浅谈工程测量的拓展与实践

秦毅

【摘 要】本文综合工程测量在当前工程设计中扮演的重要角色，详细介绍了工程控制量，大比例尺数字制图与城市信息系统，工业测量以及工程变形监测等工程测量技术的发展现状。

【关键词】工程测量；控制；监测

当前，以3S（GPS、RS、GIS）技术为代表的现代测绘技术迅猛发展，测绘科学技术在理论上、方法上和技术体系上正经历着巨大的变革。我国自改革开放以来，国民经济持续增长，工程建设的投资和规模迅速发展，给工程测量技术的发展带来了机遇。目前，3S技术和数字化测绘技术以及测绘新仪器广泛应用于工程测量中，使工程测量趋向自动化、智能化、数字化。下面从工程控制测量、大比例尺数字测绘与城市信息系统，施工放样测量、工业测量以及工程变形监测等方面介绍工程测量技术的发展现状。

一、工程控制测量

工程控制测量是各种工程测量的基础和基准。现代空间定位技术特别是GPS的发展，提供了一种崭新的控制测量技术手段，使工程平面控制测量发生了革命性的变革。传统的三角测量、三边测量、边角测量以及导线测量建立高等级控制测量的方法已被GPS测量所替代。在线路测量中，已经常应用GPS快定位和RTK技术来进行线路控制测量。全站仪的发展提高了测角和测距精度。目前全站仪测角精度达到0.5S，同时自动化程度越来越高。自动全站仪能自动识别，跟踪和精确照准目标，因此大大简化了仪器的观测操作，在工程测量中得到广泛应用。在小范围高精度的工程控制测量、控制测量加密、城市导线测量和工程控制测量中，还是主要采用全站仪布设工程控制网和导线网进行工程控制测量。几何水准测量仍旧是建立高精度高程工程控制测量的基本方法。电子水准仪的出现。使几何水准测量向自动化、数字化方向迈进。全站仪电子测距精度的提高和高灵敏度垂直度盘读数的自动补偿，使三角高程测量精度得到提高，操作更为简单。

二、大比例尺数字测图与城市信息系统

工程建筑设计，施工需要大比例尺地形图，大比例尺地形图测绘是工程测量最普遍的一项测绘工作。全站仪的发展和计算机测图软件的开发，使地面地形图测绘技术向数字测图技术转变。地面数字测图作业模式有两种类型，一种是全站仪采集数据，利用电子手簿或仪器自身的内存记录数据，再传至计算机。根据现场绘制的草图进行编码和编辑生成数字地图。另一种是全站仪与便携机或PDA链接，利用屏幕显示点位，现场进行编码，经编辑生成数字地图。随着全数字摄影测量的发展。摄影測量成图趋向自动化和数字化，使摄影测量技术发生了革命性的变革。基于微机的数字摄影测量系统能自动完成空中三角测量、建模、制作正射影像图以及交互生成数字线划图，经外业调控后再经编辑生成数字地图。目前数字测图技术已替代了传统的平板仪白纸测图技术。我国1：500～1：2000的大比例尺地形图，在大面积测图时已广泛采用全数字摄影测量方法，而在小面积的工程勘测和城市更新测图中主要采用全站仪采集数据和计算机成图的地面数字测图方法。

三、施工放样测量

随着大型工程建设（如水利枢纽、大型桥梁、城市地铁、磁悬浮列车轨道、电视塔等）的规模增大，工程结构的日趋复杂和机械化施工，加大了施工放样的难度。目前，全站仪（包括无棱镜的漫反射测距）在施工放样测量中发挥了极大的作用，放样方法主要采用全站仪极坐标法放样。在线路曲线放样中，按测量坐标系计算曲线点的测量坐标，在测量控制点上由全站仪直接放样曲线点，简化了线路曲线放样操作。

四、工业测量

在飞机、造船、汽车、钢铁等工业生产，以及大型汽轮发电机组、电子加速器和大型抛物面天线等设备安装中，需要进行相对位置极高的精密测量工作。工业测量方法主要有：两台或多台高精度电子经纬仪的空间前方交会测量系统，单台高精度全站仪（包括激光跟踪仪）的极坐标测量系统、单台高精度全站仪（包括激光跟踪仪）的极坐标测量系统，采用数字量测相机的工业近景摄影测量系统，及用于直线测量的激光准直测量系统和用于水平面测量的静力连通管高程测量系统。经纬仪空间前方交会测量系统采取高精度测角，在几米到十几米的测量范围内可达到0.02mm～0.05mm的点位精度，应用于形状测量，设备的安装和检修测量。高精度全站仪极坐标测量系统的测距精度在120m范围内可达0.5mm左右，因此在中等精度的工业测量中得到广泛应用。而激光跟踪仪利用激光干涉法原理测距，在有效测量范围内（30m～40m）测距精度优于0.005mm/m。市场上推出了的一种带摄影测量装置的激光跟踪仪工业测量系统。由LTD500和T-Cam构成主机，配合T-Probe测量装置构成。该系统通过摄影测量装置可确定测量装置的3个转动角，即可得到测量装置下部触针端点的精确位置，给测量带来很大的方便。

五、工程变形监测

工程变现检测是指工程建筑物本身和工程施工造成的地表变形（如沉陷、滑坡）的监测。工程灾害给人们带来极大的危害，因此工程变形监测越来越受到重视。一方面改进观测仪器和方法，提高观测精度和使数据采集自动化，另一方面研究变形观测数据的处理方法，对工程变形进行正确地分析和预报。目前GPS作为变形观测的一种重要方法，已广泛用于矿山开采的地表、大坝坝顶、桥梁、滑坡的变形监测。以跨汪和跨海湾的大桥为例，其桥型以悬索桥和斜拉桥为主，在温度、风力、荷载的作用下，变形较大。为确保大桥的安全通车，已有多座大桥开展了变形监测，其中采用GPSRTK方法实时、连续和全自动检测桥面的变形，测量精度为1cm～2cm。在大坝和滑坡的变形监测中采用静态GPS方法，连续观测4h～6h可达到1mm左右的测量精度。在大坝、桥梁、滑坡的变形监测中，自动高精度全站仪（如LeicaTCA2003）也得到广泛应用。自动全站仪可以自动寻找目标，在计算机控制下可定时对一系列变形点自动观测，并将观测数据传输给监测中心处理。新型的激光扫描仪采用漫反射测距，测距精度为3mm～5mm，测量距离已达几百米之远，可在短时间内获得建筑物的影像和点阵的三维坐标，因此，在拱坝、桥梁、高边坡的变形监测中有较好的应用前景。原来大坝变形监测中的引张线、波带板激光准值、垂线和连通管等观测方法仍得到发展和应用。在计算机控制下多个测点装置连成一个系统，并实现了观测自动化、观测数据的自动传输和 预处理。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、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。工程建筑物的变形观测和数据分析，对了解工程建筑物的变形规律，预计可能出现变形量，保证工程建筑物的安全运行及工程维护等方面有着重要作用。

六、结束语

随着社会的发展，科学技术的进步，工程测量的理论和技术也得到了极大的发展，为现代社会的各项测绘所需提供了更高效、更全面、更精确的技术支持。