福建省工程测量学科发展研究报告

福建省测绘学会工程测量专业委员会



福建省工程测量学科发展研究报告

福建省测绘学会工程测量专业委员会

介绍福建省工程测量学科发展的现状，总结福建省工程测量学科发展存在的问题和差距，进一步分析本省工程测量的发展及面临的机遇和挑战。提出随着我省连续运行卫星定位服务系统的建设，将对测量方式产生革命性影响，同时在无人机的引进和推广、2000国家大地坐标系的推广和应用、区域似大地水准面精化技术大规模应用、城市GIS的发展、精密工程测量和变形观测工作的开展、工程测量人才的培养等方面提出我省的发展方向。

福建省 工程测量 发展现状 发展趋势

1 引言

工程测量学是研究地球空间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。

工程测量学是一门历史悠久的学科，是从人类生产实践中逐渐发展起来的。在古代，它与测量学并没有严格的界限。早在公元前27世纪建设的埃及大金字塔，其形状与方向都很准确，这说明当时就已有了放样的工具和方法。我国早在夏商时代，为了治水就开始了水利工程测量工作。到20世纪初，由于西方的第一、二次技术革命和工程建设规模的不断扩大，工程测量学开始受到人们的重视，并发展成为测绘学的一个重要分支。它的发展经历了一条从简单到复杂、从手工操作到测量自动化，从常规测量到精密测量的发展道路，它的发展始终与时代的生产力水平相同步。

随着改革开放和社会主义建设事业的飞速发展，随着传统的测绘技术已经向数字化测绘技术转化，正向信息化测绘体系发展，模拟的测绘产品向4D产品转化，传统的测绘业向地理信息产业转化，我国工程测量技术得到快速的发展。其发展的趋势和特点是：测量方案追求科学化、合理化；数据采集和处理趋向自动化、智能化、实时化、数字化；数据管理趋向集成化、标准化、可视化；数据传输与应用呈现网络化、多样化、社会化。3S技术、数字测绘技术、网络技术以及先进的测量仪器等广泛地应用于工程测量中，并发挥其主导作用。

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。工程测量的研究应用领域非常广泛，发展变化也很快。在学科上可划分为普通工程测量和精密工程测量。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。

目前国内对与工程建设有关的工程测量的划分争议比较大，各有各的道理，有按勘测设计、施工建设和运行管理三个阶段划分的；也有按行业划分成：线路(铁路、公路等)工程测量、水利工程测量、桥隧工程测量、建筑工程测量、矿山测量、军事工程测量、3维工业测量等。

2 福建省工程测量学科发展现状

2.1 城市及工程控制测量

城市及工程控制测量是进行各种工程测量的基础与基准。根据不同的需要和任务建立的控制网包括城市控制网、工程控制网、形变监控网等。新中国成立以来，我省工程控制测量技术随着科技进步和新成就，特别是电子计算机技术、激光技术、空间技术等科技成就与应用，极大地推动工程控制测量技术的进步与发展，发生了翻天覆地的变化，从三角测量、边角测量发展为卫星定位测量（GPS）和CORS站网测量等。

2.1.1 GPS定位技术已在城市与工程控制网的建设中占主导地位

全球卫星定位技术（GPS）是美国从20世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有海、陆、空进行全方位实施三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。 1990年，我国只有个别城市与工程控制网采用GPS定位技术，随着GPS定位技术的不断改进，软、硬件的不断完善，到目前为止，我省所有的城市控制网的建立与改造，都是采用GPS定位技术完成的，相当多的大型工程控制，以及铁路、公路建设和隧道工程控制网也采用GPS定位技术。GPS定位技术在工程控制网中的重要地位及其良好的精度与经济效益已为工程测量界所公认，可以认为，GPS定位技术在城市与工程控制网的建立与改造中已占主导地位，GPS定位技术在我国已经发展到了较高水平。

2.1.2 电子水准仪在高程测量上得到普遍应用

电子水准仪又称数字水准仪，它是以自动安平水准仪为基础，在望远镜光路中增加了分光镜和探测器（CCD）,并采用条码标尺和图象处理电子系统二构成的光机电测一体化的高科技产品。它具有精度高，没有人为读数误差、误记问题，其测量时间与传统仪器相比可以节省1/3左右。由于只需调焦和按键就可以自动读数、自动记录、检核，省去了报数、听记、现场计算的工作量，水准测量现场测量人员可以节省1名，可以大幅提高水准测量的生产效率，目前在我省得到普遍的应用。

2.1.3 区域似大地水准面精化工作初步开展

众所周知，采用GPS技术可以很容易得到高精度的三维坐标，但是GPS技术测量得到的是大地高，要得到我们平常使用的85高程值（正常高），需要知道参考椭球面到似大地水准面差距（即高程异常），大地高等于正常高与高程异常之和。在GPS技术测量大地高精度很容易达到厘米级的情况下，高程异常值的测量精度将直接决定正常高的测量精度。近年来，我省经济发达地区，对厘米级似大地水准面的需求十分迫切。高精度的似大地水准面结合GPS定位技术可以得到高精度的正常高，使GPS直接测定正常高成为可能，不但节约大量人力物力，产生巨大的经济效益，而且具有特别重要的科学意义和社会效益。

2004年，福建省测绘局开始全省区域似大地水准面精化工作，经过二等、三等水准联测，结合全省重力资料，经数据处理，全省似大地水准面内符合精度：平原地区为5.6cm，丘陵地区为6.7 cm，山区为5.7 cm。这是我省第一次开展似大地水准面精化工作。近年来，我省的厦门市、泉州市、漳州市、龙岩市、福州市、莆田市、宁德市和晋江、石狮等部分地区陆续开展了小面积的区域似大地水准面精化工作，其内符合精度在±1.0cm～±5.0 cm之间，为当地的测绘工作提供了极大的便利。

2.2 大比例尺地形图测绘

大比例尺地形图是城市工程建设、管理的重要基础资料，是城市工程建设中一项重要基础工作和技术内容。大比例尺地形图测绘是工程测量的重要内容和任务。随着科技进步和国民经济飞速发展，我省的大比例尺地形图测绘技术也在不断发展。

2.2.1 数字化测图已经全面取代模拟法测图

传统的模拟法测图是用仪器在野外测量角度、距离、高差，作记录，在室内作计算、处理，绘制地形图，属于纯手工作业，内容繁琐，劳动强度巨大，测绘人员十分辛苦，测图精度在绘图过程中损耗严重，难以适应飞速发展的城市建设和现代化工程建设的需要。随着全站仪的广泛应用和数字化测图软件的成熟，把野外数据采集的先进设备与微机及数控绘图仪三者结合起来，形成一个从野外或室内数据采集、数据处理、图形编辑和绘图的数字化测图系统。与传统的模拟法测图相比，数字化测图具有测图用图自动化、图形数字化、点位精度高、便于成果更新、能以各种形式输出成果、方便成果的深加工利用、可作为GIS的重要信息源等优点。我国数字化测绘技术从1985左右开始发展，到目前已经是非常成熟的技术。目前，在我省，大比例尺地形图测绘方面，数字化测图已经全面取代传统的模拟法测图，占据主流地位，据了解，我省有80％以上的大比例尺地形图都是用数字化测图技术完成的。

2.2.2 基于数码航摄的大比例尺地形图航测成图逐步兴起

传统的航空摄影测量使用的是普通相机，其拍摄的胶卷需要经过冲洗、放大，再进行扫描，才能进行航测成图，由于影像的分辨率有限，故传统的航空摄影测量很难满足大比例地形图的精度要求，主要用于1：5000、1：10000以上的小比例尺地形图的生产。而近年来，随着数字相机的不断发展，利用先进的数字相机进行航空摄影从而获得高分辨率的数码影像，生产大比例尺地形图成为可能，其基本原理与传统的航空摄影测量相似，也是基于摄影测量的基本原理，应用计算机技术、数字影像处理、影像匹配、模式识别等多学科的理论与方法，生产数字地形图。不同的是，所获取的原始航片数据是数码影像，无需经过冲洗、放大、扫描，可以直接使用，不会有精度损失，其地面分辨率高，可以满足大比例尺地形图生产的需要。

与全野外数字化测量相比，基于数码航摄的大比例尺地形图航测成图具有成本低廉、成图周期短、可以生产多种产品的优点，在我省已经成为大面积生产大比例尺地形图的一种重要手段。泉州、厦门、龙岩、南平、福州、晋江、石狮等县市已经开展了从1：500、1：2000比例尺地形图的生产实践，在满足相应比例尺地形图精度要求的前提下，节省了大量的经费，同时可以提供DLG、DOM、DEM等多种产品，为建立各类专业的信息系统和基础地理信息平台提供了可靠的数据保证，为当地经济建设提供有力的保障。

不足之处在于，由于福建省是个多山的省份，很多地市、县市规划区附近的山比较高，限制了航空摄影比例尺，从而限制了1:500比例尺的地形图的生产。另外，福建的下雨天数很多，雨季较长，航空摄影也受到较大的影响。

2.3 线路测量

线路测量是指铁路、公路、管道、输电线路、水渠、河道等线状工程在勘测设计、施工建造和运营管理三个阶段中所进行的测量工作的总称。线路测量的主要任务是：①在勘测设计阶段：为线路工程的各设计阶段提供充分、详细的地形资料。②在施工建造阶段，配合施工的进度，将线路中线及其构筑物按设计文件要求的位置、形状和规格，正确地放样于地面。③在运营管理阶段：检查、监测线路的运营状态，并为线路上各种构筑物维修、养护、改建、扩建提供资料。

线路测量一般为线状，其控制测量一般由GPS点和导线网构成，要求全线贯通水准，地形图获取一般采取航测成图方法，城市市政道路一般采取现场数字化测量方法。施工放样的测量主要由全站仪，采用极坐标法进行，在测量中由于全站仪不断发展，内置多种实用的小程序，简化了测量操作，提高测量工效。

另外，GPS RTK技术开始用于线路测量的多个方面。GPS RTK技术具有作业效率高、定位精度高，数据安全可靠，没有误差积累，作业自动化、集成化程度高，操作简便，容易使用，数据处理能力强等优点，在近年来得到很大的发展。在福建省的线路测量的中桩测量、碎部测量、施工放样、低等级控制测量、征地测量、竣工测量等方面，都开始应用GPS RTK技术，其仅需一人操作，流动站利用内装式软件控制系统，无需人工干预便可自动实现多种测绘功能，几秒钟即得一点坐标，作业速度快，劳动强度低，节省了外业费用，提高了劳动效率。

我省的线路测量十分普遍。先后开展了福厦漳高速公路、京福高速公路、沈海高速公路、温福铁路、福厦高速铁路、LNG燃气管道、厦门—高集220千伏高压输电线路工程、500千伏水口—泉州输电线路工程等线路测量工作，广大测绘工作者辛勤劳动，保证了项目的顺利开展，有力地促进了我省经济发展和社会进步。

2.4 地下管线测量

城市地下管线包括给水、排水、燃气、电信、电力、热力、工业管道等，是城市基础设施的重要组成部分，被称为城市的“生命线”。地下管线的图纸、资料是城市规划管理的重要基础信息。

20世纪90年代前，受探测技术、设备发展水平的限制，城市地下管线测量基本上是采用开井或开挖少量样洞进行探测，实地对照核实调查，以传统的测绘方法测定管线点三维坐标，室内编制管线图。开井探测技术既费工费力，成本高，还经常破坏路面、绿地，是限于当时技术条件的一种无奈之举。20世纪90年代初，随着电磁探测技术进步和地下管线探测仪器引进，物理探测方法成为地下管线普查探测的主要技术手段。21世纪以来，物探技术结合数字化测绘技术、3S技术，“内外业一体化”探测技术成为城市地下管线普查探测的主要技术手段，有条件的城市还建立了城市地下管线数据库。地下管线探测基本实现了数据采集和处理数字化、自动化，数据规格的标准化、规范化，数据管理的信息化、可视化。

2000年以来，我省的所有地级市和部分县级市也开展地下管线测量工作，福州、厦门、泉州和莆田等应用“内外业一体化”探测技术进行测量，建立了城市地下管线数据库。

2.5 变形监测

变形监测是指对建筑物、构筑物及其地基由于荷重和地质条件变化等外界因素引起的各种变形（空间位移）的测定工作。其目的在于了解建筑物的稳定性，监视它的安全情况，研究变形规律，检验设计理论及其所采用的计算方法和经验数据，是工程测量学的重要内容之一。主要涉及以下内容：变形信息的获取、变形信息的分析与解释、变形预报。

变形监测主要包括沉降观测、位移观测、挠度观测、转动角观测和振动观测等。

目前，灾害的监测与防治已越来越受到全社会、全人类的普遍关注，政府及主管部门十分重视，福建省近年来也开始了变形观测的工作，主要集中在大型桥梁、隧道、大坝、大堤、高层建筑、滑坡等的监测方面。例如，为保证人民群众的生命财产安全，福建省测绘院在永泰县城峰镇东门旗山进行了大型滑坡监测，每天24小时随时监测，连续观测近一个月；福州市勘测院为福州闽江1－6桥、市区部分高架桥定期进行变形观测；福建省地质测绘院为福州地铁、世茂茶亭等项目进行了基坑监测等等。

观测时主要采用精密水准仪、全站仪、激光准直仪、自动倾斜仪、测斜仪等进行，有的甚至采用光电传感技术，实现了观测的自动化。

变形观测的难点在数据整理和分析方面。由于福建省在变形观测方面起步不久，在资料分析方面很薄弱，与国内比，有相当的差距。通常只是将各种变形值编绘成各种图表，如变形值过程线和建筑物变形分布图等。这些图表只能初步了解建筑物的状况、变形规律，判断建筑物的运营是否正常，而没有进行进一步的分析。

2.6 隧道工程测量

隧道属于地下工程，且大多数与交通相关。随着现代化建设和交通的快速发展，我省地下隧道工程项目也日益增多，包括公路隧道、铁路隧道、水利工程输水隧道、矿山隧道、城市地下铁道工程、人防工程以及地下厂房仓库（洞室）等等，例如京福高速公路的金鸡山隧道、沈海高速公路的飞鸾岭隧道、温福铁路的鸡面山隧道、福州二水源的引水隧道、福州地铁工程、龙岩地区矿山测量等。隧道工程测量是工程测量的分支,是测绘科学在地下工程建设中的应用。

隧道工程测量是由地面测量、地面和地下联系测量（竖井联系测量）、地下测量三部分组成,以地下为主。①地面部分工作与常规的测量一样，主要是在地面上建立平面和高程控制网，各种比例尺地形图获取及运营时的变形监测等。②竖井联系测量：将地面上的坐标、方向和高程等数据传到地下，建立地面、地下统一的坐标系统。③地下测量：为洞内施工测量建立地下平面和高程控制网，并根据隧道设计数据进行放样、指导开挖及衬砌等的中线及高程测量。

隧道工程测量的工作环境主要是地下或封闭的空间,其作业方法,作业程序等与常规的地面测量存在一定的差别,其主要特点如下：（1）测量空间狭窄,测量条件差,并有烟尘,滴水,人和机械干扰的可能；（2）施测对象灰暗,一般无自然光,照度不理想；（3）工程精度要求高,而且允许耗时短,有时需要现场提交成果；（4）测量的网型受地下条件限制,成果的可靠性主要依靠重复测量来保证。

根据隧道工程施工的特点和需要，防震动、防潮湿、防干扰的全站仪在地下导线测量和施工放样中得到广泛应用。全站仪利用电子手簿，通过人机交互，可实现地下测量数据自动处理和图形编辑，还可以把由微机控制的跟踪设备加到全站仪上，能对地下一系列目标实现自动测量，即所谓测地机器人，为地下工程测量实现自动化开辟了道路。无棱镜测距仪的应用解决了地下人无法到达的测量点的测量工作，保障了地下测量人员的安全。激光指向仪在地铁、隧道、水道的掘进导向中发挥重要作用。陀螺经纬仪在地下工程定向中取代传统的定向方法，尤其是新一代陀螺仪和全站仪组合，形成了陀螺全站仪，采用微机控制，能自动、连续地观测陀螺摆动并能补偿外部条件的干扰，并且观测时间短，精度高，标志着地下工程陀螺定向将向自动化方向迈进。

2.7 精密工程测量

精密与大型工程测量是指测量精度达到毫米级以及相对精度达到1×10-5以上的精密工程和体量大、结构复杂的大型、特大型工程，如离子加速器、核电站等精密施工测量、大坝和大型电站施工测量、特长隧道贯通测量、特大桥梁施工测量、高耸和特大型建筑物的施工与安装测量等，都以其技术难度大、施测复杂、精度要求高、技术手段先进而闻名于世。所以，精密与大型工程测量始终是工程测量技术发展的原动力和闪光点。

在精密工程测量领域，应用最多的是专用仪器，其中，包括机械式、光电式及光机电(子)结合式的仪器或测量系统。主要特点是：高精度、自动化、遥测和持续观测。

激光扫描仪可在短时间内获得物体密集的高精度三维点云，建立三维模型，可用于土木工程、工厂改建、建筑测量、文物保护等项目。

激光准直测量系统有激光束准直和波带板激光准直，前者受激光束漂移的影响，准直距离一般在十米范围内，准直精度一般为 1/100000左右。后者采用三点测量方法，削弱了激光束漂移的影响，准直精度可达 1/1000000左右。激光准直测量系统的探测器采用CCD和PSD光电位置传感器，提高了探测的采样率和灵敏度。激光准直测量系统已在大型汽轮发电机组、电子加速器、大型机械设备等安装和检修中进行轴线测量。

将智能全站仪和自由设站测量方法相结合（成为CPⅢ）成为高速铁路建设中快速高精度建立控制网的主要设备和方法。

流体静力水准是一种高精度、自动化、长期多点同时测量的高程测量系统,它安装简单,能达到十几个微米的精度。因此,在精密工程测量中一直都得到广泛应用。近年来,将流体静力水准系统应用于高程测量,特别是高程变形测量的例子越来越多,主要原因归结于其独有的特点:测量频率高、稳定、精度高、长期自动化、无须点间相互通视、完全同时测量多个测点等。

福建省开展的精密工程测量项目不多，主要是市场需求不足，零星开展的精密工程测量项目有：福州世茂外滩、君临闽江等高层建筑的施工测量，青州大桥、厦门大桥的施工测量，厦漳跨海大桥的高精度控制网，宁德、福清核电站施工放样测量等。

2.8 其它方面

福建省目前开展比较多的还有：①包括城乡规划定线测量、城乡用地测量、规划检测测量、竣工测量等类型的法定测量，一般由各城市的勘测院完成，例如，福州市勘测院就承担着福州市的规划放样、核样、竣工测量等工作；②建筑工程测量，普通建筑测量主要由施工单位承担；③水利工程测量，主要由水利部门承担，其主要工作内容，包括为满足水利水电开发、水资源利用保护、流域综合治理规划、防汛减灾、科研、水利工程建设等领域需求，提供与地理位置有关的各种综合或专题信息；④市政建设测量；⑤城市拆迁测量；等等。其所包含的内容和所采取的技术手段无非也是建立控制网、获取大比例尺地形图、施工放样、安全监测等，在前面已经都有叙述，此处就不一一展开阐述了。

3 福建省工程测量学科发展的不足之处

综观我省工程测量系统的队伍、仪器设备使用、技术发展水平、测绘成果管理状况，仍存在亟待解决的问题。

3.1 测绘队伍技术力量差异很大，高端测绘人才匮乏

我省从事工程测量的队伍非常多，有资质的队伍总数360家，其中甲级队伍15家，乙级队伍34家，丙级队伍100家，丁级队伍211家。但是测绘队伍之间技术力量差异很大，相对来说，少量的甲级和乙级的测绘队伍比较正规，各类人才比较齐全，生产的成果质量比较有保证，而大量的丙级和丁级队伍有相当部分的公司技术力量薄弱，有很多作业人员的文化水平低，缺乏专业知识，只经过简单的培训就参加生产，生产的成果质量很差。另外，由于种种原因，福建省的高端测绘人才缺乏，能够熟练应用、掌握现代测绘高新技术（如地理信息系统、遥感影像技术）的人才不多，能从测绘理论指导生产实践的人才尤其稀缺。

3.2 测绘发展水平不一，大量山区县市的基础数据落后，成果现势性不强

在我省沿海地区，如福州、莆田、泉州、厦门等，测绘发展水平的水平较高，在当地财政的支持下，其测绘成果资料能基本满足当地经济建设需要。而在我省的大量山区县市，由于财政投入不足，其基础数据落后，成果现势性不强，很多县市所使用的图件是很多年前的，其基础控制网不完善或者多年没有复测，所使用的平面坐标系统大部分采用54北京坐标系统或以某地区为参心的近似54北京坐标系统或称工程独立坐标系统，有些县市坐标系选择不当，投影变形严重超限。

在高程系统方面，多种高程系统（如罗零高程系统、石垄高程系统、马肚底高程系统、1956年黄海高程系统、1985年国家高程基准等）长期并存，虽有换算系数，但其精度不一，资料陈旧，造成规划、设计、监测等部门使用不便和混乱。

3.3 新技术应用滞后，科研投入不足

一方面，我省大多数测绘队伍的基础设施建设与国内发展较快的测绘队伍相比较，仍处在较低的水平，对国内、国际新技术的引进较慢，对科研的投入近乎空白。另一方面，发展不平衡现象十分突出，在大多数地县级测绘部门，设备落后、手段陈旧，高精尖的仪器设备投入不足，在现代测绘技术的投入上更显得薄弱，大大影响了现代化测绘技术更新改造的步伐。

3.4 精密工程测量很少开展

由于需求不足，福建省开展的精密工程测量项目很少，而零星开展的精密工程测量项目也多是由外省的队伍来完成的，本省专业测绘队伍很少开展精密工程测量工作，在精密工程测量的专业人员培养、仪器设备引进等方面严重不足。

3.5 数据共享机制尚未完善

目前，福建省出台了测绘成果汇交、共享的制度，但在执行上存在很多问题，难于落实，市县之间，各地方的规划、土地、建设、房产等部门仍处于各自为政的局面，而各测绘单位间也缺少交流平台，成果未能做到共享，造成重复测绘的浪费。

4 福建省工程测量学科面临的发展趋势和任务

通过总结工程测量学科技术取得的进步、存在的问题和差距，进一步分析本省工程测量的发展及面临的机遇和挑战。

4.1 测绘理论发展

在测量平差理论方面，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设计的关系。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。巴尔达的数据探测法对观测值中只存在一个粗差时有效，稳健估计法具有抵抗多个粗差影响的优点。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。

在工程控制网优化设计方面，网的优化设计方法有解析法和模拟法两种。解析法是基于优化设计理论构造目标函数和约束条件，解求目标函数的极大值或极小值。而除特别的精密控制网可考虑用专门编写的解析法优化设计程序作网的优化设计外，其他的网都可用模拟法进行设计。在工程测量中，施工控制网、安装控制网和变形监测网都需要作优化设计。

在变形分析理论方面，变形观测数据的处理和分析方法，除回归分析法和有限元分析法外，时间序列分析法、频谱分析法、卡尔曼滤波分析法、灰色系统理论、小波分析法以及人工神经网络分析法也已在一些工程变形监测中应用。

4.2 连续运行卫星定位服务系统将对测量方式产生革命性影响

当前，卫星定位连续运行参考站网系统（CORS）建设的热潮正在我国悄然兴起。福州市在2007年1月首先建成我国第一个基于双星的城市CORS实验网，包含3个连续运行参考站，为我省CORS系统建设做了有益的尝试。

福建省连续运行卫星定位服务系统（Fujian Continuously Operating Reference Station，FJCORS）从2008年开始前期研究，2009年开始建设，2010年开始部分试运行，十二五期间将建成覆盖全省的连续运行卫星定位服务系统。其主要功能是向系统覆盖区域内的用户提供各种不同精度的时间和位置服务信息。

其用户涵盖各个行业，主要用于城市规划、国土测绘、地籍管理、城乡建设、灾害监测、交通控制、资源勘探、地震监测、气象等行业和部门，它是多功能、多用途的综合服务定位网，是省市区域数字化建设的基础工程。按照应用的精度不同，可以分为厘米级用户系统，分米级用户系统，亚米级用户系统，米级用户系统等。按应用不同，可以分为测绘与工程用户（厘米、分米级），车辆导航与定位用户（米级），高精度用户（事后处理）等几类。

FJCORS建设成功，将对工程测量的地面测量产生革命性影响，主要表现在：

（1）事后处理用户

事后处理用户可以很容易获得高精度的三维坐标。一方面，由于FJCORS的参考站都是连续运行，长期自动观测，其精度等级为A级，高精度的控制测量采用GNSS 静态相对定位技术时，可以省去寻找高等级控制点的麻烦；另一方面， FJCORS的参考站较密，事后处理用户可以放弃目前的GPS同步环、异步环的观测模式，甚至单台GPS接收机就可以与邻近参考站的观测数据联合解算，得到高精度的三维坐标，可以方便作业，提高生产效率。

（2）网络RTK用户

FJCORS系统可以把参考站接收机的观测数据（如伪距或相位观测值）及已知数据（如参考站点坐标）实时传输给流动站接收机（用户），流动站快速求解整周模糊度，在观测到四颗卫星后，可以实时地求解出厘米级的流动站动态位置。这种基于CORS系统的网络RTK 技术可以广泛用于地形测图中的控制测量，地籍和房地产测量中的控制测量和界址点点位的测量，各种地面点的坐标采集和施工放样、点位监测等。

常规控制测量（如三角测量、导线测量）与网络RTK 技术相比，前者要求点间通视，费工费时，而且精度不均匀，而用RTK 技术进行控制测量没有以上的缺点，可以大大提高作业效率。

而CORS系统的网络RTK 技术与普通的GPS RTK技术相比，其优势有：①无需架设参考站，省去了参考站值守人员和架设参考站的时间。②GPS接收机利用效率提高，所有的RTK 设备都可以当流动站使用。③不用找控制点。④扩大作用半径。⑤实现测绘系统和定位精度的统一。

综上所述，FJCORS建设成功，可以减少对经典静态控制点的依赖，改变测量控制网需要分级控制、逐级布网的原则，使传统的控制测量发生了重大变化。

4.3 区域似大地水准面精化技术大规模应用

如上文所述，我省区域似大地水准面精化早在2004年就已经开展，为测绘工作提供了一定的便利。但是，我省的区域似大地水准面精化成果在工程测量上的应用受到极大的限制，主要表现在：

（1）受保密要求的限制，全省的似大地水准面精化成果无法推广使用，一直只在福建省测绘院小范围使用。

（2）全省的似大地水准面精化成果的精度偏低。其内符合精度优于7cm，其外符合精度在10cm左右，达不到四等水准的要求，虽然在2004年达到了国内领先水平，但在今天看来，总体精度偏低，无法满足工程测量需要。

（3）各地市生产的区域似大地水准面精化成果的覆盖范围太小，其使用也受保密限制。全省除了少部分县市（如莆田、宁德）的区域似大地水准面精化成果的覆盖整个行政区域外，大多数县市的区域似大地水准面精化成果仅覆盖中心规划区域，覆盖面积偏小，加上受保密限制，一般都由甲方专人掌握，使用很不方便。

推动区域似大地水准面精化技术大规模应用，可以考虑对全省的似大地水准面精化成果进行优化，提高全省的似大地水准面精化的精度，使平地的内符合精度优于3cm，山地、丘陵地的精度优于5cm，满足工程测量的需要。生产时可以考虑利用现有全省的、各地市的观测数据，以节省生产成本。在保密方面，可以由福建省测绘局指定一个单位的一个人或少数几个人专门管理，专门负责计算、提供成果。也可以和FJCORS系统相结合，直接由FJCORS系统自动给经过严格审查的注册用户发送经过改正的正常高。这方面在福州地区已经开始小范围推广，福州市勘测院利用福州小区域的CORS系统结合福州地区的似大地水准面精化成果，直接发送改正数给指定用户，直接获得高精度的高程。

4.4 无人机技术推广应用

航空摄影测量作为一种重要的测量手段和技术为工程测量的大比例尺地形图生产提供了大量服务。但是利用常规的航空摄影测量存在成本高、项目生产周期长、灵活性差等劣势，无法满足日益旺盛的市场服务需求。

随着无人机技术、CCD成像技术、空间技术等方面的迅速发展，利用无人机作为遥感平台搭载经过可量测化处理后的CCD工业相机进行超低空航空摄影，获取地面实际分辨率为0.05～0.5m，满足中小面积 1：500、1：1000、1：2000 等3D产品的数据生产要求，并能够满足抗震减灾等应急需求、定时定点动态监测等需求。

福建省引进超低空无人机航空摄影测量系统还有其独特的优势。普通航空摄影方面，由于福建地处东南沿海，临近台湾，空中管制比较严，天气复杂多变，限制了可以普通航空摄影的天数，另一方面，福建的地形复杂，很多地市、县市规划区附近的山比较高，限制了较大比例尺的航空摄影工作，从而限制了大比例尺的地形图的生产，可以说，在普通航空摄影方面，福建比别的省份受到更多的限制。而超低空无人机航空摄影测量系统作为一项空间数据获取的重要手段，具有轻小、起降场地要求低、受天气影响小、续航时间长、影像实时获取、高危地区探测、成本低、高分辨率、机动灵活等优点，是应急响应、动态监测的有效手段。

超低空无人机航空摄影测量系统在国外已得到广泛应用，在国内也已经研制成功，有多家公司的多套无人机系统通过国家认证，目前在推广应用阶段。福建省测绘局拟在十二五期间引进国内先进的无人机系统，目前已经在进行考察、试验。作为常规测绘航空摄影测量的有力补充，超低空无人机航空摄影测量系统由于成本低廉，灵活机动，可以快速响应，在中小面积（100平方公里以下）大比例尺测图方面的市场需求很大，在福建省将得到快速发展。

4.5 坐标基准统一到2000国家大地坐标系

现行的大地坐标系历经50年，对国民经济建设作出了重大的贡献，效益显著。但是无论是1954年北京坐标系还是1980西安坐标系，都受当时技术条件制约，都是二维参心坐标系，其成果精度偏低、无法满足新技术的要求，已不适应发展的需要。经国务院批准，中国自2008年7月1日起启用2000国家大地坐标系（简称为CGCS2000）。中国采用2000国家大地坐标系，对满足国民经济建设、社会发展、国防建设和科学研究的需求，有着十分重要的意义。

按照国家要求，2000国家大地坐标系与现行国家大地坐标系转换、衔接的过渡期为8～10年。现有各类测绘成果，在过渡期内可沿用现行国家大地坐标系；2008年7月1日后新生产的各类测绘成果应采用2000国家大地坐标系。现有地理信息系统，在过渡期内应逐步转换到2000国家大地坐标系；2008年7月1日后新建设的地理信息系统应采用2000国家大地坐标系。

福建省在2008年就开始推行2000国家大地坐标系，目前已经有部分项目开始使用2000国家大地坐标系，例如，福建省测绘局要求在2010年开始生产的1：5000、1：10000地形图全部使用2000坐标，福建省测绘院在厦门1：2000地形图生产项目、龙岩1：1000、1：2000地形图、泉州规划区控制测量等项目，在提供当地坐标成果的基础上，也另外提供一套2000坐标成果，福州市勘测院2010年在平潭综合实验区采用航测数字化成图的方法完成了全岛370平方公里2000国家大地坐标系的1：500地形图。但是，坐标系统的改变涉及到方方面面，错综复杂，工作量巨大，尤其是工程测量方面，由于工程测量一般涉及的面积很小，各种坐标系统长期并存的情况一直存在，坐标基准统一到2000国家大地坐标系的难度很大，是一项长期、艰巨的任务，需要测绘人的共同努力。

4.6 城市GIS大力发展

城市地理信息系统（城市GIS）是依托测绘技术与测绘生产、采集城市各种空间地理数据，利用计算机软硬件建立起来的城市空间地理信息数据库，为城市规划、建设、管理的科学化、信息化、智能化提供空间基础信息的先进技术方法。

近年来，我省城市地理信息系统建设蓬勃发展。随着《城市地理信息标准数据基本规定》等一系列国标、行标的出台，国产商业数字化软件的成熟，原先各种数字化成图软件数据格式、数据结构、数据分层、数据代码不统一的问题正被逐步解决，成果数据正在向标准化方面发展，为城市地理信息系统建设的发展提供了技术保证。

目前，我省的厦门、福州、莆田、泉州等地市陆续进行数字城市的建设，在3D产品的基础上，叠加各种信息，建立城市地理信息数据库，为城市规划设计、管理、监管等业务系统需要的基础地形数据、基础遥感数据、规划设计专题数据、规划审批专题数据、规划监管专题数据等进行管理、更新与服务，起到良好效果。可以说，建设城市地理信息系统是大势所趋，在不久的将来会有越来越多的城市建立城市地理信息系统。例如，福州市勘测院先后为“数字福州”空间地理数据库建设完成了“福州市1:500数字线划图数据库”、“福州市遥感影像库” 、“福州市地址编码数据库”、“福州市GNSS综合服务系统” 、“福州市地下管线数据库”等。

4.7 开展精密工程测量和变形观测工作

由于种种原因，由福建省内测绘队伍开展的精密工程测量较少，而随着福建经济发展，精密工程测量的需求会逐渐增加，而且伴随着技术进步，精密工程测量的技术门槛不断降低，所需的仪器设备越来越便宜，相信未来福建省测绘行业开展的精密工程测量会越来越多。

随着政府对公共安全越来越重视，我省在灾害监测方面，建筑物、构筑物变形监测方面，大坝、堤、桥梁等的安全方面的需求将增多。变形观测的技术门槛较低，有一定实践经验的普通本科毕业生就可以胜任，使用的设备多为全站仪、水准仪等，测绘单位都有配置，较难的数据分析等可以依托当地的大学等科研机构联合进行，相信变形观测工作在我省会蓬勃发展。在变形监测工作蓬勃发展的同时，做好变形监测单位各项督查工作，让变形监测工作更规范、更精确也是下一阶段应该注意的问题。

在未来几年，我省大力发展的地铁技术，其在施工和运营阶段的安全监测将是一个全新的领域。如何更好的利用新仪器（测量机器人、激光扫描仪等）与新技术（城市地理信息系统技术、新的监测理论）相结合，更好的实现地铁项目监测的实时性、准确性、高效性，为我省的地铁事业快速、安全的发展做出重要贡献也是下一阶段应该要重点解决的问题。

4.8 测绘新技术、新设备的应用与推广

我省测绘队伍应加快测绘新技术、新设备的应用与推广，加大资金投入，提高产品的科技含量。

随着我国高分辨率测绘卫星建设规划的实施以及北斗二代导航定位系统应用产业化的发展，我省应加快涉及测绘卫星地面设施建设、卫星数据传输、处理和分发、卫星应用数据平台建设工作。

三维激光扫描技术突破了传统的单点测量方法，不需棱镜通过快速高密度扫描即可获得扫描点的三维坐标,成为快速获得目标空间三维信息的仪器，具有高效率、高精度的独特优势。该技术在工程测量方面有着广泛的应用, 通过扫描物体表面的三维点云数据, 可获取高精度高分辨率的数字地形模型。在地形图的测绘、断面测量、建筑物的变形监测、矿山测量以及古建筑测绘中有着广泛的应用前景。有条件的单位应逐步引进三维激光扫描设备，将三维激光扫描技术应用到生产中，以提高我省测绘产品的技术含量。

随着温州－福州、福州－厦门等铁路客运专线相继通车，标志着我省正式进入高铁时代。按照规划，福建省到2020年将形成长达5000公里、投资3500亿元左右的现代化铁路网，将成为东南沿海的铁路枢纽。在高速铁路建设中，相对精度要求达到1毫米的基桩控制网CPⅢ是高速铁路建设的控制基准，也是测量工作的难点，目前铁路系统已经有较成熟的解决方案，我省测绘队伍应尽快引进该项技术，配置相应的仪器设备，为海西铁路网建设作出贡献。

测量机器人，是一种代替人进行自动搜索、跟踪、识别和精确照准目标并获取角度、距离、三维坐标以及影像等信息的智能型全站仪。它能够通过计算机进行自动化测量，节省人力、降低成本、提高精度。它是在全站仪基础上集成步进马达、CCD影像传感器和其他传感器对目标实现识别，迅速做出分析判断与推理，实现自我控制并完成照准读数操作以代替人的手工操作。测量机器人能够通过软件中制订的测量计划全自动地进行测量和数据处理，并可以和后续分析软件结合，代替人工完成许多测量任务。测量机器人既可以应用于各种控制网观测自动化中，最主要的，测量机器人可以在大坝、桥梁、大型滑坡、高速铁路、隧道、地铁等变形监测中应用，可以实现观测、数据处理全自动化。目前各大厂商纷纷推出自己的测量机器人，其中比较典型的有徕卡的TCA1200系列和TCA1800系列，拓普康的GPT-9000A系列等产品。

工业测量是指利用精密工程测量的仪器和方法并结合计量仪器，构成精密三维坐标测量与分析系统，对工业部件的几何尺寸进行精密安装、定位、检测和变形测量，也称光学三维测量技术、非正交系坐标测量系统、移动式坐标测量系统等。工业测量技术是现代测绘技术及计量技术在工业领域的应用，是精密工程测量的重要组成部分。工业测量系统具有非接触性、机动性、测量范围大、可在测量现场使用等特点。

除了用于一、二维测量的专用仪器装备外（如高精度数字水准仪、投点仪、激光准直仪等），三维坐标工业测量技术按测量系统硬件可分为七类，即经纬仪交会测量系统、全站仪测量系统、激光跟踪测量系统、激光扫描测量系统、计算机视觉测量系统、室内GPS测量系统（iGPS）和关节臂式坐标测量机等。

工业测量技术已经广泛应用于各工业领域，其在航空、航天工业、汽车工业、船舶工业、重工业/核工业、通讯、轨道交通、市政工程、建筑工业等行业都得到广泛应用。如在我国上飞、西飞、沈飞、成飞等飞机公司已有上百台（套）经纬仪、全站仪、激光跟踪仪点测量系统，用于各个车间的测量和产品的质量控制，是国内最早开展经纬仪、激光跟踪仪工业测量应用的行业。在汽车行业，汽车生产线上的自动化测量系统—白车身测量系统，是汽车工业现场制造质量控制的重要检测手段，主要采用多传感器的计算机视觉测量系统，国外已有商业化的产品，但价格非常昂贵，国内以天津大学为代表，也成功开发出了此类系统。在船舶行业，船舶的外形尺寸大，新的分段建造技术和总段安装工艺对测量提出了很高的要求。全站仪极坐标测量系统在船舶工业得到了很好的应用，较好的解决了船舶各段的尺寸控制问题。在水电行业中，如水轮发电机组安装测量，水轮发电机叶片外形测绘，大型水库闸门变形测量中，经纬仪、全站仪测量系统发挥了很大的作用。在核工业中，如大型工业锅炉焊接变形测量采用了全站仪测量系统，在高能粒子加速器工程中，如北京正负电子对撞机工程（二期）的安装工程，上海同步辐射光源工程（SSRF）的安装测量，合肥超导托克马克装置的安装测量，均采用了激光跟踪仪全站仪等测量系统。在磁悬浮列车、高速列车的车身外形检测，磁悬浮轨道安装测量及变形监测中激光跟踪测量系统得到了较好的应用。在国家大剧院的精密安装测量，国家体育场的精密安装测量，国家游泳中心的精密安装测量，首都机场T3航站楼的精密安装测量，以及中央电视台新办公大楼的施工测量中，工业测量系统也发挥了积极地作用，特别是全站仪测量系统和激光扫描测量系统。而大型天线和射电天文望远镜的安装测量，特别依赖于工业测量系统。

我们相信，随着我省经济不断发展，各工业领域对高精度的工业测量的需求将越来越多，我省工业测量将迎来发展的黄金时期，各测绘单位要抓住机遇，及早介入，推广工业测量的应用范围，为我省经济建设做出贡献。

4.9 注重工程测量人才培养

事业发展靠人才，人才成长靠培养，培养人才靠教育。改革开放以来，测绘教育和测绘人才培养飞速发展。工程测量人才一般通过三种途径来培养：学历教育、职业教育和继续教育。

4.9.1 学历教育

学历教育是工程测量人才的主要培养方式。1996年，教育部本科专业调整后，将大地测量、工程测量、航空摄影测量、地图制图、矿山测量、海洋测量等专业合并为测绘工程专业。我省现在很多院校设有与测量相关的专业，具体如下：

（1）工程测量类

①开设了本科专业的有：龙岩学院、厦门理工学院和闽江学院等三所院校开设了“测绘工程专业 ”；福建农林大学和华侨大学等两所院校开设了“土地资源管理专业 ”。

②开设了专科专业的有：福建省水利水电职业技术学院和漳州职业技术学院等两所院校开设了“工程测量技术 ”； 福建信息职业技术学院开设了“地籍测绘与土地管理信息技术专业 ”。

（2）相关专业

福州大学2010年新增“测绘工程”工程硕士专业学位授予权，并已经开设了“地图制图与地理信息工程”和“地图学与地理信息系统”硕士专业（硕士，三年）；福建师范大学开设了“地图学与地理信息系统”专业，实现了从本科到硕士到博士的培养；厦门理工学院开设了“空间信息与数字技术专业（本科四年）”；闽江学院开设了“地理信息系统专业”。

但是，我省高校举办测绘工程本科专业时间不长，还存在很多不足之处，为此建议：

（1）建议高校加大对测绘工程仪器的投入。

（2）建议在高校中新组建专业评审组，为本专业健康发展提供专业咨询与指导。

（3）建议由福建省测绘局牵头，成立大中专院校工程测量理事分会，加强各院校的沟通、交流与合作。

（4）建议省测绘局通过与省科技厅、教育厅等的联系，加强对我省大中专院校有关GPS、GIS、RS等与测绘工程专业相关课题的支持力度，提高我省高校的科研水平，切实增强高校服务地方的能力。

（5）建议省测绘局重视加强高校测绘工程专业建设，并提供与生产单位沟通的渠道，为高校测绘人才提供更多参与交流与学习的机会，更好地加强高校测绘人才的培养。

（6）建议为高校更多地参与地方各类与测绘相关的工程建设创造条件，提高高校测绘理论与测绘实践相结合水平、科研能力，使之更好地为地方、为海西建设提高智力支持及技术保障。

4.9.2 职业教育

测绘职业教育已经逐步走入正轨。目前对于测绘类专业中专以上学历毕业生，可直接从事工程测量职业。而对于测绘类专业学历的人员从事工程测量工作，可以通过国家测绘局职业技能鉴定指导中心授权的工程测量员培训中心（如福建省测绘局、部分学校等）培训，考试合格后，获得国家测绘局职业技能鉴定指导中心颁发的工程测量员（高、中、初级）国家职业资格证书之后从事工程测量工作。

4.9.3 继续教育

工程测量继续教育主要是提高测绘人员的技术素质或学历水平。目前，我省工程测量继续教育的层次主要有高中/中专升大专，大专升本科，本科通过工程硕士或在职研究生升硕士，硕士研究生也可通过在职博士研究生升博。继续教育主要是由各测绘单位自行组织，福建省测绘局也有牵头组织工程硕士培训。

4.10 建立和健全工程测量行业管理体制

将工程测量纳入测绘规划和管理的工作范畴。改革开放以来，虽然工程测量的测绘产品都已形成市场化，一方面给工程测绘行业带来了无限的生机和发展机遇，但另一方面也造成了测绘产品在监督管理上的混乱和缺位局面。各自为政造成管理机制的削弱和部分测绘产品质量的降低；重复测绘则在经济上造成浪费。因此，测绘主管部门应加强对工程测量的协调与管理，强化工程测量生产的报备制度，严禁测绘单位超资质生产，测绘人员无证生产，加强工程测量生产的过程监督和最终验收，保证成果质量。

健全工程测量成果共享机制。我省测绘行业的测绘生产与测绘成果资料的管理一直处于各个单位各自为政的状态，未进行统一保管，时常造成珍贵测绘基础资料的遗失，测绘成果资料的应用也未建立有效的相互沟通渠道，导致了大量的重复测量，造成测绘基础资源与测绘生产力的严重浪费。健全测绘成果共建共享服务体系的主要工作包括：

（1）各省级及地县级部门应尽快建立测绘成果的计算机管理体系，对已有的历史资料进行收集整理，有条件的应建立专业的数据库管理系统。

（2）开辟已有测绘成果资料应用的交流沟通渠道，建立测绘成果资料目录的汇交管理体系，尽可能减少重复的测绘生产，提高测绘生产效率。

（3）建立测绘行业的专业网站，为测绘生产的信息传递、资料收集、成果分发提供有效的窗口与平台。

5 结语

工程测量作为测绘学的一个重要分支，在我省得到蓬勃发展。一方面，在GPS测量、区域似大地水准面精化方面与国内的发展水平相当，随着FJCORS即将建成使用，将对工程测量的生产方式产生革命性影响，在国内处于领先水平，另一方面，我省的精密工程测量和变形观测开展较少，在以后工作中需要政策和技术支持。

[1] 李笔岳,等.工程测量仪器发展评述[J].吉林地质，2008,(4).

[2] 张洪波,等.精密工程测量的发展概述[J].四川测绘，2006,29(2):51-54.

[3] 周立.面向21世纪工程测量的发展趋势与对策[J].连云港化工高专学报，1998.

[4] FJCORS总体技术方案. 2008.

[5] 中国测绘学科发展蓝皮书.2006卷、2009卷.

课题组成员：

1、姜建慧，福建省测绘院，教授级高工。

2、连镇华，高工。

3、付青松，高工。