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摘 要：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。下面简要探讨一下工程测量工作的相关问题。
关键词：工程;测量；方法
中图分类号：P258 文献标识码：A 文章编号：
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。它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。从工程的角度审视，常见的工程有建筑工程、道路（含公路与铁路）工程港口工程、国土资源工程、水利工程、地下工程、电力工程以及海洋工程等。
1..工程测量的四个阶段
规划设计阶段的测量 主要是提供地形资料和配合地质勘探、水文测验进行测量。取得地形资料的方法有人工测图和航空测量两大类。人工测图是根据“由整体到局部”的原则，先在测区内建立平面控制网和高程控制网，再依据控制点对地物、地貌的特征点进行逐点测绘。它主要用于小范围的大比例尺成图。航空摄影测量是对地面进行空中摄影，取得像片信息，再据以测绘地形图。其应用范围日益广泛。由于测量仪器和软件系统的发展，可应用多功能的电子速测仪，迅速地取得地物、地貌特征点的三维坐标数据，将其输入制图系统自动绘图，使人工逐点测绘的方法日趋自动化。
施工兴建阶段的测量 主要任务是按照设计要求，在实地准确地标定出建筑物各部分的平面和高程位置，作为施工和安装的依据。一般先建立施工控制网，定出主轴线，然后根据现场情况，分别采用坐标法、交会法以及准直的方法对各个细部的平面位置进行放样，用水准或其他方法测设高程。应用激光技术建立可见的方向线或平面，使定线放样工作大为方便。还可用光电池将光能转变为电能，驱动控制设备，实现自动化定位。例如，在采用工具或盾构（一种施工机具）开挖地下坑道时，就已采用这种自动化的设备导向。应用陀螺经纬仪在地下坑道中测量方位角，为定向测量和控制地下导线测角误差的累积创造了条件，有利于提高相向开挖坑道的贯通精度。
运营管理阶段的测量 工程竣工后，为监视工程的状况，保证安全，需进行周期性的重复观测，即变形观测。有时在施工阶段就已进行这种观测。它的基本内容是观测垂直位移和水平位移，并对观测的成果进行整理和分析。这项测量工作的特点是精度要求高，速度要求快；为此除使用光学的和机械的测量方法（如精密水准测量、视准线法和引张线法）外，还可应用各种类型的传感器，将观测点的空间位移转变成电信号输出，自动地进行连续观测，以提高工效。根据多次观测结果，进行统计分析，可以对设计和施工质量作出鉴定，借以改进设计理论和施工方法;还可以判断建筑的物稳定性,预计将来的变形，为经营管理（或施工）提出建议。
2.工程测量中测量仪器的应用
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。电子经纬仪和全站仪的应用，是地面测量技术进步的重要标志之一。电子经纬仪具有自动记录、自动改正仪器轴系统差、自动归化计算、角度测量自动扫描、消除度盘分划误差和偏心差等优点。全站仪测量可以利用电子手簿把野外测量数据自动记录下来，通过接口传输到计算机，利用“人机交互”方式进行测量数据的自动数据处理和图形编辑，还可以把由微机控制的跟踪设备加到全站仪上，能对一系列目标自动测量，即所谓“测地机器人”或“电子平板”野外直接图形编辑，为测图和工程放样向数字化发展开辟了道路。激光水准仪、全自动数字水准仪、记录式精密补偿水准仪等仪器的出现，实现了在几何水准测量中自动安平、自动读数和记录、自动检核测量数据等功能，使几何水准测量向自动化、数字化方向迈进。激光准直仪和激光扫描仪在高层建筑施工和大面积混凝土施工中是必不可少的儀器。国产JDA系列多功能自动激光准直仪，具有6种自动保持精度的基准，可用于高层和高耸建筑的轴线测控；滑模测偏、测扭、水平测控；构筑物与设备安装放线控测；各类工程测平，变形观测等。陀螺经纬仪是用于矿山、隧道等工程测量的另一类主要的地面测量仪器，新一代的陀螺经纬仪是由微机控制，仪器自动、连续地观测陀螺的摇动并能补偿外部的干扰，观测时间短、精度高。
工程测量的数据处理方法
最小二乘法广泛应用于测量平差。最小二乘配置包括了平差、滤波和推估。附有限制条件的条件平差模型被称为概括平差模型，它是各种经典的和现代平差模型的统一模型。测量误差理论主要表现在对模型误差的研究上，主要包括：平差中函数模型误差、随机模型误差的鉴别或诊断；模型误差对参数估计的影响，对参数和残差统计性质的影响；病态方程与控制网及其观测方案的关系。由于变形监测网参考点稳定性检验的需要，导致了自由网平差和拟稳平差的出现和发展。观测值粗差的研究促进了控制网可靠性理论，以及变形监测网变形和观测值粗差的可区分性理论的研究和发展。针对观测值存在粗差的客观实际，出现了稳健估计(或称抗差估计)；针对法方程系数阵存在病态的可能，发展了有偏估计。与最小二乘估计相区别，稳健估计和有偏估计称为非最小二乘估计。 建立改正数向量与观测值真误差向量之间的函数关系，可对多个粗差同时进行定位和定值，这种方法已在通用平差软件包中得到算法实现和应用。方差和协方差分量估计实质上是精化平差的随机模型，过去一直仅停留在理论的研究上。实际中，要求对多种观测量进行综合处理，因此，方差分量估计已成为测量平差的必备内容了。目前，通用平差软件包中已增加了该功能，但还需要在测量规范中明确提出来。需要指出的是：许多测量作业单位喜欢采用附合导线进行逐级加密，主要依据目前规范中有关一、二、三级导线和图根导线的规定。无疑附合导线具有许多优点，但由于多余观测少，发现和抵抗粗差的能力较弱，不宜滥用。建立一个区域的控制，首级网点采用GPS测量，下面最好用一个等级的导线网作全面加密。从测量平差理论来看，全面布设的导线网具有更好的图形强度，精密较均匀，可靠性也较高。
综上所述，随着工程测量技术的发展实现了从1维、2维到3维、4维，从点信息到面信息获取，从静态到动态，从后处理到实时处理，从人眼观测操作到机器人自动寻标观测，从大型特种工程到人体测量工程，从高空到地面、地下以及水下，从人工量测到无接触遥测，从周期观测到持续测量，从毫米级测量精度到微米测量精度乃至纳米级测量精度。工程测量工作也越来越高效，也越来越重要
关键词：工程;测量；方法
中图分类号：P258 文献标识码：A 文章编号：
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。它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。从工程的角度审视，常见的工程有建筑工程、道路（含公路与铁路）工程港口工程、国土资源工程、水利工程、地下工程、电力工程以及海洋工程等。
1..工程测量的四个阶段
规划设计阶段的测量 主要是提供地形资料和配合地质勘探、水文测验进行测量。取得地形资料的方法有人工测图和航空测量两大类。人工测图是根据“由整体到局部”的原则，先在测区内建立平面控制网和高程控制网，再依据控制点对地物、地貌的特征点进行逐点测绘。它主要用于小范围的大比例尺成图。航空摄影测量是对地面进行空中摄影，取得像片信息，再据以测绘地形图。其应用范围日益广泛。由于测量仪器和软件系统的发展，可应用多功能的电子速测仪，迅速地取得地物、地貌特征点的三维坐标数据，将其输入制图系统自动绘图，使人工逐点测绘的方法日趋自动化。
施工兴建阶段的测量 主要任务是按照设计要求，在实地准确地标定出建筑物各部分的平面和高程位置，作为施工和安装的依据。一般先建立施工控制网，定出主轴线，然后根据现场情况，分别采用坐标法、交会法以及准直的方法对各个细部的平面位置进行放样，用水准或其他方法测设高程。应用激光技术建立可见的方向线或平面，使定线放样工作大为方便。还可用光电池将光能转变为电能，驱动控制设备，实现自动化定位。例如，在采用工具或盾构（一种施工机具）开挖地下坑道时，就已采用这种自动化的设备导向。应用陀螺经纬仪在地下坑道中测量方位角，为定向测量和控制地下导线测角误差的累积创造了条件，有利于提高相向开挖坑道的贯通精度。
运营管理阶段的测量 工程竣工后，为监视工程的状况，保证安全，需进行周期性的重复观测，即变形观测。有时在施工阶段就已进行这种观测。它的基本内容是观测垂直位移和水平位移，并对观测的成果进行整理和分析。这项测量工作的特点是精度要求高，速度要求快；为此除使用光学的和机械的测量方法（如精密水准测量、视准线法和引张线法）外，还可应用各种类型的传感器，将观测点的空间位移转变成电信号输出，自动地进行连续观测，以提高工效。根据多次观测结果，进行统计分析，可以对设计和施工质量作出鉴定，借以改进设计理论和施工方法;还可以判断建筑的物稳定性,预计将来的变形，为经营管理（或施工）提出建议。
2.工程测量中测量仪器的应用
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。电子经纬仪和全站仪的应用，是地面测量技术进步的重要标志之一。电子经纬仪具有自动记录、自动改正仪器轴系统差、自动归化计算、角度测量自动扫描、消除度盘分划误差和偏心差等优点。全站仪测量可以利用电子手簿把野外测量数据自动记录下来，通过接口传输到计算机，利用“人机交互”方式进行测量数据的自动数据处理和图形编辑，还可以把由微机控制的跟踪设备加到全站仪上，能对一系列目标自动测量，即所谓“测地机器人”或“电子平板”野外直接图形编辑，为测图和工程放样向数字化发展开辟了道路。激光水准仪、全自动数字水准仪、记录式精密补偿水准仪等仪器的出现，实现了在几何水准测量中自动安平、自动读数和记录、自动检核测量数据等功能，使几何水准测量向自动化、数字化方向迈进。激光准直仪和激光扫描仪在高层建筑施工和大面积混凝土施工中是必不可少的儀器。国产JDA系列多功能自动激光准直仪，具有6种自动保持精度的基准，可用于高层和高耸建筑的轴线测控；滑模测偏、测扭、水平测控；构筑物与设备安装放线控测；各类工程测平，变形观测等。陀螺经纬仪是用于矿山、隧道等工程测量的另一类主要的地面测量仪器，新一代的陀螺经纬仪是由微机控制，仪器自动、连续地观测陀螺的摇动并能补偿外部的干扰，观测时间短、精度高。
工程测量的数据处理方法
最小二乘法广泛应用于测量平差。最小二乘配置包括了平差、滤波和推估。附有限制条件的条件平差模型被称为概括平差模型，它是各种经典的和现代平差模型的统一模型。测量误差理论主要表现在对模型误差的研究上，主要包括：平差中函数模型误差、随机模型误差的鉴别或诊断；模型误差对参数估计的影响，对参数和残差统计性质的影响；病态方程与控制网及其观测方案的关系。由于变形监测网参考点稳定性检验的需要，导致了自由网平差和拟稳平差的出现和发展。观测值粗差的研究促进了控制网可靠性理论，以及变形监测网变形和观测值粗差的可区分性理论的研究和发展。针对观测值存在粗差的客观实际，出现了稳健估计(或称抗差估计)；针对法方程系数阵存在病态的可能，发展了有偏估计。与最小二乘估计相区别，稳健估计和有偏估计称为非最小二乘估计。 建立改正数向量与观测值真误差向量之间的函数关系，可对多个粗差同时进行定位和定值，这种方法已在通用平差软件包中得到算法实现和应用。方差和协方差分量估计实质上是精化平差的随机模型，过去一直仅停留在理论的研究上。实际中，要求对多种观测量进行综合处理，因此，方差分量估计已成为测量平差的必备内容了。目前，通用平差软件包中已增加了该功能，但还需要在测量规范中明确提出来。需要指出的是：许多测量作业单位喜欢采用附合导线进行逐级加密，主要依据目前规范中有关一、二、三级导线和图根导线的规定。无疑附合导线具有许多优点，但由于多余观测少，发现和抵抗粗差的能力较弱，不宜滥用。建立一个区域的控制，首级网点采用GPS测量，下面最好用一个等级的导线网作全面加密。从测量平差理论来看，全面布设的导线网具有更好的图形强度，精密较均匀，可靠性也较高。
综上所述，随着工程测量技术的发展实现了从1维、2维到3维、4维，从点信息到面信息获取，从静态到动态，从后处理到实时处理，从人眼观测操作到机器人自动寻标观测，从大型特种工程到人体测量工程，从高空到地面、地下以及水下，从人工量测到无接触遥测，从周期观测到持续测量，从毫米级测量精度到微米测量精度乃至纳米级测量精度。工程测量工作也越来越高效，也越来越重要