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2配置偏心距和旋转角
由于测微准直望远镜低温下监测，只能透过观察窗向真空室内部的光学靶观测．而光的传播存在折射和衍射，会对光学观测产生误差．采用数字水平仪调平望远镜的视准轴，并且借助激光跟踪仪事先将远近两处的基准靶和望远镜的视准轴中心调整至统一高程面，可以消弱光透过空气和玻璃观察窗不同介质时的折射误差．为了避免光的衍射误差，可以人为将不同十字丝目标的上下左右配置在±0．2mm以内不同偏心距上（见图4）．由于六个十字丝之间间隔太小，为了便于观测，可以将不同十字丝目标配置不同的旋转角（30度和60度），间隔放置在螺线管和超导腔下方（见图4）．
3理论模拟
在低温压力容器的元件中，除了承受由载荷（压力、外载）产生的机械应力外，由于在运行过程中元件的温度场发生变化，还将承受热应力的作用［5］．为了确定腔体、磁体、支撑以及氦容器在重力和冷缩变形时的补偿量和热应力，以减小或消除应力和变形．必须采用有限元方法，模拟低温下所有冷质量组件的热应力和冷缩变形．本文采用SOLID－WORKS建模，使用ANSYS进行热应力模拟．
3．1有限元模型及其材料属性
冷质量及其支撑组件的有限元模型如图3所示．模型中磁体、氦槽及其本身焊接连接支架采用316LSS不锈钢材料，HWR腔及其本身焊接连接支架为钛材，冷质量支撑组件和腔体的6根横梁采用钛材料，准直支架及十字丝目标采用G10材料．模型中支撑杆室温端为球铰接，支撑杆低温端与钛架之间为绑定．不同接触材料之间采用螺栓连接，模拟为不同接触材料之间可相互滑动且不分离．所有冷质量材料的机械特性见表2．
3．2边界条件与模拟结果
实测的两次试验采用液氮降温，模型中支撑室温端球铰链接触面为300K室温，所建模型腔体、氦容器以及超导磁体接触面处为80K，80K表面热负荷0．1W／m2．80K下竖直和横向位移计算结果见表3，螺线管和HWR底部上移约2．0mm，横向向中心收缩约1mm．
4实测分析
4．1低温监测
先用WYLER电子水平仪，将测微准直望远镜的视准轴调平，精度控制在0．05mm／m内［6］．再调焦至远处基准靶，使用旋转按钮，摆动镜筒使其对齐远处目标中心（见图5第1步）；然后调整焦距瞄准近处基准靶，使用平移工作台，移动镜筒至近处目标中心（见图5第2步）．重复上述两步“远旋转移”多次，调整镜筒至两基准靶偏心线上，控制其直线度误差在0．1mm以内．图5中虚线矩形框代表已旋转的测微准直望远镜，实线矩形框代表已平移的测微准直望远镜，圆形目标为MAT基准靶．由于同轴十字丝目标存在加工误差，所以需要使用测微准直望远镜，借助可调丝扣，调整六个十字丝中心上下左右至设计偏心线位置．由于光学仪器不可避免地存在瞄准误差，而且瞄准误差的大小与距离成正比，呈正态分布．所以为了提高测量精度，应该采用多次测量取平均值，和尽量缩短瞄准距离的方法［7］．
4．2数据分析
两次试验降至液氮温区时跟踪仪和望远镜监测数据见图6和7．80K时竖直方向上跟踪仪监测到2号螺线管向上移动1．8mm，望远镜监测到2号螺线管向上移动1．9mm；80K时横向跟踪仪监测到2号螺线管向中心移动1mm，望远镜监测到2号螺线管向中心移动0．9mm．
2影像测量仪的结构分类与特点
影像测量仪主要由机械主体、标尺系统、影像探测系统、驱动控制系统以及测量软件等组成。影像测量仪的结构型式主要有柱式、固定桥式和移动桥式。柱式一般用于小量程的机器，桥式一般用于中大量程的机器。
2.1柱式影像测量仪
柱式结构底部为基座，二维工作台分别沿X和Y向移动，影像探测系统可在固定立柱上沿Z向运动，结构牢固、精度高，不过工件的重量对工作台运动有影响，不能承载过重工件，适合于中小行程影像测量仪。
2.2固定桥式影像测量仪
固定桥式测量仪的X、Y、Z轴相互正交并沿着各自导轨运动，其中Z轴上安装有影像探头并可以相对Y轴做垂直运动，而Y轴则安装在基座上。Z轴部分和Y轴部分的总成牢固装在机座两侧的桥架上端。每轴都由电机来驱动，可确保位置精度，但不适合手动操作，该结构稳定、整机刚性好。
2.3移动桥式影像测量仪
移动桥式结构是目前大量程影像测量仪中应用最广泛的一种结构形式。其中，工作台固定，其中一个桥框由导轨带动在工作台上沿X轴移动，同时由另一个导轨带动滑板在桥框上沿Y轴移动，主轴则沿Z轴移动。被测工件安放在工作台上，影像探测部件安装在主轴上。这种形式的影像测量仪结构简单、紧凑，刚度好，具有较开阔的空间。
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
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［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）.
2间接计算法
这种方法需要获知几种变压器其绕组的热点温度,通过套入公式来间接计算需要测量的变压器的温度。这种计算方法的模型有三种,分别基于技术标准、热路和热阻。这种方法的优点是计算结果准确,实用性非常强。
3在线测量技术的优越性
上文中提到,直接测量法成本高昂且结果不精准,光纤光栅法结果精准,但成本高昂,而热模拟法虽然在日德等许多国家都有应用,但理论分析与实际情况有着巨大差别,导致了测量结果的较大偏差。仅间接计算法按照《油浸式变压器负载导则》中提到的计算公式[2],可以较准确地计算出变压器的热点温度。间接计算法经济实用、操作简便的优越性使其在变压器测温方面得到了广泛应用。由于间接计算法要通过几种变压器来间接获得最终结果,计算过程耗费时间较长,对计算机运算能力要求极高,待结果得出后向有关部门反应,有关部门再派出维护人员进行维修,这使得间接计算法暴露出一个非常明显的缺点——计算复杂、反应不及时。为此,业界许多研究人员对变压器的温度测量方法进行了深入的研究,目前已经取得了一定的研究成果,制作出一种在线监测仪器。这种仪器基于负载导则,模型依循旧版导则的简单计算公式,受到外界影响的可能非常小,结果的精确度非常高。由于计算公式涉及到的温度是稳态温度,不必考虑不同时间段温度的变化会对最终结果造成影响。在线监测仪器内置GPRS模块,可以与距离较远的变电站实现远程监测与控制。
4在线测量系统
4.1在线测量系统的工作原理
在线测量系统包括上位机、下位机、传感器和变压器本身。电力人员在油浸式变压器内安装在线监测仪器,在线监测仪器包括N个温度传感器,传感器在变压器温度上升时通过下位机中内置的GPRS模块将信息传送至变电站的控制中心,变电站的工作人员通过上位机获得变压器的温变信息,可以及时快速地安排人员前去维护。下位机的主要部件有温度传感器与单片机处理单元。下位机在变压器上只需安置五个检测点,即可对变压器的底部、油面、顶部、箱体以及环境五处温度进行及时的监测。下位机内置微处理器,与传感器相连,通过液晶屏显示即时温度。五处检测点,有任何一点的温度值超过内置的温度标准,将会引发微处理器发生报警信息。下位机通过内置的GPRS模块将信息传输至变电站内的上位机,上位机内的相关软件通过代码编译,迅速显示出工作人员可以理解的曲线和数据结果,并作出音像报警和故障分析。
4.2硬件
4.2.1下位机下位机的温度传感器通常为产自美国Dallas公司的DS18-B20半导体,微处理器一般为Atmel公司生产的AT89-S52。这种微处理器的串口可以跨越较远的距离,与GPRS模块进行数据传输。YM-12684液晶屏可以显示温度信息与故障代码。温度传感器通过屏蔽双绞线将温度信号传送至单片机中,鉴于屏蔽双绞线的特性,有效距离最多为50m。4.2.2GPRS模块GPRS模块是远距离无线通信的核心,通过TCP/IP协议,数据可以畅通到达终端设备处。
4.3软件
4.3.1通信协议在线测量系统的通信协议就是上文所提到的TCP/IP协议,AT指令集也能支持。4.3.2上位机和下位机软件上位机的软件可以借助GPRS模块查询到来自下位机的变压器温度信息,并显示温变数据、绘制温度曲线、打印温度报表、做出音像报警、记录故障信息、分析故障原因。下位机的软件依托于C语言指令,循环读取各个端口的温度信息,依照内置命令完成监控、报警功能。
1．1方位角测量
采用GPS测量方法获取大地方位角［2］。在1＃、2＃和3＃测量墩上分别架设GPS接收机，测量时段为2h，高度截止角为5°，采样间隔为5s，如图1所示。使用观测站精密星历解算得该1＃墩的WGS84下笛卡尔坐标，平差得到各点在WGS－84坐标下的平面坐标。
1．2控制网布设
采用LeicaTDA5005全站仪对8个平面控制点进行边角网测量［3，4］，如图2所示。1．3双经纬仪测量系统建站与传递因摄影测量坐标系为局部坐标系，需利用双经纬仪测量系统通过公共点将其转换至大地坐标系下［5，6］。在天线角点及边缘均匀选取8个位置，在背架上固定工装，粘贴8个测量标志点，作为连接经纬仪系统与摄影测量系统坐标系的公共点，如图3所示。利用双经纬仪系统测得公共点在控制网坐标系下坐标［1，7］，即可将天线面测量点摄影测量坐标转换至控制网坐标系下。
2面型精度测量技术
采用VSTARS工业摄影测量系统、双经纬仪系统测量天线面型精度。在每块面板上粘贴9个测量标志点，如图4所示，共计1350个。每行间隔1块面板布设1个编码标志，共计16×5＝80个。摄影距离约为6m。利用双经纬仪测量系统测量8个公共点在设计坐标系下的坐标；利用INCA3相机拍摄像片，单次测量拍摄约130张，导入V?STARS软件处理得到测量点和公共点三维坐标［8］；利用8个公共点将测量点坐标转换至设计坐标系下；将测量点坐标与天线设计模型做比对得到天线面型精度。
3安装指向测量精度
天线指向精度依据方位角测量精度、控制网布设精度及双经纬仪测量系统建站与传递精度等多方面因素估算得出。
3．1方位角测量精度
采用GPS国家二等网的要求测量，单点解算精度±2mm以内，1－3测量墩距离为185．2m，1－2测量墩距离为166．8m，换算成角度1－2方向±2．5″（0．0007°），1－3方向±2．2″（0．0006°）。
3．2控制网
布设精度平面控制网测量，对8个平面控制点进行边角网测量，具体测量方案如图1所示。每设站观测2个测回，具体限差指标如表1所示。平差后最大点位误差为±0．442mm，最大点间误差为±0．442mm，最大边长比例误差为：1／212100，控制网最短边长为20．3m，按最大点位误差及最短边换算最大角度影响为±4．5″（0．001°）。
3．3双经纬仪测量
系统建站精度采用对8个公共点前后2次测量的重复精度计算双经纬仪系统的建站精度，该坐标差（RMS）为1??192mm，故单次测量精度为1．192／2＝0．843mm。在9m范围内引起的角度偏差值约为：0．843×29000×1803．14＝0．011。
3．4双经纬仪测量
系统与摄影测量系统传递精度对双经纬仪测量系统与摄影测量系统测得的8个公共点坐标进行公共点转换，转换后误差（RMS）为0．838mm。在9m范围内引起的角度偏差值约为：0．843×29000×1803．14＝0．011°。综合上述角度误差，天线指向精度约为：0．00072＋0．0012＋0．0112＋0．0112≈0．016。
4面型测量技术
精度采用公共点转换法将测量点坐标转换至设计坐标系下，与天线设计模型作比对得到面板各点位偏差以指导调整［9］。经4次测量、3次调整后，天线面型精度（RMS）为0．304mm，达到设计要求。各次测量天线面型精度如表2所示，测量点偏差分布如图5所示。
2问题来源
像控点测量是航测外业和航测内业工作的基础和前提。大多数测绘单位仍然采用传统的作业模式开展这项工作:作业之前，首先在纸质控制片上进行像控点布设，绘制像控点结合图，套合在小比例尺地形图上，人工选取行车路线，作业时按照既定计划行车进行像控测量。这种作业方式存在较多限制效率的问题:(1)纸质像片冲洗周期时间长，像控点布设花费大量时间。(2)纸质像片不方便携带和使用，小比例尺地形图现势性差、内容较粗略，对于不熟悉航摄区域的作业人员而言无异于雾里看花，经常出现绕圈、走错路的情况，在一定程度上降低了作业效率。(3)作业前作业人员通过人工比对影像，以确定像控点位置需要花费大量的时间，在某些地区，特别是某些农村地区，没有明显特征地物，给人工比对确定像控点位置的工作增加了很多困难。(4)在像控点预选过程中，首先要找到多张航摄影像的重叠区域，然后在重叠区域中寻找影像清晰、易于判刺和立体量测的点位，这个过程也需要花费较长时间。IMU/DGPS和航空影像快速处理技术的应用大大减少了外业像控点的布设密度，节省了人力物力，然而这一革新却带来新的问题［1］;像控点布设稀疏之后，点与点之间距离远，连续性和关联性差，导致找点困难，且找准点与点之间最方便、快捷的连通路线也很困难。这两个问题就成为影响外业像控测量生产效率的技术瓶颈。目前，国内的测绘单位对像控点测量面临的问题都有所认识，但是几乎没有一个较为全面、系统的解决方案。
3像控点快速测量技术
像控点快速测量技术以数字影像为基础，按生产流程分为像控点快速布设、像控点导航定位和像控点整饰等几个环节。其基本流程为:首先进行像控点快速布设预选，完成像控点布设后，利用导航定位技术快速到达选定的像控点位置，测量像控点坐标后，在实地完成像控点整饰及检查工作。本文借助重庆市勘测院自主研发的航测外业数字化测量系统实现像控点快速布设和像控点整饰，设计程序实现像控点预选，并借助移动终端为平台实现像控点导航定位。
3.1像控点快速布设技术
根据空三加密的需要，作业人员在基于MicroSta-tion软件的航测外业数字化测量系统上布设像控点。思路为:将像主点坐标及像片编号展绘到矢量图上(如图1所示)，按照像控点区域网布设原则及要求进行详细的像控点和检查点点位设计，并生成最终的像控点布设网图(如图2所示)。区域网布设原则为:区域网的布设图形宜呈矩形;区域网大小和像控点的跨度主要依据成图精度、航摄资料参数及对系统误差的处理等因素确定;区域网的划分和布点应以能满足空中三角测量精度要求为原则。重庆市地理国情普查正射影像制作像控点布设按照区域网布设，全部为平高点，每隔6条基线布设一对像控点，并且在像控点控制力最弱位置布设检查点，空三加密成果满足1∶5000航测成图要求，优于地理国情普查项目中正射影像制作的要求，实现一套成果多种利用。具体方法是，在像主点展点时，将对应像主点的影像文件名作为文本一同展入文件，利用程序将像控设计略图自动生成初步的像控布点网图，生成像控点编号。如图2所示，通过布设网图能够很直观地知道与像控点PT826相关的6张影像，通过像控点和像主点之间的连线关联影像和像控点，可自动加载影像文件。如果需要修改像控点的布点点位，可通过操作图形，移动点位，改变连线，即实现该点新的自动加载方案，通常情况下，外业人员根据像控点布设网图进行测量，但当现场判别实地点位不符合要求时，可直接在野外对布设网图进行修改。像控点快速布设另一个关键技术就是像控点的预选。像控点预选功能主要基于像控点关联影像的特征点提取及影像匹配。特征点的提取主要通过改进的SIFT算子实现［2］，然后对像控点关联影像进行特征点匹配，找出影像间的公共区域［3］(如图3所示)，可将3张影像的公共区域从原图上裁剪出来并分别显示保存(如图4所示)，供作业员进行像控点预选。图3三片匹配效果及公共区域图4像控点预选功能提取出的三片重叠区域像控点快速布设技术的应用降低了生产成本，大大提高航测外业像控测量的工作效率，主要体现在以下几个方面:(1)降低成本，缩短生产周期像控点快速布设技术的应用实现了像控点布设数字化，省去了控制像片冲印的环节，降低了生产成本的同时，缩短了生产周期。(2)减少了作业员的工作量作业员无需再按照传统的作业方法(在纸质像片上，通过人工比对、拼接的方式得到像控点关联影像的公共区域，浪费大量人力物力)，只需通过像控点预选功能就可以自动、快速找到像控点关联影像公共区域，而且获取的影像公共区域范围较人工获取的公共区域范围精确，在减少工作量、降低生产成本的同时，大大提高了生产效率。(3)节约了工作时间以7条航带，共93张航片(0.4m分辨率)，覆盖面积约为478km2的区域为例，布设25个像控点，从像控点关联影像的自动预处理到像控点预选指导结果的显示，整个过程只需要20s左右的时间，相比于传统的人工像控点预选方法，极大地减少了像控点预选工作的时间。(4)野外现场快速修改方案当现场判别实地点位不符合要求时，需要重新选择新点。传统的像控测量在现场重新选点时，受携带的纸质像片数量限制(另外的业人员可能正在使用相邻航带的影像)，容易导致选点达不到要求而重测。但航测外业数字化测量系统所带资料齐全，可以现场快速调整最优方案。在重庆市第一次地理国情普查项目的像控点测量工作中，以7条航带，共93张航片(0.4m分辨率)，覆盖面积约为478km2的区域为例(布设25个像控点)，进行对比实验:在不计控制片冲洗环节耗费时间的情况下，采用传统的像控点测量方法，布设选择10个像控点平均需要1h，采用像控点快速布设技术平均需要20min，效率提高了66%。
3.2像控点移动终端导航定位技术
能否快速到达像控点实地位置是像控点野外测量的关键，直接决定像控点测量的效率。通过数据转换处理，借助移动终端(手机或平板电脑)进行导航定位，可以实现像控点实时定位。本文中的像控点导航定位技术以谷歌地图为导航平台，通过带有GPS模块的移动终端实现。谷歌地图可以提供含有政区和交通以及商业信息的矢量地图、不同分辨率的卫星照片，在带有GPS模块的移动终端上可轻松实现地图上任意两点间的路线规划和实时定位导航，在PC机和移动终端上均有应用，并可通过谷歌账户进行实现在PC机和移动终端间的同步联系。通过试验研究，利用谷歌地图和移动终端实现像控点导航定位的作业流程如下:(1)在进行像控点预选后，将像控点布设网图从CGCS2000坐标系转换到WGS－84坐标系。(2)利用GlobalMapper和ArcGIS软件对像控点布设网图进行数据格式转换，将像控点布设网图转换为kml或kmz格式。(3)通过谷歌账户将像控点布设网图导入到谷歌地图中，规划到达像控点的路线。(4)在移动终端上下载谷歌离线地图，利用谷歌账户导入像控点布设网图和规划路线，实现像控点快速导航定位，如图5所示。
3.3像控点数字化整饰技术
在外业航测外业数字化测量系统中，影像可以无极放大，不用绘制点位略图。同时提供属性信息输入界面，自动生成像控说明注记的统一格式。刺点信息直接标注于影像之上，通过设置信息显示和隐藏，而不会造成影像遮挡。刺点完成之后，将刺点区域影像和像控信息叠加保存为JPG格式图片，以便后续使用，如图6所示。
测量要求：1）需结合批准可行的安装方案和批准的导管架设计图纸尺寸在电脑中事先模拟出导管架所有检测点的理论坐标；2）需提前在周围建立足够数量的坐标控制网站；3）测量仪器需具有GPS等全球定位系统及能够准确获取各点坐标的功能。使用绝对测量法的构件，通常构件繁多，测量人员难以到达，不能架设棱镜，而只能通过红外线瞄准仪进行测量事先做好的标记。如我国第一个深水项目——荔湾3-1中心平台的导管架在总装期间主要使用该法，使复杂纷繁的构件测量难点工作变得简单易行。相对测量法和绝对测量法无好坏之分，只是是否更适合而已。现阶段随着科技水平的提高，先进的测量仪器日新月异，随着导管架的设计规模和建造水平的增强，导管架的原始测量方法也被先进的仪器测量方法所取代。但即便是最先进的仪器，由于环境条件地不同，使用时也具有局限性，尤其在特殊的测量环境条件下，各方法之间具有互补性。
2常用技术
2.1连通管法
利用连通管原理，是在没有仪器或仪器难以架设的条件下所使用的一种测量水平的方法。该方法所用到的工具主要有：胶皮水管，线锤，钢卷尺等。施工时，将胶皮水管一端设置井口平台采油树一侧（做好标记），另一端作为活动端在在桩管或过渡段上移动，找到同一高度位置处做好标记（一般每个桩管或过渡段上至少取2个点）。施工时，通过图纸的要求与标记的偏差即判断出高程的变化，作到实时校正，从而达到水平测量的目的。此法古老而经典，至今仍常被工人采用，尤其在周围视觉障碍多的条件下，是普通甚至精密仪器无法取代的。但陆地导管架总装现场应用较少。
2.2三点一线法
依据三点一线的原理，是进行测量水平度、直线度的一种方法。此法所用设备简单，容易操作，适用于缺少仪器或仪器难以架设，以及穿越长度短、精度要求低的情况。此方法所用到的工具主要有：胶皮水管、铁尺、中心尺、水平尺、线锥等。施工时，通过连通管确定外部基准面，利用基准面确定测量点进行第三点测量的方法。施工时，靠观测第三点与标记的偏差即可判断出高程或直线度的变化，作到实时校正。此法在现场仍然常用，主要用于细节尺寸和机器难以观测的部位。不能同时测量所有数据。
2.3水平仪/经纬仪测量法
设定基准点，利用水平仪/经纬仪，进行定点定位测量，此方法简单、快捷、准确，提高测量效率，在施工中广泛运用。水平仪/经纬仪测量法要求水平仪/经纬仪位置摆放合理、固定，不得与现场施工设备及施工作业冲突，同时，摆放位置避免振动。测量时，通过靠观测两点的偏差即可判断出水平和垂直度的变化。该法目前仍然广泛使用。但要测量导管架所用尺寸，还需其他方法的补充。
2.4激光测量法
测量时，在工作台上安装好激光发射器，按照导管架的位置和方向调整发射器，同时在导管架上装有刻度的靶，测量时观测靶的位置与设计位置是否一致，如激光点直射靶心，说明高程符合要求。否则，存在较大偏差，需进行调正。此法在中海油青岛海工场地导管架建造过程中和曾建造的“海洋石油921、922、923、924”钻井船上大量使用，主要用在桩腿、齿轮箱以及导管架等关键构件的制作和总装控制，效果良好。
2.5全站仪测量法
此法精度高，功能强大，可同时获得坐标、距离、角度及方位等信息，是目前最常使用、甚至在一些项目上无法替代的测量方法。由于全站仪的GPS功能，大大提升了海工的建造能力，从而使复杂的结构安装变得简单容易，尤其当前我国海工项目在由浅海走向深海的过程中，对于数量繁多的导管架杆件，如仍然采用以往的老办法活水平仪和经纬仪进行测量，可能建造过程难以进行甚至不能进行。以往的测量方法归结起来可统称为相对测量法，即所有的测量数据均为直观的数据，如距离、高度、斜度等。而使用全站仪测量法后除能够实现以上测量方法，而且出现了新的测量方法，由于GPS功能的存在，测量不再按传统的方法，而是通过建模和在现场建立坐标控制网，通过现场坐标点的控制和偏差测量，实现对各杆件之间距离、对角线、倾斜度等测量，甚至通过对实际数据的采集和输入，实现对各点数据的实时获取。是目前干深水项目导管架建造中最有效的、甚至不可替代的测量方法。
3精度控制
导管架建造时期，安装精度控制主要发生在两个阶段，即陆地预制阶段和海上就位阶段[1]。陆地预制阶段的精度控制点主要有：
1）总体尺寸控制，如主导管的倾斜度、上下水平面的平面尺寸、各水平面之间尤其防沉板所在平面的标高控制，等。
2）附件尺寸控制，如靠船件、泵护管、管卡子、电缆护管等附件的安装方位控制，靠船件的标高控制，等。
3）单个构件的尺寸控制，如裙桩的安装位置，导管的椭圆度、直线度，高空杆件的尺寸控制，等。海上就位阶段的精度控制点主要有[2]：1）平台与导管架之间的吻合控制；2）导管架海上就位时的水平度控制；
3）平台间的高程控制；
4）平台间的方位控制。
4注意事项
建造期间，做好测量的精度控制应注意如下方面：
1）学会选择合适的测量设备，所有仪器的校准应在有效期内。
2）制定合理及细致的测量方案，做好测量前期准备工作，如杆件标识工作、仪器标定工作、控制网站点的埋设和校核工作等。
3）在使用全站仪测量过程中，需注意：
（1）仪器架设在控制网站点上使用前，应可以测量目标点的所有三维坐标，并事先通过与理论坐标比较确定所有点的三维偏差。
（2）主要的测量点要用洋冲打在导管及拉筋的表面并贴上标签，并计算这些点在控制网中的理论坐标。
（3）在十字花片的预制中，主要的测量点要用洋冲打点并贴上测量标签，利用全站仪等仪器测量这些点的实际坐标，通过与理论尺寸的比较，得到拉筋的偏差。测量需在焊前和焊后进行。
（4）对于登船平台、靠船件、立管卡子、套筒、浮筒及消防用水泵护管等附件的位置，测量人员通过三维坐标控制网测量预先制定在这些附件上的控制点从而得到三维偏差。
2测量系统的构成
风煤的微波测量系统，如图2所示。两组微波探头按要求安装在管道上，微波信号通过两组微波探头被送入信号处理单元，信号经过处理，送入相关性处理运算单元，经过相关器识别出相关的微波信号，然后再经过运算，得出速度信号，直接将信号送到集控室的监测界面。另一组探头输出的煤粉浓度信号，也被送入集控室的监测界面。在安装风煤的微波测量探头时，微波探头应垂直于管壁，同方向上的微波探头中心连线应与输粉管道的轴线平行。为防止两组微波互相干扰，两组探头在理论上应该互相垂直，但在实际安装中不能保证绝对垂直，故两个方向上的微波探头在轴线夹角上的最大偏差为90°±3°。
3检测与运行
经过间隔τ0时间后，由2个下游微波接收探头得到的曲线，如图3所示。从图3可知，微波探头2接收的信号，经过τ0时间后，微波接收探头4得到相似的信号。由于接收探头上产生的信号与该段混合物的浓度、温度、风煤混合程度等因素有关，所以，仅在设定的管道长度内，才能接受到相似的信号，从而得到送粉管道的风速。利用微波特性测量送粉管道风速，对被测流体的流动产生的影响很小，甚至不产生阻碍作用或附加流动阻力，无疑是最适合用于多相流的测量方法。经过多次试验，利用微波传感器获取两相流体的流动噪声信号，这种间接测量方法的重复性好，检测设备的运行非常稳定。此外，微波测量方法克服了传统风速测量探头易磨损或堵塞等缺陷。
物理学中的泊松方程的微分形式为2=-ρ/ε，其中ρ代表电荷密度，它在空间上是一个三维方程。若只考虑x方向的泊松方程，则有式（1）。（1）图1为测量装置的物理模型，模型的上、下电极通过侧壁连接，它们之间的距离为d。设装置里面充满了电荷密度为ρ的电荷，同时在它的作用下，在上、下电极上形成电压U0。模型的下电极上装有静电式电场传感器。图1模型中还建立了x轴坐标，其方向以下电极的表面为起点，向上电极方向为正。所建立的物理模型在x方向上的电场只与电荷ρ有关，与外电场无关，即两端电极上只有装置空间的电荷作用，与外电场无关。解方程（1）得式（2）。(/)1duxcdx=?ρε?+（2）式（2）等式的du/dx即为上、下电极间的电场强度。对式（2）求解得式电极间的电压表达式（3）。2u=(?ρ/ε)?x/2+c1?x+c2（3）在边界条件x=0，电压u=U0；x=d，电压u=U0时，求得112dcρε?=×，c2=U0，将112dcρε?=×代入式（2）得两端间的电场强度Ex。()2xdExρε=??（4）当x=0时，012dEρε?=×；当x=d时，12ddEρε?=?×当x=d/2时，Ed/2=0。通过上面分析，在x=0处存在空间电荷密度与电极表面的电场强度有直接的线性关系，即02Edερ?=×所以只要通过传感器测量出E0，就可通过计算求出空间电荷密度ρ。
2测量技术中传感器设计
静电传感器的设计原理模型是基本上是在静电场中放置一个导体，导体表面就会产生感应电荷，当电场变化时感应电荷也变化，使导体内部电荷的移动形成微弱电流。根据微弱电流的变化或电荷移动所产生的效应，就可知电场的变化。但在实际测量中，传感器所在的静电场中电场基本不变或缓变，不易测量所处在静电场的变化。该传感器的设计方法采用静电式场强测量方式，采用遮挡片遮挡的形式对一个导体的屏蔽和去屏装置，可以周期性地实现屏蔽和去屏的动态效果，产生因动态变化感应到的感生电荷。其设计原理如图2所示。旋转叶片和固定叶片都是由金属制作的扇形叶片，旋转叶片在马达的带动下以屏蔽固定叶片电场的方式达到调制作用。设固定叶片在面积S上的感应电荷q=D?S=ε?E?S，在一定的空间电荷密度ρ作用下，电场E是保持不变的，所以可通过旋转叶片的调制作用改变S，从而有式（5）。dqdsiEdtdt==ε??（5）通过式（5）将电场信号转化为电流信号，且电流值与面积的变化率有关。dsdt可通过图3进行分析。图3为旋转叶片开始遮断电场线示意图，有2122?S=×ω×?t×R×则面积S有式（6）。20tS=∫ωRdt（6）将式（6）式代入（5）式得：20200()2tdRdtiEfERdtω=ε=πε∫（7）式（7）中，f表示电动机的频率。同理，当旋转叶片离开固定叶片区域时，调制出的电流方向相反，如此反复，就可得到周期性的方波电流信号，经采样电阻后又可将电流信号转化为电压信号，最后经抗干扰和放大处理后即可被CPU采样。图4为传感器的调制机理时序图，可见正电荷与负电荷相位相反，通过它即可辨别电荷极性。
2水下地形测量技术方案探讨
2.1水下地形测量技术的测量设备选择
（1）水下地形测量中测深仪的选择：传统的测深仪器与工具主要包括测深锤、测深杆和回声探测仪等，而现阶段这些设备通常被当作辅助工具来进行选用。现阶段的水深测量工作都是通过回声探测仪来完成的，测深仪的机型主要分为双频测深仪和单频测深仪两种，其中单频测深仪能够满足普通的深度测量需要，但一旦碰到需要进行土方计算的测量就显得比较困难，所以通常需要两个测深仪的配合使用才能更好的进行水深的测量工作。（2）水下地形测量中GPS的选择：在水下地形的测量设备中，GPS主要用于完成水上的导航与定位工作，这就要求我们必须依照测图比例尺来进行GPS的机型选择工作，同时要对测距精度和定位精度等进行充分考虑，结合实际选用的应用系统和探测仪，来进一步提高所采用的技术线路的可操作性。（3）水下地形测量中测深船的选择：在波浪等的影响下，使得测深船容易形成前后与上下波动，导致架设在船体上的GPS天线也会受到一定的波动影响，从而进一步影响到垂直方向的测量结果。专业的测量船对于各个方位的波动情况都能够进行准确的仪器测定，如果测深船体积过大，虽然能够确保船体的稳定性，却影响到其灵活性，不能有效的进行浅水区的水深测量工作，因此，测量人员必须依据作业环境的实际情况，来对测深船进行有针对性的船型选择[3]。
2.2水下地形测量技术的测量线路选择
所有的测量工作都需要在技术确定之前，充分的结合客户需要以及测区的实际特点来进行测量线路的合理规划，进行水下地形的测量工作也不例外。在对大型的河道进行水下地形的测量工作时，受到水域面积与水域特征的影响，提高了测量工作的难度，加大了测量工程的安全隐患，这就需要测量人员对测量点进行充分的调查了解，来确定出一条更加合理的测量路线，从而保障测量工作能够顺利开展。
2.3水下地形测量技术的测量软件选择
现阶段，一般的水下地形测量仪器都有与之配套的后处理软件系统，而依据测量仪的探头数量，我们又可以把测量系统划分为单波束测探系统和多波束测探系统这两种主要形式。多波束测量具有明显的测探速度更快，测探点更多，且测探覆盖范围更广泛等特点，有效的运用了旋转定向技术，提高了系统的测量效率与测量精度，降低了数据的处理时间，能够更好的保证测量的成图质量。
2.4水下地形测量技术的测量方式选择
我们常见的水下地形测量方式主要是踏勘测区，即运用先前掌握的数据资料来进行控制点的布设，在进行控制测量的计算之后，有效的利用全站仪岸上的观测，将测深数据整合成一份完整的操作报告，最后将数据输出到编辑软件中进行合理的修改，从而得到一副符合1：10000国际分幅的水下地形图。
2变形监测
以变形监测技术为基础的计量全站仪技术，通过自动全站仪，能够进行可控测量，而且精度高，可以进行立体监测。现阶段的全自动测量技术在不断地取代传统的方式，对于之前的一些未能达到的领域在不断地进行突破，尤其一些先进设备的投入完成了我们人类无法完成的工作，像是机器人的投入，打破了环境的限制，未来的发展将越来越朝着高效的领域发展，不断地打破传统，使得工作的变得更加的全面，打破传统的局限性，更好的进行相关的测量工作，未来的发展将会使我们的生活变得更加的丰富多彩。
3对我国工程测量技术的探索和展望
21世纪是科技高速发展的时期，工程测量技术也处在了一个转型和蓬勃发展的时期，工程测量技术开始向着人工智能的方向发展，全自动的测量机器人将得到研发和应用；随着现代工业流程和工程技术质量要求的不断提高，三维测量技术将会得到进一步的发展，对工程的机械测量会向着人体科学测量的方向发展；多种先进仪器的集成为了测量技术发展的主流，GPS、全站仪、摄影测量仪器和激光扫描仪等的结合和集成发展，将降低测量工作的人力和成本；3S技术和变形监控技术将得到更广泛的应用；工程测量领域和军事国防领域的结合会不断提高；国家各领域的联系也会逐渐紧密。
4全面推动工程测量的几点建设性意见
4.1研究和建立现代工程测量体系。工程测量不仅是一门测量的学问，同时也是进行工业建设施工中的一个服务部门，是组织施工建设的一个前提保障。因此，应该切实的完善工程测量体系，使之逐渐的完善系统起来。要在现有的提高测量技术的前提之下，加大技术研发团队的建设，加大科研立项的鼓励，不断的拓展不同的服务业务，进行技术的全面革新，总之要不断的适应当前的市场经济体系，研究建立起一个完善成熟的体系，使之更好的适应社会发展需求，进而得以快速健康的发展下去。
4.2研发和应用工程测量新技术。工程测量技术的全面发展最终需要依托于科学技术的进步，只有测量的手段和方法得到了不断的提升，才能总根本上改变现有测量技术的现状，全面提高测量的效率和测量的精准度，因此，相关的测量部门应该加大对人员的综合素质培养，并进行一定的资金倾斜，预留出专门的技术研发资金，鼓励更多的技术人员进行全新的工程测量技术的研发，并在侧栏的实际工作中加强对于测量技术的推广和应用。
4.3做好工程测量标准化协调工作。近年来，由于国家经济建设取得了举世瞩目的成果，社会也不断的在发展进步，因此，一些项目的管理都日趋成熟起来，我们国家也因此对工程测量的标准化工作做出了一些积极的努力和改革，但是由于目前的标准化改革还不够全面，缺乏一个统一的监管部门和行之有效的监管方法，所以不同工程的测绘标准也出现了差异，这就给测绘工作带来了压力，因此，需要不断的协调好各个部门之间的关系，争取早日的将工程测量的标准统一化，系统化。
