浅谈工程测量的方法及未来发展

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　　摘要：工程测量将测绘科学与技术直接应用到在国民经济和国防建设当中，是测绘学中最活跃的分支学科之一，其服务和应用范围涵括城建规划、地质勘测、铁路交通、房地产管理、水利电力、能源、航天国防事业等各个方面，在今后的建设发展中起着越来越重要的意义，因此严谨的计算和测量方法也显得尤为重要。下面，我们就工程测量的方法和未来发展的趋势和前景状况进行浅谈和分析。
　　关键词：工程测量；方法；发展；
　　
　　一、工程测量的定义
　　工程建设从其施工图纸的设计设计、施工管理和项目实施等各个阶段运用测量理论的、系统的、科学的方法进行计算和测量，能够为项目的开展提供各个方面的参数和依据，这就是我们所说的工程测量。我国目前在国民经济和国防建设中和国民经济的发展中已普遍的重视工程测量的结果和其实施过程中所采用的方法的实施过程的各个方面，它直接服务于工程建设当中，包括城建、地质、铁路、交通、房地产管理、水利电力、能源、航天和国防等各种工程建设部门等。
　　（一）根据工程的建设和进程来分类，可分为规划设计阶段的测量，施工兴建阶段的测量和竣工后的运营管理阶段的测量。
　　（二）根据工程测量所服务的工程种类分类：可分为建筑工程测量、线路测量、桥梁与隧道测量、矿山测量、城市测量和水利工程测量等。
　　此外，还将用于大型设备的高精度定位和变形观测称为高精度工程测量；将摄影测量技术应用于工程建设称为工程摄影测量；而将以电子全站仪或地面摄影仪为传感器在电子计算机支持下的测量系统称为3维工业测量。无论是工程进程各阶段的测量工作，还是不同工程的测量工作，都需要根据误差分析和测量平差理论选择适当的测量手段，并对测量成果进行处理和分析，也就是说，测量数据处理是工程测量的重要内容。
　　
　　二、工程测量中常用方法
　　随着我国建筑技术的发展，我国工程测量工作者不断深研新技术和新的方法，在长期的探索中，也探索出了一套适合我们发展道路，下面，我们首先来探讨一下我国工程测量中常用的方法和理论：
　　（一）测量平差理论
　　测量评差理论，即采用最小二乘法得到测量评测来进行工程测量，其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。
　　（二）工程控制网优化设计理论和方法
　　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。一般将网的质量指标作为目标函数或约束条件。网的质量指标主要有精度、可靠性和建网费用，对于变形监测网还包括网的灵敏度或可区分性。对于网的平差模型而言，按固定参数和待定参数的不同，网的优化设计又分为零类、一类、二类和三类优化设计，涉及到网的基准设计，网形、观测值精度以及观测方案的设计。
　　（三）变形观测数据处理
　　1.变形观测数据处理典型方法：最简单而有效的数据处理方法就是根据变形观测数据绘制变形过程曲线，并且由过程曲线可以做趋势分析。要是将变形影响因子和变形观测数据结合起来多元回归分析和逐步计算，可得到变形与显著性因子兼的函数关系，可以做物理解释和变形预报。
　　2.变形的几何分析与物理解释：传统的方法将变形观测数据处理分为变形的几何分析和物理解释。几何分析在于描述变形的空间及时间特性，主要包括模型初步鉴别、模型参数估计和模拟统计检验及最佳模型选取3个步骤。变形监测网的参考网、相对网在周期观测下，参考点的稳定性检验和目标点和位移值计算是建立变形模型的基础。变形的物理解释在于确定变形与引起变形的原因之间的关系，通常采用统计分析法和确定函数法。统计分析法包括多元回归分析、灰色系统理论中的关联度分析以及时间序列频域法分析中的动态响应分析等。
　　3.变形分析与预报的系统论方法：目前研究的一个新方向是将把以现代系统论作为指导进行的变形分析和预报，变形体具有多层次高维的灰箱或黑箱式结构，是非线性的，此外也具有开放性和随机性等复杂性。
　　
　　三、工程测量的未来发展趋势
　　我国工程测量从开始得到关注至今，已经历了二十多个年头，伴随着科技的进步和测量方法的不断完善，为我们建筑事业创造了很多有力的条件和依据。具体说来，可以将这些原因归结为两个方面，意识科技的进步，计算机和电子技术越来越多的运用到建筑工程项目当中，给予工程测量提供了很多技术支持，为探究更多更好的技术方法和手段提供了强有力的保证，其次是改革开放以来，城市不断的扩建，更多的建筑进行了全面的规划和构建当中，工程项目越来越多，工程质量不断推陈出新，各种新任务、新要求和新的技术运用到项目的质量保证当中，为工程测量的服务领域的拓宽提供了前提条件，大大的推动了工程测量事业的前进和发展。
　　（一）现今已越来越多的工程项目中采用了测量机器人这项新技术，并且其也将作为多传感器集成系统，突破以往人力施工项目的各种不足，在人工智能方面有了新的突破和发展，并且，伴随着其应用范围的不断扩大，也同时增强了影像、图形和数据处理方面的能力。
　　（二）工程测量是工程项目实施前的一个重要依据，因此需根据项目进行综合前面的统筹和规划，特别是在进行处理变形观测数据和大型工程建设中，必须将发展基于知识的信息系统建设之中，进一步将大地测量、地球物理、工程与水文地质以及土木建筑等学科进行紧密结合，解决工程建设中以及运行期间的安全监测、灾害防治和环境保护等各种易忽视的问题。
　　（三）全球定位系统(GPS)和地理定位系统（GIS）、摄影测量与遥感(RS)以及数字化测绘和地面测量先进技术将进一步运用到工程项目当中，工程测量时要紧密结合工程项目，将这两项新技术运用到勘测、设计、施工管理等方面。GPS、GIS等技术的广泛运用，增强了工程项目的科学性和精准性。大型的或者复杂的建筑项目、设备的3维测量技术、几何空间重构以及质量的全方位控制等将是工程测量学发展的一个方向。并且，GPS接收机与电子全站仪或测量机器人集成，将在大区域乃至国家范围内进行无控制网的各种测量工作。
　　
　　四、结语
　　综上所述，工程技术的发展不断对测量工作提出新的要求，伴随着现代科学技术和测绘新技术的发展，工程测量的手段、方法和理论产生了深刻的变化，也直接为经济建设服务的工程测量带来了严峻的挑战和极好的机遇，我们看到，工程测量的领域在不断前进和扩展，正朝着测量数据采集和处理的自动化、实时化和数字化方向发展，进步飞速的工程测量技术，与时俱进的测量方法都给我国的建筑事业取得了显著成绩，但是目前的发展还不平衡，与国民经济建设发展和社会进步的需要还有着很大的距离，因此我们应当在今后的探索道路上不断探索新的测量技术和方法手段等，大力推进新技术的研发和应用，不断的进行创新和科技研究，改变传统的测量理念，将工程测验引向更电子数字化、自动系统化得方向发展，积极探索新的发展道路，开创出我国建筑工程测量的新局面。

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