工程測量研究現狀與發展探討

岳建平，方 露

(1.河海大學地球科學與工程學院，江蘇南京210098;2.揚州環境資源職業技術學院資源科學系，江蘇揚州225127)

工程測量研究現狀與發展探討

岳建平1，方 露2

(1.河海大學地球科學與工程學院，江蘇南京210098;2.揚州環境資源職業技術學院資源科學系，江蘇揚州225127)

總結現代工程測量的主要研究成果，分析該研究領域存在的主要問題，探討該領域的主要方向和技術增長點。

工程測量;研究現狀;發展方向;技術增長點

一、引 言

工程測量是與建設工程密切聯系的應用型學科，是由測量學、大地測量學、攝影測量學等學科派生并發展起來的專業學科，為國民經濟的建設和發展起著重要的技術服務作用。前幾年，教育部根據形勢發展的需要，對測繪類專業進行了調整，將工程測量、大地測量、攝影測量的本科專業合并為測繪工程專業，以滿足提高學生綜合適應能力的需要。雖然工程測量本科專業不復存在，但工程測量工作仍然是測繪行業不可或缺的重要工作，也是測繪行業中畢業生需求量最大的技術工種之一，該領域的研究和發展一直是測繪工作者關注的重點。

然而，工程測量在工程建設中的重要性與之受到的關注程度很不相稱，大部分的測繪工程研究人員把目光投向了GIS、遙感等高新技術研究領域，致使傳統的工程測量研究領域研究人員缺少，發展緩慢。如何改變目前的不利狀況，加快前進步伐，提高研究水平和學術地位，是當前廣大工程測量研究技術人員面對的一個重要問題。本文根據工程測量的特點和要求，在當前測繪理論和技術的基礎上，探討工程測量今后的發展方向，以及可能的技術增長點。

二、主要研究成果

工程測量學科在近半個多世紀的發展中，取得了顯著的成果。該學科依托大地測量、攝影測量等相關學科的理論和技術，在大量的工程建設實踐中，總結成功的經驗，逐步形成和發展成為具有完整理論體系和鮮明工程應用特色的學科，其主要成就有如下幾個方面:

1)基礎理論研究。工程測量的主要工作包括施工放樣和變形監測。在施工測量中，建立滿足實際工作需要的施工控制網是一個重要的研究內容，在這方面，形成了控制網優化設計理論、控制網可靠性分析、控制網靈敏度分析和控制網平差處理等完善的理論體系;同時，根據施工測量的特殊需要，采用特殊投影面和自由投影帶等方法，有效地減小了控制網的投影變形，使放樣結果的準確性和精確性得到更好的保障。在變形監測中，變形監測系統的設計理論和方法得到完善和提高，在此基礎上，變形監測的內容更加全面，變形分析的理論和安全評判方法的研究取得了豐碩成果，從而形成了較為完善的安全監控理論體系。目前，人工智能技術、專家系統方法，以及神經網絡、遺傳算法等新的數學方法也在不斷地提高和完善著安全監測的理論體系。精密工程測量作為工程測量的一個研究方向也取得了不少的成就，如用于大型粒子加速器施工測量的控制網建立理論，由于其不但精度要求高，而且有特殊的計算要求，從而形成了獨特的計算方法;另外，由于大型天線、大型船舶等工業產品建造的需要，形成了適合于小范圍高精度測量的工業測量理論體系，其主要特點是范圍小、精度高、測量點密集，對測量數據后續處理有特殊要求，從而形成了一整套的工業測量理論和方法。其中，數字建模和造型技術以及三維可視化分析技術是其重要的應用技術。

2)儀器設備的發展。工程測量儀器改進的典型代表當屬全站儀、電子水準儀和GPS，這些儀器的應用不但降低了勞動強度，提高了生產效率，而且改變了生產作業方法，提高了測繪產品的質量，同時對作業人員的操作技能要求也有所降低。近年來，測量機器人在變形監測和精密工程測量中得到廣泛的應用，三維激光掃描儀在工程測量中的應用研究得到一定的進展，該設備可用于變形監測、地形測量和古建筑修復測繪等。

3)生產技術的改進。生產技術的改進與儀器設備的發展密不可分。傳統的白紙測圖技術被全站儀數字化測圖技術所代替;控制網的建立由原來的經緯儀三角網技術轉變為全站儀或GPS觀測的建網技術;施工放樣由原來的經緯儀加鋼尺改進為全站儀坐標法放樣和GPS RTK實時放樣;變形監測也由原來的經緯儀交會和水準測量改進為測量機器人、GPS以及各種傳感器的自動化測量模式，在測量實時性、精確性、同步性等方面都得到了明顯的提高。

三、存在的主要問題

雖然工程測量學科在理論和技術方面都得到了較大的發展，但存在的問題仍很明顯，主要問題如下:

1)數據獲取方法沒有優勢。雖然GPS和全站儀等儀器設備在一定程度上減低了勞動強度，提高了生產效率，但這只是部分的改進，并沒有從根本上將測繪工作者從繁重的野外工作中解放出來，為了獲取數據，測繪工作者必須親臨現場采集數據。相對于工程測量領域，其他專業(如GIS、遙感等)在數據采集技術方面有明顯的優勢，它們大多采用衛星、雷達等高科技的傳感技術，自動獲取所需要的數據資料，大大降低了研究人員的勞動強度，其信息的內容也更加豐富和全面。

2)生產技術傳統單一。在生產技術方面，傳統的工程測量技術和方法并沒有得到革命性的改進，如大比例尺地形圖由于測量精度要求高，其測繪主要采用全站儀全野外數字化測圖，而在其他領域，可采用遙感圖像、衛星像片、航空攝影像片和三維點云等自動生成各種比例的專題地圖;在施工放樣中，仍需采用全站儀或GPS逐點在現場測設點位;在變形監測中，監測點的位移大多采用傳統方法獲得，且基本是按點測量，分辨率較低，在其他領域，可采用合成孔徑雷達等技術進行監測，自動獲取數據，且分辨率高。

3)理論方法發展緩慢。最小二乘法是工程測量領域傳統的數據處理理論和方法，雖然近年來有一些新的理論方法得到研究和應用，但生產實踐中最小二乘法仍然是最主要的實用方法，新的理論方法在實踐中的應用并沒有得到普及應用，這一方面說明新的理論方法較少，同時也說明了新理論和技術不夠完善，還有待提高。

四、發展趨勢

工程測量理論和技術的發展與工程建設的需求密切相關，因此，其發展規律應遵循國民經濟建設的發展規律，其趨勢也應和國民經濟發展的趨勢相一致。根據工程測量技術的現狀和我國經濟建設的發展趨勢，筆者認為下列幾個方面將是未來發展的重點。

1)測量技術將從數字化向信息化發展。目前的工程測量工作大多實現了數字化，如數字化測圖，采用全站儀或GPS實現數字化放樣，變形監測也采用數字化的數據采集和自動化的數據處理，但這僅是單一工作的數字化或一體化;如水準測量可采用電子手簿進行記錄，再將記錄結果傳輸到計算機進行數據處理，但處理結果被其他測繪工作直接自動利用就很困難，原因是數據格式等的不一致，需要手工進一步加工處理成所需要的格式。數字化測繪僅是信息化測繪的基本要求，信息化測繪還要求一個完整的技術標準體系，以實現數據的共享。如在勘測設計階段，測繪工作者為設計部門提供地形圖，設計人員在此基礎上進行工程建筑物等的設計工作，然后，再將設計結果交施工單位進行施工建設，這時施工測量作業人員已經很難拿到滿足施工放樣要求的圖紙了，這種獨立化生產模式使數據不能共享，生產效率也受到影響。為此，施工測量須提出符合施工放樣要求的技術標準，以直接利用設計結果。信息化測繪應貫穿工程建設的全過程，為此，需要勘測、設計、施工、管理等各部門相互協調、共同研究。

2)高新技術的綜合應用。在相關的許多學科中，高新技術被廣泛采用，從而也促使了該學科的進一步發展，而在工程測量領域，這些技術的應用相對較少，其原因當然與工程測量的特殊要求有一定的關系，也與該領域研究人員的缺乏相關，因此，在未來的幾年中，如何將遙感技術、激光雷達技術、衛星測高技術等高新的衛星對地觀測技術應用于工程測量，并在此基礎上緊跟科技發展的形勢，根據工程測量的特點和要求，進一步發展新興技術在工程測量中的應用，是研究工作的一個重要內容，也是工程測量的重要技術增長點。

3)針對新型工程研究相應的理論和方法。由于工程測量理論和技術與建設工程的類型和特點有關，不同類型的工程其測量的要求和方法也不盡相同。我國當今正處在基礎工程建設的高速發展時期，不同類型的工程對測繪技術提出了不同要求，因此，施工測量技術也應根據工程的具體變化進行相應的調整和發展。例如，傳統施工控制網的特點是范圍小、精度高，采用特殊的投影面，在當前高速公路、高速鐵路建設中，這種特征將不復存在，因此，針對這類超長距離的線型工程，如何建立既滿足整體精度要求，又符合局部特殊要求的施工控制網將成為新的研究內容。

4)服務范圍的進一步拓展。傳統的工程測量理論和技術主要是針對土木工程建設的，由于我國國民經濟的飛速發展，特別是制造業的崛起和發展，許多新興的行業對測繪技術也提出了相應的要求，例如，在船舶建造行業，我國每年的船舶建造總噸位位居世界前列，但建造中所采用的測控技術仍是最原始的基本方法，因此，該行業迫切需要符合船舶建造特點和要求的測控理論和技術，以滿足數字化造船的要求。

五、結束語

任何一個學科的發展都要經過產生、提高和完善等階段，在每一個階段的發展過程中，都需要長期的積淀，以積累邁向新的更高階段的能量。工程測量學科曾經有著相當輝煌的歷史，目前的沉寂只是為了達到更高層次的蓄勢，相信在不遠的將來，在廣大測繪工作者的共同努力下，工程測量學科會得到一個快速的發展。

［1］張正祿.工程測量學［M］.武漢:武漢大學出版社，2005.

［2］李青岳.工程測量學［M］.北京:測繪出版社，1995.

［3］岳建平，田林亞.變形監測技術與應用［M］.北京:國防工業出版社，2006.

［4］陳永奇，等.變形監測分析與預報［M］.北京:測繪出版社，1998.

Research Status and Development Discussion for Engineering Surveying

YUE Jianping，FANG Lu

0494-0911(2011)03-0020-02

P25

B

2010-02-25

岳建平(1963—)，男，江蘇溧陽人，教授、博士生導師，主要從事精密工程測量及變形監測的教學和研究工作。