工程测量学的发展探析

摘要： 本文对工程测量学进行了定义，指出了该学科的地位及研究应用领域，阐述了工程测量学领域通用和专用仪器的发展。结合科研和开发实践，简单介绍了地面控制与施工测量工程内外业数据处理一体化自动化系统―――科傻系统。最后展望了 21 世纪工程测量学若干发展方向。

关键词： 测量学;工程测量;测量机器人

1 学科地位和研究应用领域

1.1 学科定义工程测量学是研究地球空间（地面、地下、水下、空中）中具体几何实体的测量描绘和抽象几何实体的测设实现的理论方法和技术的一门应用性学科。它主要以建筑工程、机器和设备为研究服务对象。

1.2 学科地位测绘科学和技术（或称测绘学）是一门具有悠久历史和现展的一级学科。总的来说，整个学科的二级学科应作如下划分：

①大地测量学（包括天文、几何、物理、卫星和海洋大地测量）;

②工程测量学（含近景摄影测量和矿山测量）;

③航空摄影测量与遥感学;

④地图制图学;

⑤不动产地籍与土地整理。

1.3 研究应用领域工程测量遍布我国国民经济建设的各个方面，按照工程建设的对象可分为：建筑工程测量、水利工程测量、桥梁工程测量、矿山测量、军事工程测量等;按照工作顺序可分为：勘测设计阶段的工程测量;施工过程中的工程测量和竣工结束后的工程测量这三个阶段。

工程测量在不同的建筑工程施工阶段有着不同的职责，它是工程建设中最基本的工作之一，它为建筑工程的其他相关工作提供服务，同时也是保障施工建筑工程质量的最基本工作。由于工程测量学的研究应用领域非常广泛，很多的学者就工程测量的某一行业进行著书立说的比较常见，而全面涉及工程测量学理论、技术、方法和实际应用的现代专著或教材则尚未出现。

工程测量学的研究领域既有相对的固定性，又是不断发展变化的。笔者认为，工程测量学主要包括以工程建筑为对象的工程测量和以设备与机器安装为对象的工业测量两大部分。在学科上可划分为普通工程测量和精密工程测量。工程测量学的主要任务是为各种工程建设提供测绘保障，满足工程所提出的要求。精密工程测量代表着工程测量学的发展方向，大型特种精密工程建设是促进工程测量学科发展的动力。

2 工程测量仪器的发展和新技术的应用

测量仪器伴随着测绘科学发展而不断发展，工程测量仪器可分通用仪器和专用仪器。随着计算机技术和精密机械技术的发展，通用仪器中常规的光学经纬仪、光学水准仪和电磁波测距仪将逐渐被电子全测仪、电子水准仪所替代。专用仪器主要包括机械式、光电式及光机电（子）结合式的仪器或测量系统，具有高精度、自动化、遥测和持续观测的特点。

2.1 GPS 系统的应用在工程测量的工作中，GPS 技术发挥着至关重要的作用，是以卫星为基础的无线电卫星导航定位系统，它具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位功能，而且具有良好的抗干扰性和保密性。RTK 技术对传统逐级布网的理念进行了更新，具有点位选择限制少，作业时光短，结果精度高，工程费用低等优势。过去测地形图时，都需要通过在测站上测出四周地貌的碎部点来完成，最少需要2-3 人才能完成该项工作。RTK 技术只需要一人背着仪器在要测的地貌碎部点呆上两秒钟左右，并同时输入特性编码，通过手簿能实时知道点位精度，把一个区域测完后回到室内，由专业的软件接口就能输出所要求的地形图，省时省力，工作效率大大提高。

2.2 地图数字化技术早期的纸质地图不利于保存和使用，信息技术的发展使得各工程测绘部门开始对早期的纸质地图进行数字化的处理工作，方便存取、传输、修改和排版。利用扫描矢量化技术进行地图数字化是提高数字化质量与速度的必由之路，针对大比例尺地形图，大多数扫描矢量化软件能自动提取多边形信息，高效、便捷、保真地对地图进行数字化处理。

2.3 数字化成图技术传统的成图方法难以适应社会发展的需要。测绘向自动化、数字化、信息化方向发展。数字测图取代模拟测图将成为必然。数字化成图技术以其精度高、劳动强度小、便于保存和管理的特性受到了工程测绘人员的青睐。目前数字测图有内外业一体化和电子平板两种模式，主要设备为全站仪、电子手簿等，操作方便，成图效率高，现场可以方便、及时发现和纠正出现的错误和遗漏的信息，这是传统测图方法所无法比拟的，是一种理想数字测图模式。

2.4科傻系统科傻系统（COSA）是“地面测量工程控制与施工测量内外业一体化和数据处理自动化系统”的简称，它使工程测量行业发生了革命性变化。该系统由两个子系统组成：“基于掌上型电脑的测量数据采集和处理系统”（简称COSA-HC），该系统的最大特点是自动化程度高，通用性强，处理速度快，解算容量大。该子系统具有水准测量、二、三维控制、碎部测量、道路测设、工程放样等测量作业模块;具有小规模水准网、二、三维工程网的平差功能;具有文件管理和数据通信功能;该系统灵活方便，适合外业环境。其自动化表现在通过和COSA 子系统COSAHC相配合，可以做到由外业数据采集、检查到内业概算、平差和成果报表输出的自动化数据处理流程;其通用性表现在对控制网的网形、等级和网点编号没有任何限制，可以处理任意结构的水准网和平面网，无须给出冗余的附加信息;其解算速度快，解算容量大表现在采用稀疏矩阵压缩存储、网点优化排序和虚拟内存等技术，在主频166MHz 的586 微机上，解算500 个点的平面和水准控制网不到1 分钟;在具有20MB 剩余硬盘空间的微机上，可以解算多达5000 个点的平面控制网。

3 工程测量学的发展展望

①全球定位系统（GPS）技术、RTK、CORS 测量技术的广泛应用。随着社会的发展，科学技术的不断创新带来了现代测量技术的不断推陈出新，工程测量领域广泛应用GPS、RTK、CORS 等现代的数字化测绘技术，不但加大了工程测量的精确度，而且降低了在野外进行工程测量的难度。②测量机器人的应用范围进一步扩大。③工程测量将从土木工程测量、三维工业测量扩展到人体科学测量，如人体各器官或部位的显微测量和显微图像处理。④大型和复杂结构建筑、设备的三维测量、几何重构以及质量控制将是工程测量学发展的一个特点。⑤数据处理中数学物理模型的建立、分析和辨识将成为工程测量学专业教育的重要内容。

工程测量对于工程施工的各个环节都起着至关重要的作用。如果没有工程测量人员的参与，工程的施工人员也将无法开展施工工作。在信息社会里，工程测量学的作用日益重要。因此，对测量工作要高度予以重视，大力提高我国测量的技术水平。

参考文献：

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