基于工程测量技术的发展及其工程应用研究

（福建省船政交通职业学院，福建 福州 350000）

0 引言

工程测量技术是运用在各类建筑工程勘察测量、规划设计、建设以及运用管理等各个环节的测量理论技术。传统的工程测量技术需要运用大量的测量人员、测量设备现场实地测量，并将测量的数据整理、分析、总结后，提供给设计单位。传统的工程测量技术受到自然环境、地形地貌等影响，测量人员无法对工程建设区域以及周围进行详细的勘测，存在一定的局限性。随着现代工程测量技术的发展，尤其是无人机遥感技术的应用，打破了自然环境、气候变化对勘测结果的限制，提高了工程测量技术的准确性和实效性。不仅可以对现场环境、地形地貌、地质条件等进行测量，而且还可以对工程未来变化趋势做出预测，极大地拓展了工程测量技术的服务内容、测量可靠性、精确性、便捷性。

1 工程测量技术的作用

工程测量技术是为各类工程项目勘测设计、建设、安装、竣工、监测以及运营管理等工程服务的一门测绘技术，是现代测绘学的分支，是各类建筑施工的基础工作，关系到工程顺利建设。工程测量技术的本质是将各类测量技术应用在客观物体，根据测量结果明确测量对象的位置在某一个坐标系的三维坐标、高程随着时间变化而不断发生变化，从而了解观测区域的地貌特征[1]。在不同的阶段，工程测量技术对工程的作用也不同。在工程规划设计阶段，主要通过地质勘探、测量，了解工程建设区域的地貌信息、水文信息、地质信息，从而判断区域范围的地质信息是否符合工程建设的要求；工程设计方案经过业主单位、设计单位、施工单位和监理单位的讨论审核以及相关部门的批准则进入施工阶段，在施工阶段，工程测量技术主要是按照施工要求、施工方案将现场的坐标进行标定，作为工程建设的依据。按照工程性质、地形，建立施工控制网，控制网作为放样测量的基础，逐渐将设计图纸转变为地面实物坐标；工程建设投入使用后，为了确保工程的安全性，验证工程设计是否合格，需要对建筑物、构筑物的沉陷、倾斜、位移等情况进行监测，并将监测数据进行分析，确保工程运行的安全性。

2 工程测量技术的发展

工程测量技术的应用时间比较早，远古时期大禹治水的时候采用的测绳、罗盘仪就是早期的测量设备。经过几千年的发展，工程测量技术从测绳、罗盘仪设备逐渐发展到全站仪、视距仪、GPS、GIS、RS、无人机遥感技术等现代工程测量设备，并从传统的人工测量技术向自动化测量方向发展[2]。

2.1 测量技术的初始阶段

工程测量技术发展的比较早，早在公元前300多年前，中国人已经发明了罗盘，用罗盘判断地理位置的方向。司马迁《史记》中记载了大禹治水的时候，采用了准绳和规尺进行测量工具。但是古代的测量技术相对比较落后，测量速度慢、测量精度低、测量强度大，需要大量的人员进行配合。

2.2 工程测量的发展阶段

十八世纪的第一工业革命，掀起了深刻的社会变革。大量机器设备的使用，一定程度上促进了测量技术的发展，平板仪、水准仪等设备先后应用在工程测量领域。进入二十世纪，随着光学理论的发展，科学家根据光学理论研发了光学经纬仪，光学经纬仪与传统的游标经纬仪相比，体积轻、操作简单、测量速度快，测量的精度高[3]。1963年第一台编码电子经纬仪的出现，标志着测量技术进入到自动化时代，并先后研发了全站仪、电子水准仪、激光准直仪、激光扫描仪等电子测量设备，改变了传统的测量精度控制网、道路测量等方法存在的局限性。电子经纬仪可以自动记录测量的数据信息，使用过程中，自动修正测量仪器的度盘分划误差、偏心差，减少了测量的误差；全站仪具有自动记录、显示读数等功能，通过数字接口，可以自动效验测量参数，有效减少读数误差。通过数字接口将测量的数据传输到计算机，利用计算机对采集的数据信息进行处理，还可以将跟踪设备安装在全站仪上，对测量目标进行自动测量，减少人工效验的误差，提高工程测量的精度；激光准直仪、激光扫描仪等电子测量设备在测量过程中，设备自动进行安平、核准测量的数据，减少人工效验的次数，大大提高了测量结果的精度。因此，激光准直仪、激光扫描仪等电子测量设备

可以为高层建筑轴线测控、构筑物与设备的安装进行放线控制[4]。

2.3 现代测量技术

随着工业转型升级，我国工业制造逐渐向工业智造方向发展，工业生产自动化、生产过程控制、产品质量检测等各个环节对测量的精度、速度提出了新的要求，传统的光电设备、机械设备已经无法完成测量定位要求，平面测量技术无法满足机械设备高精度制造生产需求，促使测量技术向三维立体高精度方向发展。与平面测量技术相比，三维测量技术在测量过程中，可以同时完成三个方向的探测，并采用非接触方式向测量对象发送信号，信号发射到目标对象后反射到接收器，接收器将接收的数据信息发送到计算机，计算机软件对数据进行分析，并得出各个坐标系的数值[5]。三维测量影像仪具有良好的图像识别能力，改变传统的手动测量方式，测量精度从毫米级达到了微米级。因此，三维测量技术广泛应用在汽车、飞机、轮船、大型机器设备的设计、生产、试验以及安装过程的测量和定位，工业自动化生产过程控制、产品质量检测以及工程边坡稳定性进行检测，然后通过电磁波等传输设备自动传输到计算机，计算机应用软件对数据信息进行自动识别、计算、处理，并绘制出规范、精确、美观的数字地形图和结构图，如果输出的信息存在错误，系统还具备自动纠错功能，确保数据信息的精确度。

3 工程测量技术的应用

3.1 GPS技术在工程测量中的应用

GPS也称全球卫星定位系统，最早应用在美国军方导弹的航道定位过程中。随着GPS技术的发展，逐渐向民用领域应用。与其他测量技术相比，GPS技术可以实现全天候24小时不间断的进行测量定位，并实时将定位信息反馈到用户设备，从而实现高精度、全方位的定位，可以实现三维、速度、时间等精确定时。GPS系统主要由全球通信卫星、地面监控系统和用户设备构成，通信卫星是距离地表2万公里的上空运行的24颗卫星，用于接受、存储地面监控设备发出导航信息，并将导航信息发送到用户设备；地面监控系统主要由监测站、主控制站、地面天线等构成，地面监控系统主要负责跟踪卫星，地面天线并收集卫星传递的信号，测量卫星与地面距离，从而确定卫星运动轨迹；用户设备主要相对于接收机。接收卫星在一定角度的卫星信号，根据卫星信号计算机卫星与天线的距离，从而明确卫星轨道的相关参数，进一步计算出用户所在位置的经纬度、高度、速度和时间等信息。GPS与传统的工程测量技术相比，可以实现工程项目的精准定位，控制建筑[6]，提高工程测量速度。GPS技术可以用来测量时间、速度、大坝、大型建筑物变形以及土地测绘等环节，将GPS技术应用在房屋建筑前期勘测过程中，可以缩短测量的时间，利用GPS系统在房屋建筑周围设置控制网，每一个观测站观测时间控制在30分钟左右，采集周围建筑物、构筑物的三维数据信息，将采集的数据信息传输到计算机，计算机软件对数据进行分析，并绘制地形图，为房屋建筑的设计提供参考。

3.2 GIS技术在工程测量中的应用

GIS技术也称地理信息技术，通过计算机硬件设备和软件系统，对地球表层的空间地理数据信息进行采集、存储、分析、计算、管理的技术系统。GIS技术必须建立计算机基础上，利用计算机对采集的空间地理信息数据进行分析处理。因此，GIS技术是一门集计算机科学、地理学、空间信息学等综合学科。

将GIS技术应用在水利工程地质勘察过程中，可以全面采集施工现场的植被、构筑物、水文信息、地质构造，从而为水利工程的建设施工提供参考[7]。GIS技术一般需要与GPS技术结合起来，通过GPS系统接收到测量区域的坐标信息，然后按照预设的时间间隔发送定位信息到无线装置，无线装置接收到定位信息后将数据信息传输到计算机软件，计算机软件将采集的数据需坐标绘制平面、剖面图等图文信息，为水利工程的设计提供有效的参考，从而避免软土、土体不稳定结构，提高水利工程设计水平。

3.3 RS技术

RS也称为遥感技术，是一种非接触式、远距离的探测技术。通过传感器或者遥感器向探测目标发送电磁波信号，电磁波通过扫描、摄影、传感等设备采集地表的数据信息，并将采集的数据传输到计算机，计算机软件将采集的图形信息、图像信息进行分析，提取有效的数据信息，为工程建设提供参考。遥感技术是以航空摄影为基础，是现代三维测量技术发展的结果，它测量范围广、不受到自然环境、地形地貌的影响，可以更加前面的采集施工周围的各类信息。经过几十年的发展，遥感技术取得了巨大的进步，并应用在工程测量、天气预报等领域。将遥感技术应用在矿山资源的开采与保护环节，通过无人机打在遥感设备、高清摄像机、成像仪等设备，采集到矿山周围的地貌信息、植被信息、构筑物等信息，对矿山的开采、生态环境的影响以及地质灾害进行实时监测。遥感设备对矿山周围的矿产开采、回收、矿产品味等进行监测，可以了解矿山的开采率，资源存储量，从而制定矿山开采方案；遥感设备根据同一区域不同时间采集的图像信息和光谱差异，采集矿山的植被覆盖率、固体废弃物堆放、地面沉降等信息，从时间、空间和数量方面分析矿山的变化，从而为矿山未来可能发生的地质灾害做出预测，并根据矿山开采的土壤污染、植被破坏程度等信息，及时采取有效的措施，防止土地荒漠化[8]。

4 结束语

随着工程测量技术的发展，单一的测量技术已经无法满足工程测量的需求，当前工程测量工作中，往往采用多种测量技术结合，充分利用各种测量技术的优势，提高了工程测量的精度和效率，进一步完善我国工程勘测数据信息内容，为建筑工程设计提供全面、详细的内容。