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NT-測量中心


引言

測量中心隸屬協調及顧問室,主要從事基礎結構定位領域和三維建模領域的工作。在第一個領域中,測量中心設計、安裝、觀察和計算為建立大型工程作業和監察結構所需的網型。因此,LECM 在基本架構上建立了一個以傳統定位方式-經緯儀和水準儀為主的部門 。在 90 年代初,LECM 裝備了電腦輔助工程技術,隨後十年又裝備了地理資訊系統技術。在 21 世紀,LECM 採購了 GNSS( 全球導航衛星系統 ) 天線,現時能處理 GPS、GLONASS、Galileo 和 GOMPASS 衛星群的訊號。2011 年,測量中心購買了靜態陸上雷射掃描系統。2013 更增添了第二台的 GNSS 天線和全站儀。


作為協調及顧問室的一部份,測量中心的工作橫跨整個實驗室,除了和外來客戶的直接合作外,尚和其他部門,即如屋宇結構廳 (DEE)、地工技術廳 (DG) 保持緊密合作。


資源

測量中心幾乎一半以上的人員具備大學學位,能夠操作電子採集系統和數據之記錄,以及在電腦上的數據處理。在 25 週年,LECM 現有 7 套裝置 (2 部全站儀,2 部水準備、2 部 GNSS 天線和 1 部雷射掃描 ) 以及 7 套不同的軟件包來處理收集到的資料。


現有的人員、設備以及取得的經驗使測量中心未來能夠擴展到新的應用層面,例如逆向工程、文化遺產文件的匯編以及新型數據採集系統的使用,亦即移動式地面雷射掃描儀,一款結合全球導航衛星系統技術和慣性量測單元的儀器。


  • 使用徠卡 DNA03和LS15作水準測量監測地面/構築物/建築物之沉降

徠卡 DNA03 和 LS15 電子水準儀只需按一下按鈕便可量測出與水準尺(監測點)之距離及讀數,算出監測點的高程。無需人手記錄和計算。


測量結果不受地球曲率的影響。如使用銦鋼水準尺,每公里往返準確度可達到0.3mm。 ISO17123-2


電子水準儀設置在三角架上,讀取尺上條碼,經過運算後,水準尺的高程在水準儀以數位顯示。


電子水準儀簡化測量流程,減低實地測量中的人為誤差並提高準確度。


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經現場實地視察,決定安裝水準基準點和監測點的位置。


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銦鋼水準尺配以水準氣泡,利用腳架穩固地架在前後視,利用電子水準儀徠卡DNA03讀取尺上條碼,計算出兩者之高程差,從而獲得點位高程。水準儀與水準尺的距離建議小於50m。當測量地點位於道路、橋樑、機場,過大的震動會影響測量結果,出現較大誤差,此時應當暫停作業。


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精密水準尺的材質是銦鋼,其熱膨脹系數小,不受日常氣溫影響。配以水準氣泡確保尺垂直於地面,減小誤差。

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水準儀量測及計算出的數據會顯示在螢幕並且儲存在記憶卡或內置記憶體中,亦可透過傳輸線下載到電腦


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數據經過處理和比較後呈現在報告中。上圖顯示各點位的測量高程及差值。

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利用圖表顯示監測點在監測期間之垂直位移量。


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澳門國際機場南滑行道

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澳門國際機場停機坪

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澳門國際機場跑道


  • 使用徠卡TM30全站儀進行測量作業地面/結構/建築物之座標測量

全站儀過能夠利用固定參考站,及在可直視監測點的情況下測量水平、垂直角度及距離以得到座標。其水平角度準確度達0.5秒,距離準確度達毫米等級,能夠快速收集數據。


徠卡TM30全站儀專門用於監測應用,因為它可靠,且具有出色的準確度,在合符成本效益下監控重要結構的安全。使用全站儀監測要求點位穩定,耐用且可靠。採用適當的棱鏡類型以獲得最佳準確度。TM30受制於天氣條件、振蕩或其他外來因素。撇除設備因素,參考點亦受沉降和損壞影響。


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利用全站儀TM30對嘉樂庇總督大橋,友誼大橋和LECM  - 澳門土木工程實驗室進行位移測量。


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友誼大橋樁帽監測點設置方案。參考點和監測點經過細心選定,以便在互相通視的情況外,又能確保其穩定性和耐用性。


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使用徠卡TM30全站儀監測友誼大橋的橋墩和橋面的簡介。

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氹仔舊市區

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嘉樂庇總督大橋

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友誼大橋

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嘉樂庇總督大橋


  • 全球衛星導航系統測量 - 徠卡GS14 + CS10 /GS16 + CS20地面/結構/建築物 之座標測量

全球導航衛星系統(GNSS) 透過衛星訊號傳來的位置及時間資訊來計算座標。因為有多種衛星,如美國的全球定位衛星 (GPS)、中國的北斗衛星 (BeiDou) 、歐洲的伽利略衛星 (Galileo) 、印度的區域導航衛星IRNSS 等,在地面上的全球導航衛星系統接收器可以有效和智能地調整,並選擇最佳信號以提供最準確的位置。


連續運行參考站由澳門地圖繪製暨地籍局(DSCC)設置,分別於澳門半島、氹仔及路環設置“大炮台全球導航衛星系統參考站”(FOMO-2002)、“大潭山全球導航衛星系統參考站”(DSMG-2008)及 “路環最高全球導航衛星系統參考站” (COAL-2006)。


透過參考站不停產生實時動態定位 (RTK) 的修正數據,提高實時動態定位的精度,水平準確度8 – 10 mm,垂直準確度15 mm。但GNSS亦有其限制,在高樓大廈林立城市,由於透空不佳,會影響衛星信號的接收。


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導航衛星系統的軌道參數


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接收機接收衛星信號求得座標值

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衛星信號的接收與傳播


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地圖繪製暨地籍局(DSCC)於全澳設置的連續運行參考站(CORS)


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LECM 使用的天線型號-GS16和 GS14


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西灣大橋


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澳門國際機場南停機坪

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蓮花大橋

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嘉樂庇總督大橋

澳門堆填區

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嘉樂庇總督大橋










  • 雷射掃描儀 - 徠卡ScanStation C10


雷射掃描是對物件進行掃描和相關影像擷取的最佳選擇。在測量領域主要應用於斜坡、地形、建築物(如橋樑)和大廈外牆等的掃描和相關影像擷取。


雷射掃描在變形監測、計算角度偏差等方面提供了新功能。雷射描掃儀通過激光測距和高精準角度測量而計算測量點的三維座標。


隨著雷射描射儀技術,LECM進入應用於土木工程上的3D建模領域,亦即幾何監察和視覺檢查。


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雷射掃描儀在澳門土木工程實驗室的操作

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文化遺產的應用例子


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斜坡和其等高線的3D綜合模型

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量度大型建築物的傾斜角


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輕軌橋墩設計與建成後的模型比較


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澳門國際機場行李控制區內的點雲資料


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澳門輕軌

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澳門輕軌

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嘉樂庇總督大橋

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鄭家大屋


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