術難題
3.3端面機加工的關鍵設備
3.3.1TrackerⅢ型激光跟蹤測量系統
3.3.2端面機加工專用銑床
3.3.3數控液壓支撐定位系統
3.4影響API測量精度的主要因素及減弱對策
3.4.1振動
3.4.2測量環境溫度變化
3.4.3儀器初始化
3.4.4轉站
3.4.5儀器擺放位置
3.4.6測量數據處理
3.4.7測量精度試驗
3.4.8機床導軌的檢測
3.4.9其他因素
3.5端面機加工及檢測的API測量劃線技術
3.5.1節段端面機加工前API測量劃線
3.5.2端面機加工後的軸線重劃和測控特徵點標注
3.5.3節段端面機加工找正及定位
3.5.4劃線和加工中節段狀態的控制
3.5.5機加工精度檢測

第4章塔柱節段立式匹配檢測
4.1概述
4.2節段立式匹配檢測流程及精度要求
4.3立式匹配的關鍵工藝技術
4.4立式匹配檢測及標誌線刻畫
4.4.1垂直度及軸線偏移量檢測
4.4.2金屬接觸率測量方法
4.4.3溫度的測量
4.4.4對位線刻畫及臨時匹配設置
4.5帶橫樑節段與橫樑水平預拼裝
4.5.1工藝流程
4.5.2匹配預拼及檢測
4.5.3節段與橫樑預拼裝工藝要點
4.5.4橫樑裝飾段試裝
4.6多節段水平預拼裝
4.7節段拼裝測控特徵點標定及測量
4.7.1測控特徵點的標注方法
4.7.2微型控制網建立
4.7.3立式匹配施測
4.7.4坐標系統的轉換
4.8專用無基座手持棱鏡的研製
4.8.1專用手持棱鏡設計原理
4.8.2比對法測定棱鏡常數
4.8.3棱鏡的可靠性檢驗

第5章鋼索塔製造精度管理
5.1概述
5.2鋼塔累積精度管理的內容及流程
5.3二維模擬裝配精度管理方法
5.3.1精度管理參照系的確定
5.3.2軸線偏移累積誤差計算方法
5.4三維模擬裝配精度管理方法
5.4.1塔柱坐標系的確定
5.4.2立式匹配所測的軸線偏差
5.4.3完成裝配過程
5.5鋼塔累積精度管理系統的應用
5.5.1累積精度管理結果指導鋼塔節段的加工
5.5.2用精度累積管理結果指導鋼塔節段的立式匹配
5.5.3累積精度管理系統應用結果
5.6三維仿真與累積精度管理系統
5.6.1南京長江三橋鋼塔製造精度標準及要點
5.6.2鋼塔柱加工和預拼裝中應用的數學模型及其應用
5.6.3鋼塔柱垂直度的累積精度管理方法
5.6.4應用計算機三維仿真分析實現鋼塔柱預拼裝的方法
5.7三維仿形分析計算與實體預拼的結果比較

第6章大跨度橋樑施工控制網的設計與建立
6.1橋樑施工平面控制網
6.1.1平面控制網的佈設形式
6.1.2橋樑施工平面控制網精度設計
6.1.3控制網基準設計
6.1.4網形設計與選點埋石
6.1.5橋樑控制網觀測設計與實施
6.1.6數據處理方法
6.1.7平面控制網的加密
6.1.8平面控制網的複測
6.2橋樑施工高程控制網
6.3大跨度橋樑首級平面工程控制網設計精度分析
6.4南京長江三橋首級施工控制網設計與建立
6.4.1引言
6.4.2控制網坐標系統
6.4.3控制網的精度設計
6.4.4控制網的測量
6.4.5控制網平差計算
6.4.6控制網平差精度統計

第7章精密高程傳遞測量
7.1概述
7.2三角高程測量的基本理論
7.2.1歸化至過儀器中心水準面的計算公式
7.2.2歸化至橢球體面上的計算公式
7.2.3用高斯平面上的距離計算高差的公式
7.2.4用傾斜距離計算高差的公式
7.2.5將豎直角和斜距歸化至標誌中心的計算公式
7.2.6垂線偏差的影響
7.3近地面大氣折光的特點
7.3.1近地面大氣變化的特點
7.3.2大氣的垂直穩定度
7.3.3大氣折射率與折光係數
7.4大氣折光係數K的測定
7.4.1測定氣象元素以估計K值
7.4.2以精密水準及三角高程計算K
7.4.3雙目標法估算折光係數
7.4.4三種方法的評價
7.5三角高程大氣折光誤差及處理
7.5.1三角高程測量對向觀測的精度
7.5.2中間法高程測量的精度
7.5.3大氣垂直折光差△K
7.6精密跨江高程施測
7.6.1跨江高程傳遞的測設
7.6.2折光的影響分析
7.6.3折光方差的試驗
7.6.4實測結果
7.7夜間大氣垂直折光變化規律的研究
7.7.1試驗方法
7.7.2精度估算
7.7.3試驗數據分析
7.7.4在鋼索塔拼裝測控中的應用

第8章鋼索塔拼裝架設精密測控
8.1鋼索塔基礎大型雙壁鋼套箱施工測量技術
8.1.1引言
8.1.2鋼套箱初步定位
8.1.3浮動狀態下大型雙壁鋼套箱接高測量
8.1.4鋼套箱上口軸線對稱特徵點的找尋方法
8.1.5鋼護筒下放和鋼套箱精確就位的施工測控
8.2索塔上部結構施工的總體精度要求和控制系統
8.2.1上部結構施工的總體精度要求
8.2.2上部結構施工的總體控制系統
8.3鋼-混結合段安裝測控技術
8.3.1鋼-混結合段的結構形式
8.3.2鋼-混結合段定位精度要求
8.3.3鋼-混結合段定位專用控制網的建立
8.3.4鋼-混結合段定位
8.4鋼塔柱架設測控技術
8.4.1鋼索塔架設施工的技術標準及工藝流程
8.4.2鋼索塔節段安裝內外控結合技術
8.4.3全站儀精密三維坐標法精度分析
8.4.4T1節段架設
8.4.5T2～T21段拼裝測量
8.4.6鋼塔柱安裝線形控制
8.5鋼索塔架設的精度管理和質量評定
8.5.1鋼索塔架設的精度管理
8.5.2鋼索塔拼裝測量的質量評定

第9章測量機器人自動監測系統開發
9.1概述
9.1.1TCA2003測量機器人簡介
9.1.2ATR原理
9.1.3LOCK功能
9.1.4多種測量模式
9.2ATR自動識別系統的測角精度研究
9.2.1室內試驗
9.2.2實地試驗
9.2.3全天候觀測測試
9.2.4試驗結論
9.3ATR三維觀測精度研究
9.3.1變形監測網概況及觀測方案
9.3.2ATR測量精度分析
9.3.3可靠性檢驗
9.3.4作業效率分析
9.3.5研究結論
9.4系統開發環境
9.4.1GeoBasic簡介
9.4.2GeoCOM接口技術
9.4.3程序開發過程
9.5系統開發目標、組成和軟件的模塊設計
9.5.1系統開發目標
9.5.2監測系統的組成
9.5.3系統功能模塊
9.6系統觀測數據的氣象改正方法
9.6.1氣象模型法
9.6.2差分改正法
9.7視場多目標（棱鏡）的處理方法
9.8數據分析
9.9結語
主要參考文獻

7.鋼塔節段精密定位技術
鋼塔節段超大，精密定位是一技術難題，需要從精密找正定位裝置的研究人手，以先進精密測量方法為先導，深入探討鋼塔節段端面加工的精密定位工藝，找到切實可行的精密找正方法。
3.3端面機加工的關鍵設備
3.3.1 TrackerⅢ型激光跟蹤測量系統
API精密激光跟蹤測量系統（如圖3—2所示）是由美國自動精密工程公司(Automated Precision Inc.)制造的精密測量系統。
激光跟蹤測量系統由跟蹤探測、跟蹤軸架和伺服控制三個部分組成。跟蹤探測部分能根據瞄準偏差信號決定目標運動速度的方向和大小，它包括光電探測器（如PSD、CCD或四象限光電池）、光學部分[如激光干涉儀、組合目標靶鏡（角錐棱鏡、貓眼反射鏡）、跟蹤反射鏡、分光棱鏡、1／4波片等]及信號處理系統；跟蹤軸架部分是保證使固定于其上的反射棱鏡能夠繞兩個互相垂直并相交的軸旋轉，能為高速、高精度、穩定跟蹤提供保證，其結構形式、剛度、轉動慣量、摩擦力矩、結構的穩定性和平衡性都將影響整個系統的精度和響應特性；伺服控制部分是跟蹤掃描系統的操作控制環節，不僅會影響整個系統的穩定性，而且直接關系到系統的跟蹤精度和響應速度。
激光跟蹤測量系統的基本工作原理是：由激光干涉儀發射出測量光速，經過分光鏡到達跟蹤轉鏡后，由跟蹤轉鏡反射到目標鏡中心，由目標鏡中心入射的光線按原路返回，到達分光鏡后一部分激光束被反射到光電位置檢測器，另一部分光束進入干涉系統與參考光束匯合進行位移測量。進入光電檢測器的光束用于實現對目標鏡的跟蹤，平衡狀態時位置檢測器輸出信號為零，此時控制系統沒有信號輸出，當目標靶鏡轉動時，返回光速發生平移，在位置檢測器上產生偏差信號。該信號輸入到跟蹤控制系統，驅動電機帶動轉鏡圍繞反射基點旋轉，從而改變進入目標靶鏡的關光束方向，使偏差信號減小，實現對目標靶鏡的跟蹤。
激光跟蹤儀的測量類似于全站儀，也是極坐標法測量坐標，其跟蹤頭設計有水平度盤及垂直度盤，用于測量水平角及垂直角，斜距則通過雙頻激光干涉來進行測量。
激光只有通過反射球才能實現反射、跟蹤，逆反器有貓眼(cat eye)、角錐棱鏡(corner cube)、工具球(TBR)等類型。