张学庄——测量仪器专家张学庄——中南大学教授

科学研究：

 

研究方向：

 

光电子测量仪器与系统的研究；亚毫米级精度测量机器人系统及其应用；自动陀螺快速定位定向系统；工业自动化检测仪器系统。

 

承担科研项目情况：

 

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科研成果：

 

1、BJC型变频式精密激光测距仪——国内第一台10千米小型精密激光测距仪，1977；

 

2、EFC系列光电测距仪频率校准仪——专利产品，1989年起装备国内绝大部分光电测距仪检测中心和测绘质检站，是我国完全不依赖国外的高精度计量仪器之一；

 

3、EFC-6光电测距仪频率自动测试系统——精度优于1E-9，解决极短调制光脉冲的高精度测频和现今各种光电测距仪的测频问题，是更新换代产品，正应用于计量与测绘质检部门；

 

4、光电测距仪室内检定技术——最先为国际ISO 17123.4测距仪检定标准认可，并写入新的国家光电测距仪检定规程附录A中；

 

5、GAOS陀螺经纬仪自动定向系统——1993年鉴定，国际先进水平；

 

6、AFS自动陀螺快速定位定向系统——将自动陀螺扩展到快速定位定向，测量效率极高，2004年9月鉴定为国际先进水平；

 

7、AGT-1高精度自动陀螺经纬仪——定向精度优于5秒，智能化程度高，2004年鉴定为国际先进；

 

8、亚毫米级精度自动测距系统——解决精度优于1E-6的基线与空中基线的量测问题；

 

9、SMDAMS亚毫米级精度变形监测机器人系统——解决以实时亚毫米级精度，从移动区外对多个目标，全自动测定空间点的三维坐标与移动问题。1977年在五强溪电站大坝完成现场实验，1988年鉴定为国际领先水平。2003年，用于张家界236米超高旅游观光电梯变形监测中；

 

10、JZ2000非整数频率高稳定石英晶体振荡器自动测试系统——合乎国家检定规程要求的高精度全自动测试系统，国际先进水平，1996年；

 

11、PDZ-1激光钢板平直度自动测量系统——2005年应用于宝钢；

 

12、2009年以“精度优于±5″的自动陀螺定向与亚毫米级精度机器人位移监测技术”获得国家技术发明二等奖。

 

发明专利：

 

1 一种集成寻北和寻南功能的陀螺经纬仪及其实现方法 张学庄 中南大学 2009-06-10

2 一种时基频率实时校准测频方法及其装置 张学庄; 朱建军; 张驰; 王爱公; 张艳祥; 简务人 中南大学 2009-05-27

3 可自校准通用电子计数器 张学庄 中南矿冶学院 1986-03-10

4 具有光电测时信号转换装置的陀螺经纬仪自动定向系统 丁作仁; 张学庄 中国有色金属工业23冶第三工程公司; 中南工业大学 1995-07-19

5 一种亚毫米级精度位移自动监测系统 张学庄; 王爱公; 张驰; 简务人; 张艳祥 中南工业大学 2001-05-02

 

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论文专著：

 

著作两本，发表论文50多篇。

 

出版专著：

 

 

1、《电子仪器与测量原理》 人民邮电出版社 1988

 

2、《电子测量与仪器》 湖南科技出版社 1994

 

 

发表论文：

1 21世纪是广泛采用测量机器人的时代 张学庄 2000年全国测绘仪器综合学术年会论文集 2000-07-01

2 基于UML空间建模和SQL3的空间数据访问方法 陈永刚; 杨晓弘; 张潇; 刘文剑; 张学庄 当代矿山地质地球物理新进展 2004-06-30

3 提高陀螺经纬仪定向效率的方法 张学庄 测绘工程 2006-02-25

4 ABS传感器模型及多传感器信息融合在车辆定位中的应用 张满生; 张学庄 传感技术学报 2006-02-28

5 WKBCI装置电力电容器欠压保护动作电压异常的新解决方案 朱陶业; 张学庄; 郭有贵 继电器 2006-07-16

6 提高时间序列气象适应性的短期电力负荷预测算法 朱陶业; 李应求; 张颖; 张学庄; 何朝阳 中国电机工程学报 2006-08-15

7 国产高精度自动陀螺经纬仪定向效率探讨 秦长利; 张学庄 都市快轨交通 2007-02-18

8 GPS接收机内噪声水平的评价与检测方法 戴水财; 朱建军; 张学庄; 唐利民 北京测绘 2007-03-25

9 边坡稳定性自动监测系统 刘小生; 张学庄; 王爱公 煤炭学报 2007-05-15

10 大气折射的映射函数与神经网络拟合比较分析 朱陶业; 朱建军; 张学庄; 郭云开 测绘学报 2007-08-15

11 样本预处理提高大气折光神经网络建模效率的研究 朱陶业; 朱建军; 张学庄 工程勘察 2007-12-01

12 GPS接收机内噪声水平的评价与检测方法 戴水财; 朱建军; 张学庄; 唐利民 测绘科学 2007-09-20

13 卡尔曼滤波器及其工程应用 张满生; 张学庄 计算技术与自动化 2008-03-15

14 掌上电脑用于自动陀螺经纬仪测时的误差研究 陈保平; 张学庄 测绘通报 2003-07-25

15 张力测控系统及其在瓦楞纸生产线上的应用 张满生; 刘苗生; 张学庄 仪表技术与传感器 2003-11-25

16 新型GPS动态定位自适应卡尔曼滤波方法 张满生; 张学庄; 陈保平; 许中华 中南工业大学学报(自然科学版) 2003-10-30

17 对WKBCI型装置跳闸控制电路拒动的研究及改进 朱陶业; 张学庄; 杨维东 继电器 2005-10-15

18 变形观测与高精度测量机器人系统 贺跃光; 张学庄; 刘宝琛 中国锰业 2003-03-30

19 GPS与网络教室 张学庄; 戴水财 矿山测量 2004-06-30

20 一种GPS天线相位中心偏移量的测定与计算方法 戴水财; 刘庆元; 张学庄; 王潜心 矿山测量 2005-03-30

21 光电测距仪的乘常数问题 张学庄 武汉大学学报(信息科学版) 2002-12-25

22 GPS精密定位数据分析和大气建模回顾与展望 张满生; 张学庄 株洲工学院学报 2002-12-30

23 基于V9I的空间关系映射与操作 赵仁亮; 陈军; 李志林; 张学庄 武汉测绘科技大学学报 2000-08-25

24 高精度大坝水位库容自动测量与管理系统的研制 王艳慧; 张学庄 工程勘察 2001-07-22

25 空中基线标定与量测 吴原华; 张学庄 测绘学报 2002-12-30

26 保证调制频率精度的一种方法——在相位式精密激光测距仪中采用电子计数式频率计 张学庄; 严学礼 中南矿冶学院学报 1978-05-01

27 提高仪器He-Ne激光器工作可靠性的措施 张学庄 应用激光 1982-06-30

28 测量机器人系统在五强溪大坝的应用 张学庄; 王爱公; 张驰; 柯天河; 罗德祁; 田大贵; 邝定清; 简务人 大坝观测与土工测试 1999-06-30

29 野外高精度测距中气象元素的现场改正 李朝奎; 朱建军; 张学庄 地矿测绘 1999-09-30

30 基于表面剖分的3DCM空间数据模型研究 孙敏; 陈军; 张学庄 测绘学报 2000-08-25

31 MapInfo与VB数据共享的实现 王艳慧; 曹红杰; 张学庄 北京测绘 2000-06-25

32 VB动态链接库(DLL)在自动化测距系统中的实现 吴原华; 张学庄; 王爱公 地矿测绘 2000-09-30

33 高精度水位测量的探讨 王艳慧; 曹红杰; 张学庄 地矿测绘 2000-12-30

34 周日观测下动态目标测量数据的实时处理 李朝奎; 傅明; 张学庄 矿产与地质 2000-02-01

35 MapInfo与VB数据共享的实现 曹红杰; 王艳慧; 张学庄 矿山测量 2000-08-30

36 基于VB的AutoCAD二次开发 王艳慧; 曹红杰; 张学庄 四川测绘 2000-09-25

37 MapInfo与VB数据共享的实现 曹红杰; 王艳慧; 张学庄 地矿测绘 2001-06-25

38 光电测距仪全室内检定技术已经成熟 张学庄 冶金测绘 1994-02-15

39 光电测距仪精测尺频率校准方法与仪器的研究 张学庄; 简务人; 张冰华 四川测绘 1994-03-25

40 单波测距精度优于10~（－6）的研究 张学庄; 王爱公; 张驰 中南工业大学学报 1995-12-30

41 光电测距仪检测的重要性应当重新认识 张学庄 测绘科技动态 1995-03-10

42 单波高精度测距系统的研究 张学庄; 王爱公; 张驰 测绘学报 1996-08-25

43 自动高精度大坝变形监测系统 张学庄; 王爱公; 张驰 大坝观测与土工测试 1996-08-30

44 自动高精度测距系统 张学庄; 张驰 地壳形变与地震 1996-02-29

45 基于WINDOWS下的测距仪检测数据管理系统的研制 王爱公; 张学庄; 刘小生 测绘通报 1997-07-25

46 利用温度和距离观测值探测大气中性条件获取高精度EDM成果 李为民; 孙敏; 张学庄 测绘通报 1997-08-25

47 边(滑)坡安全自动监测系统 王爱公; 张学庄; 刘小生 中南工业大学学报 1997-08-30

48 露天矿边坡稳定性监测系统的方案设计 刘兴权; 张学庄; 向南平; 黄克宽; 邱加康; 张骥飞 矿山测量 1997-06-30

49 测距仪室内检测信息系统──用VB建立数据库管理系统 王爱公; 赵仁亮; 张学庄 四川测绘 1997-03-25

50 矿山边坡自动监测系统的研究 王爱公; 刘小生; 张学庄 工程勘察 1998-09-22

51 全站仪与微机间的数据通讯程序设计 王爱公; 刘小生; 张学庄 北京测绘 1998-03-25

52 陀螺马达转速稳定性对陀螺定向影响的探讨 刘小生; 张学庄 四川测绘 1998-11-15

53 自动周日观测与高精度测距实验 张学庄; 朱星火; 林付 测绘科技通讯 1994-06-15

54 光电测距仪量值传递的参数与设备 张学庄 2000年全国测绘仪器综合学术年会论文集 2000-07-01

 

荣誉奖励：

 

1、1985年被授予湖南省劳动模范、全国优秀科技工作者和五一劳动奖章。

 

2、2005年获湖南省科技进步一等奖，教育部自然科学一等奖，国家测绘局科技进步二等奖各一项。

 

3、2009年国家技术发明二等奖获得者。

 

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媒体报道：

 

风雨四十载漫漫测绘路

——记国家科学技术发明二等奖项目主持张学庄教授

 

几十载风雨沧桑，薪火相传，步履铿锵；几十载春华秋实，滋兰树蕙，桃李芬芳。这是我校信息物理工程学院测绘与国土信息工程系博士生导师张学庄教授的真实写照。

自1963年毕业于中南矿冶学院矿山测量专业以来，他留校任教至今。在40多年的教学科研工作中，他致力于测绘仪器和检测技术的研究与发展，亲自动手研制出多部具国际先进甚至领先水平的高精度仪器。借助这些仪器，他在高精度测距、高精度定向、定位与变形监测技术与仪器的研究和应用方面做了很多开创性的工作。

潜心研究测绘领域BJC-1精密激光测距仪、EFC系列光电测距仪频率校准仪、DZ2000高稳定石英晶体振荡器自动测量系统、SMDAMS亚毫米级精度变形监测机器人系统、EFC-6光电测距仪频率自动测试系统、AGT-1高精度自动陀螺经纬仪、AFS-1自动陀螺经纬仪快速定位定向系统及PZD-1激光钢板平直度自动测量系统……张教授倾其一生，躬耕于测绘王国，用心血和汗水将科研之花浇灌。这些仪器或仪器系统的研制，为国家、为社会做出了巨大贡献，也为学校争光添彩。

他曾在70年代电子元器件不能进口的条件下，用变频—数字测频方式成功地解决了调制频率的精度问题，研制出误差为（±10mm+1mm/Km*D）的小型10Km变频式精密激光测距仪，先后有8台仪器投入测绘生产使用。这种仪器的设计当时在国际上尚属首创。

80年代初，测距仪开始大进口，他转向测距仪检测技术和检测仪器的研究。1985年他正式组建了中南工业大学光电测距仪检测中心，继续开展对红外测距仪的室内检测和研究，1990年中心成为我国最早取得国家技术监督局计量认证证书的两个光电测距仪检测中心之一。1985年，他研制出GP-1可自校准高精度频率计，并取得了国家发明专利授权。

90年代，他研制出由计算机控制的高精度测距、测频、测温、测压等仪器构成的亚毫米级精度自动测距系统。2001年又研制出具有国际领先水平的EFC-6光电测距仪频率自动测试系统，并在计量与测绘质检部门推广应用。2004年3月，张教授长期研究与推行的室内检测法作为推荐采用的检定方法，正式列入我国新颁布的JJG703-2003光电测距仪检定规程附录A中，与国际接轨。

除此之外，他还涉足高精度计量仪器领域，研制出高稳定石英晶体振荡器自动测量系统；同时，他在工业测量自动化仪器领域进行尝试，研制出具有自主知识产权的高精度激光钢板平直度自动测量系统，已经在大型冷扎钢板厂使用。它为提高生产效率，提高产品质量，在厂家与用户间建立统一的质量标准、检定方法与仪器做出了贡献。

默默耕耘成就辉煌1月11日上午，张学庄教授及其团队的科研成果“精度优于±5″的自动陀螺定向与亚毫米级精度机器人位移监测技术”荣获2009年国家技术发明二等奖。

据张教授介绍，精度优于±5″的陀螺定向技术与自动陀螺经纬仪是城市地铁、各种大型地下工程、长大隧道、海底隧道等贯通的技术保障，也有潜在的军事用途。亚毫米级精度测距与机器人位移监测技术则是保证现代精密工程、大坝、桥梁、边坡安全和抗灾防灾的关键技术。单波亚毫米精度测距是国际难题,国际测量师联合会（FIG）曾在官方的决议中明确表示：“单波测距不可能达到亚毫米级精度”。

经过张教授及其项目组30余年的深入研究，团队成员成功攻克了精度优于±5″的自动陀螺定向技术，打破了西方禁运；掌握了单波亚毫米精度测距技术，解决了一项世界性难题；实现了实时亚毫米精度机器人变形监测，将世界上以实时亚毫米级精度机器人变形监测的测程从100m提高到1000m以上，大大提高安全监测的范围与有效性，极有利于尽早发现微小异常变形及其规律，将可能发生的灾难扼杀在萌芽状态。尤其在洪水期间，该系统实时提供的精确水位变化与大坝安全状况，给各级领导在抗洪期间对大坝是继续蓄水还是泄洪进行决策有极大的参考价值。潜在的社会经济效益巨大。

该获奖项目包含众多核心技术内容，取得了4项发明专利和3项软件著作权，十多年来，此发明的130多套各种仪器在测绘、地铁、安全监测等精密工程上广泛应用，如8套AGT-1高精度陀螺经纬仪或全能仪在北京、天津、广州、深圳、中航、中铁隧道等勘测设计研究单位在全国地铁与南水北调等工程中应用，还为香港理工大学教学设备招标选用；EFC系列光电测距仪频率校准仪已经应用于我国内地90%以上的省、市测绘仪器质量检定站、计量测试研究院所等，成为我国少数完全不依赖国外的高精度计量仪器之一；SMDAMS亚毫米级精度机器人变形监测系统2003年起，为张家界百龙天梯的重新开业、安全和数座大桥的监测做出了贡献。

心怀感恩关爱后学1982年以来，张教授获省、部级科技进步3等奖4项，1985年被授予省劳动模范、全国优秀科技工作者和五一劳动奖章，2005年获省科技进步一等奖、教育部自然科学一等奖、国家测绘局科技进步二等奖各一项。

面对这些荣誉，张教授充满了感恩之心：“国家大力提倡科技创新，这是我们自立于世界民族之林的关键。处在这样的大背景下，我们的研究才能顺利进行，我很感谢国家的政策；从学校党政领导到科技处、院系的领导，都给了我们大力的支持和帮助；几十年来，教研室的同事、研究生们，以及长期协作单位长沙市莱塞光电子技术研究所的工程技术人员都为本项目付出了辛勤的劳动。我衷心感谢他们！我在网上看到，我校得到的国家技术发明奖总数在我国高校中排名第四。我感到高兴和自豪！”

张教授对后起之秀呵护备至并寄予厚望：“现在我们测绘专业是一级学科博士点，但还不是国家重点学科，我希望这次的国家奖项能够对我们明年申请国家重点学科增加点砝码。因为若能成为重点学科，每年都有经费支撑，有利于学科发展和年轻人的科研工作，迅速成长。 现代科学仪器，在一定程度上反映了国家的科技水平。我国在一些顶尖测绘仪器上与国外有很大的差距。我希望能有一批对测绘仪器感兴趣的青年，努力学习，感想敢干，勇于创新，理论结合实际，亲自动手，反复实践，掌握核心技术、为国家多作贡献。”

 

来源：《中南大学校报》2010年第352期