工程测量的发展趋势与应用

摘要：工程测量的发展是相关技术推动和应用需求牵引共同作用的结果。工程测量不只是一项技术，更重要的是一种服务。单纯的技术发展将会遇到挑战，如何面向用户，为用户提供所需的服务将决定工程测量的未来命运。从应用的角度讨论工程测量的发展需求，提出了若干建议。

关键词：工程测量；发展现状；发展趋势；GPS测量应用

中图分类号：E271文献标识码： A

一、工程测量目前的发展状况

工程测量的发展与现实的测量仪器、技术和工程有着密切的关系。有了新型仪器，如何尽快应用到实际工程中；反过来，有了新的工程，如何开发新的测量仪器、研究新的测量技术与方法，来满足新工程的特殊要求。如此反复，推动着工程测量的向前发展。通过本次大会报告及交流，我们认为，目前工程测量的发展主要集中在以下几个方面。

1.1 传感器的研究、应用与集成

传感器是一个非常广义的概念，可泛指各种能自动化、高精度地采集数据的设备。GPS接收机、马达驱动的全站仪、CCD 数码相机以及工程岩土位移伸缩计等都属于传感器。当今，高精度和实时性是保证结构复杂的大型工程安全施工和运营的重要保障。这就要求不同知识和专业领域的科技人员的共同合作，较全面地了解和掌握工程的安全状态，以综合分析建筑物的实时状态。因此，也就需要充分利用传感器的自动化和高精度的特点，来实现数据的自动采集、传输、处理和表达。这种需求极大地促进了各种传感器的研发，并在各种工程中广泛应用。

1.2 激光扫描仪的研究与应用

激光扫描仪是近几年出现的一种新型的传感器，也是这些年来各种有关测量大会上讨论的热点之一。激光扫描仪的突出优点是不需要反射合作目标，速度快、精度高，主要用于快速、精确地测定物体的表面形状，尤其适合于形状和结构特别复杂的对象，如工业设备测定、古迹建筑等。在工业测量、古迹文物保护、土木工程文档和变形监测等方面都得到广泛的应用。目前对其研究的重点集中在两个方面：一是测量精度的研究，包括距离测量精度、角度测量精度、物体表面影响和同名点的匹配精度等；二是具体的实际应用，如建筑物文档的制作，工厂复杂管道维模型建立，工程施工和竣工的形状资料等。另外用远程激光扫描仪对雪崩的变形监测也是一个值得注意的方向。

1.3 变形监测

变形监测的自动化是目前变形监测手段的重要话题。一个变形监测系统应该是一个测量传感器和“非测量”传感器组成的联合自动化系统。就目前的监测手段而言，极大部分还是以GPS、马达驱动的全站仪和数字水准仪为主体。这是因为这几种方法设站灵活、成本低、易自动化，且在大部分情况下都能满足变形测量的要求。同时，为弥补其不足，流体静力水准、倾斜测量仪、温度传感器、风力传感器、光纤位移传感器、交通流量测量传感器、振动测量传感器等的应用也越来越广泛，以满足具体工程的特殊要求和便于全面地变形分析。测量数据的无线远程实时传输技术也属于这类问题。

二、工程建设场地现状测绘

工程建设场地现状测绘包括两种情形，一是工程规划、勘察设计阶段的测绘，另一则为工程竣工后的测绘。两者在技术手段上没有明显区别，通常都是应用数字测图技术测绘数字线划图（DLG），并根据需要采集生成数字高程模型（DEM）。对于大型工程建设场地，还可以利用遥感影像数据制作数字正射影像图（DOM）。在工程规划阶段，可以使用国家基本比例尺地形图件，其形式除 DLG，DOM 和DEM 外，还有数字栅格图（DRG）。在各种工程测量数字测图技术中，基于全站仪

的数字测图被广泛应用。全站仪的问世是现代地面测量技术发展的里程碑之一，它使野外数据采集方法发生了根本变化。目前国内基于全站仪的测图系统主要有 两种类型，一是全站仪采集数据，利用电子手簿自动或人工记录数据，再传输到成图系统中经处理生成数字图；另一是全站仪与便携式计算机或PDA（个人数据助理）组合，在数据采集的同时实时生成数字图，实现“所见即所测、所见即所得”。数字测图系统除具有基本的数据编辑加工、图形分层、符号配置等功能外，有些还具备属性数据录入与挂接、由离散点构建不规则三角网（TIN）进而生成等高线、影像数据集成与叠加和进行不同数据格式转换等功能。目前一些野外数字测图系统已经成为 GIS系统的一个前端子系统。但基于全站仪的测图系统仍然存在着作业方式不够灵活方便、总体作业效率较低等问题。

三、工程测量领域 GPS 测量技术的应用

近年来，GPS 系统（全球定位系统）被迅速推向工程测量领域，即依托 GPS 系统来获取各种高精度的技术参数，比如三维速度、三维坐标、时间信息等。工程测量主要应用到 GPS 测量技术的动态功能以及静态功能：动态功能是指借助卫星系统，从地面实地放样出已知的三维坐标电位；静态功能是指根据已知卫星信息，获取地面目标点的三维坐标。实践表明，此项测量技术的应用具有精准度高、工作效率高的优点。本章节主要结合 GPS RTK 测量技术的有关内容，浅析公路勘测领域 GPS 测量技术的应用。

3.1 控制测量

实践表明，采用 GPS 静态测量的方法建立控制网极具精密性，同时对大型建筑物的控制测量也尽量采用静态测量的方法，比如隧道、特大桥梁、互通式立

交等，然而对普通公路工程的控制测量最好选用 GPS 动态测量，以实时获取定位精度，注意待点位精度达到既定要求后，应随即停止观测，如此提升控制测量的效率，此外GPS 测量过程测站间无需通视，因此测量操作相当简单。若对道路的设计线路进行控制测量，那么所选的数据链方案必须适宜，以提高长边静态测量过程 RTK 的测量效果，注意若边长跃20km，那么对流动站进行 15~30min 的观测，便可知晓基线解逐步呈稳定状态；若基线解稳定状态的持续时间10min，此时应结合实际情况，判断测量工作是否继续推进。

3.2 大比例尺地图绘制

多数高等级公路选线选用大比例尺带状地形图，比如 1:1000 或者 1:2000。众所周知，传统的测图方法往往表现出速度慢、工作量大、花费时间长的特点，而采用实时 GPS 动态测量却能够有效规避上述缺点，即沿线各碎部点位置分别停留 1~2min，便可获取

对应点的高程以及坐标，此时再对点的属性信息以及特征编码进行输入处理，便可获取带状碎部点的数据，而最后仅需借助绘图软件成图。实践表明，上述方法具有采集速度快的优点，因此对降低测图难度非常有利。

3.3 道路中线放样

从大比例尺带状地图定线以后，设计人员需从地面标定出公路中线。若采用 GPS 实时测量来实现此操作，设计人员仅需把中桩点坐标输入 GPS电子手簿，此时放样点的点位便会被系统软件自动定出来。各点要求被独立完成测量，因此累计误差难以产生，如此便可确保各点的放样精度相当。众所周知，道路路线包括缓和曲线、直线、圆曲线三部分，因此道路中线放样过程，应该依次输入各主控点桩号、起终点的方位角、缓和曲线距离、直线段距离、圆曲线半径，外加 GPS 电子手薄能够完成所有工作，如此便可降低放样操作的难度，实践表明，上述方法具有简单实用的优点，同时若各曲线段或者直线段间需要加桩，仅需输入目标点的桩号即可。

参考文献：

[1] 李向明.我国工程测量技术的发展现状与创新.科技咨询导报.2007

[2] .工程测量的发展与需求.测绘通报.2013

[3] 周高华.工程测量的发展与技术分析.科园月刊.2008