工程测量学论文

甘肃林业职业技术学院测绘工程系2011届

毕业生论文（设计）

浅谈工程测量的发展与应用

班级：083工程测量4班

毕业学生：徐生金

学号：0854********

指导老师：季晓菲

2011年6月14日

摘要

工程测量是研究地球空间中具有几何实体测量和抽象几何实体测设的理论、方法和技术的一门应用学科。它主要研究工程于工业建设、城市建设、国土资源开发、水路交通与环境工程的减灾救灾的事业中，进行地形和有关信息的采集与处理、施工放样、设备安装、变形检测与分析预报等方面的理论和技术。工程测量学科是一门应用学科它是直接为国民经济建设而服务，紧密与生产实践相结合的学科，随着科技的发展特别是电子计算机、微电子技术、激光技术、空间技术等新技术的发展与应用，以及测绘科技技术本生的进步，为工程测量技术进步提供新的方法和手段，有力地促进和推动工程测绘事业的进步和发展。它是工程测量技术的面貌发生了深刻的变化并取得了很大的成就按照工程建设的顺序和相应作业性质，可将工程测量内容分为以下三个阶段的工作：

⑴勘测设计阶段

⑵施工阶段的测量阶段

⑶工程竣工后运营管理阶段的测量工作

关键词：工程测量技术学科

ABSTRACT

Engineering measurement is the study of the earth in space with geometric entities measurement and abstract geometric entities survey in theory,the method and technology of an applied science.It mainly research project in industrial construction, urban construction,land and resources development,water transportation and environmental engineering and relief of the business,and the relevant information for terrain of acquisition and processing,construction lofting,equipment installation, testing and analysis of deformation forecast,and other aspects of the theory and technology.Engineering measurement subject is a practical subject it is directly to the national economic construction and service,works closely with production of the combination of practice subject,with the development of science and technology, especially the electronic computer,microelectronics technology,laser technology, space technology and the development of new technology and applications,as well as the surveying and mapping technology and the progress of the birth,for engineering survey technology progress with new ways and means,effectively promote and engineering surveying and mapping the progress and development of the business.It is the face of the engineering survey technology profound changes have occurred and great achievements have been made in accordance with the order of the engineering construction and the corresponding properties,can work engineering survey content divided into the following three phase of work:

⑴survey design stage

⑵the construction phase measurement stage

⑶project is completed operation management phase of the measurement Keywords:engineering measurement Technology subjec

摘要 (2)

ABSTRACT (3)

目录 (4)

绪论 (5)

1工程测量学定义和分类 (5)

2工程测量学的研究应用领域 (6)

3工程测量仪器的发展 (6)

4工程测量现阶段的发展状况 (8)

4.1空间技术在工程测量中的应用与发展 (8)

4.2数字测绘与空间信息的系统技术的应用与发展 (8)

4.3变形检测理论和方法的发展 (8)

4．4工业测量 (8)

4.4.1电子经纬仪测量系统 (9)

4.4.2全站仪极坐标测量系统 (9)

4.4.3激光跟踪测量系统 (9)

4.4.3数字摄影测量系统 (9)

5工程测量学的发展展望 (9)

六、总结 (11)

致谢 (12)

参考文献 (13)

工程测量是研究地球空间中具有几何实体测量和抽象几何实体测设的理论、

方法和技术的一门应用学科。它主要研究工程于工业建设、城市建设、国土资源

开发、水路交通与环境工程的减灾救灾的事业中，进行地形和有关信息的采集与

处理、施工放样、设备安装、变形检测与分析预报等方面的理论和技术工程测量

学科是一门应用学科它是直接为国民经济建设而服务，紧密与生产实践相结合的

学科，随着科技的发展特别是电子计算机、微电子技术、激光技术、空间技术等

新技术的发展与应用，以及测绘科技技术本生的进步，为工程测量技术进步提供

新的方法和手段，有力地促进和推动工程测绘事业的进步和发展。工程测量是为

工程建设服务的，由于服务对象众多，所以它所包括的内容非常广泛。按照服务

对象来划分，其内容大致可分为：工业与民用建筑工程测量，水利水电工程测量，

铁路、公路、管线、电力架设等工程测量，桥梁工程测量、矿山工程测量、地质

工程测量、隧道及地下工程测量。按照工程建设的顺序和相应作业的性质，可

将工程测量的内容分为以下三个阶段的工作：

⑴勘测设计阶段的工作

⑵施工阶段的测量工作

⑶工程竣工后运营管理阶段的测量工作

可见，工程测量学就是围绕着各项工程建设对测量的需要所进行的一系列有

关测量理论、方法和仪器设备进行研究的一门学科，它在国民经济建设中和国防

建设中起到了极其重要的作用。

1工程测量学定义和分类

工程测量学是研究在工程建设、工业和城市以及资源开发中，在规划、勘测设计、施工建设和运营管理各个阶段所进行的控制测量、地形和有关信息的采集和处理（即大比例尺地形图测绘）、地籍测绘、施工放样、设备安装、变形监测及分析和预报等的理论、技术和方法，以及研究对测量和工程建设有关的信息进行管理和使用的学科。（1）工程测量学是一门应用学科，按其研究对象可分为：建筑工程测量、铁路工程测量、公路工程测量、桥梁工程测量、隧道工程测量、水利工程测量、地下工程测量、管线（输电线、输油管）工程测量、矿山测量、军事工程测量、城市建设测量以及三维工业测量、紧密工程测量、工程摄影测量等。

一般的工程建设分为规划设计、施工建设和运营管理三个阶段。工程测量学是研究

这三个阶段所进行的各种测量。

2工程测量学的研究应用领域

从应用的角度看，工程测量是一门服务性技术。除了其本身的理论与技术体系外，主要面向广泛的工程应用，为工程建设服务(2)。比如：1.工业与民用建筑工程测量。它是指建筑工业与民用建筑工程在勘测、设计施工和竣工验收、运营管理过程中的测量工作。2.线路工程测量。其包括公路、铁路、输电线、输油管道、灌渠以及各种地下管线等工程。3.地质矿山工程测量。通常将配合地质找矿、矿物开采工作的各种测量工作系统称为地质矿山工程测量。4.军事工程测量。是在军事工程建设的勘测设计，施工建设和运营管理阶段唆进行的测量工作，为各种军事工程建设提供精确数据、地形图等。保障工程建设按照设计竣工和安全有效地使用。等，多方面的应用。

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。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。

3工程测量仪器的发展

工程测量仪器可分通用仪器和专用仪器。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。

电脑型全站仪配合丰富的软件，向全能型和智能化方向发展。带电动马

达驱动和程序控制的全站仪结合激光、通讯及CCD技术，可实现测量的全

自动化，被称作测量机器人。测量机器人可自动寻找并精确照准目标，在1

s内完成一目标点的观测，像机器人一样对成百上千个目标作持续和重复观

测，可广泛用于变形监测和施工测量。GPS接收机已逐渐成为一种通用的

定位仪器在工程测量中得到广泛应用。将GPS接收机与电子全站仪或测量

机器人连接在一起，称超全站仪或超测量机器人。它将GPS的实时动态定

位技术与全站仪灵活的三维极坐标测量技术完美结合，可实现无控制网的

各种工程测量。

专用仪器是工程测量学仪器发展最活跃的，主要应用在精密工程测量

领域。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。

用于建立水平的或竖直的基准线或基准面，测量目标点相对于基准线(或基准面)的偏距(垂距)，称为基准线测量或准直测量。这方面的仪器有正、倒锤与垂线观测仪，金属丝引张线，各种激光准直仪、铅直仪(向下、向上)、自准直仪，以及尼龙丝或金属丝准直测量系统等。

在距离测量方面，包括中长距离(数十米至数公里)、短距离(数米至数十米)和微距离(毫米至数米)及其变化量的精密测量。以ME5000为代表的精密激光测距仪和TERRAMETER LDM2双频激光测距仪，中长距离测量精度可达亚毫米级；可喜的是，许多短距离、微距离测量都实现了测量数据采集的自动化，其中最典型的代表是铟瓦线尺测距仪DISTINVAR，应变仪DISTERMETER ISETH，石英伸缩仪，各种光学应变计，位移与振动激光快速遥测仪等。采用多谱勒效应的双频激光干涉仪，能在数十米范围内达到0.01μm的计量精度，成为重要的长度检校和精密测量设备；采用CCD线列传感器测量微距离可达到百分之几微米的精度，它们使距离测量精度从毫米、微米级进入到纳米级世界。

高程测量方面，最显著的发展应数液体静力水准测量系统。这种系统通过各种类型的传感器测量容器的液面高度，可同时获取数十乃至数百个监测点的高程，具有高精度、遥测、自动化、可移动和持续测量等特点。两容器间的距离可达数十公里，如用于跨河与跨海峡的水准测量；通过一种压力传感器，允许两容器之间的高差从过去的数厘米达到数米。

与高程测量有关的是倾斜测量(又称挠度曲线测量)，即确定被测对象(如桥、塔)在竖直平面内相对于水平或铅直基准线的挠度曲线。各种机械式测斜(倾)仪、电子测倾仪都向着数字显示、自动记录和灵活移动等方向发展，其精度达微米级。

具有多种功能的混合测量系统是工程测量专用仪器发展的显著特点，采用多传感器的高速铁路轨道测量系统，用测量机器人自动跟踪沿铁路轨道前进的测量车，测量车上装有棱镜、斜倾传感器、长度传感器和微机，可用于测量轨道的三维坐标、轨道的宽度和倾角。液体静力水准测量与金属丝准直集成的混合测量系统在数百米长的基准线上可精确测量测点的高程和偏距。

工程测量专用仪器具有高精度(亚毫米、微米乃至纳米)、快速、遥测、无接触、可移动、连续、自动记录、微机控制等特点，可作精密定位和准直测量，可测量倾斜度、厚度、表面粗糙度和平直度，还可测振动频率以及物体的动态行为。

4工程测量现阶段的发展状况

4.1空间技术在工程测量中的应用与发展

GPS的出现使定位、导航发生了革命性的变革。目前GPS伪距单点定位的精度为2~10m；载波相位单点定位为厘米到分米级；差分GPS（Differential Global Positioning）定位为亚米级到米级；实时动态定位（Real-Time Kinematic，RTK）为亚厘米到厘米级，而载波静态相对定位为毫米级。

目前，美国正在进行GPS现代化改造，俄罗斯也在进一步加强全球卫星导航系统，欧盟委员会正在研制GALLIEO系统，还有其他国家，包括我国，日本和印度，是卫星定位有单一GPS向全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System）。导航卫星的组合使将来卫星定位精度更高，整周模糊度解算更方便，势必为工程测量的发展提供有力保证。

4.2数字测绘与空间信息的系统技术的应用与发展

我国数测绘技术从20世纪90年代处开始，经历十几年的发展已日渐成熟，形成了自己的方法和多个具有自主版权的国产软件。现在的数字测绘正在从二维向三维发展，形成三维测绘技术。

4.3变形检测理论和方法的发展

变形检测是一项跨学科的研究，它是研究变形信息的获取、分析和解释，以及预报变形的理论和方法。

建筑物产生变形的原因有很多，一般来说，建筑物变形主要有两个方面原因引起：一是自然条件及其变化，及建筑物地基的工程地质、水文地质、土壤的物理性质、大气温度等，如地下水的升降、地下开采及地震；二是与建筑物自身相联系的，及建筑物本身的负荷重，建筑物结构形式及力荷载的作用，如风力和机械振动等的影响

变形观测按时间特征可分为静态式、运动式和动态式。根据观测的目的，变形观测由三部分组成：

⑴根据不同观测现象、目的设置基准点及观测点；

⑵进行多周期的重复观测；

⑶进行数据处理与统计分析。

变形分析包括变形的几何分析和物理解释。前者用于模拟时空的特征，后者用于解释变形和引起变形原因之间的关系。

4．4工业测量

现代工业生产要求对产品的设计、仿真、生产的自动化流程，生产过程控制，产品质量检验与监控等进行快速的、高精度的测量和定位，并给出复杂形体的数字模型或运算轨迹等，利用传统的光学、机械等工业测量方法都无法完成，而利

用电子经纬仪、全站仪数码相机等作为传感器，在计算器的控制下，工业测量系

统完成工作的非接触和实时三维坐标测量，并在现场进行测量数据的处理、分析

和管理。这对工程测量提出了新的任务，兴起了工业测量。工业测量技术发展

飞速，技术设备向自动化、智能化、信息化的方向迈进。

4.4.1电子经纬仪测量系统

经纬仪测量系统的硬件设备主要由高精度电子经纬仪、基准尺、接口和联机

电缆及微机等组成。采用手动照准目标、经纬仪自动读数、逐点观测的方法。该

测量系统在几十米至几百米测量范围内的精度可达到0.22-0.05mm。

4.4.2全站仪极坐标测量系统

全站仪极坐标测量系统是由一台高精度的测角、测距全站仪构成的单台仪器三维

坐标测量系统。全站仪极坐标测量系统在近距离测量时采用免棱镜测量，为特殊

环境下的距离测量提供了方便。

4.4.3激光跟踪测量系统

激光跟踪测量系统的代表产品为SMART310，与常规经纬仪测量系统是不同

的是SMART310激光跟踪测量系统可全自动地跟踪反射装置，只要将反射装置在

被测物表面移动，就可实现该表面的数字快速化，由于干涉测量的速度极快，其

坐标重复测量精度高达0.000005，因此它特别适合动态目标的监测。

4.4.3数字摄影测量系统

数字摄影测量系统是采用数字近景摄影测量原理，通过2台高分辨率的数码

相机对被测物同时拍摄，得到物体的数字影像，经计算机图像处理后得到精确的

X、Y、Z坐标。数字摄影测量系统最新进展是采用高分辨率的数码相机来提高精

度。另外，利用条码测量标志可以实现控制编号的自动识别，采用专用纹理可代

替物体表面的标志设置，这些新技术也正促使数字摄影测量向完全自动化方向发

展。

5工程测量学的发展展望

随着科学的进步，工程测量学必将在以下几个方面取得快速的发展：

1测量机器人将作为多传感器集成系统在人工智能方面得到进一步发展，其应用范围将进一步扩大，影像、图形和数据处理方面的能力进一步增强；

2在变形观测数据处理和大型工程建设中，将发展基于知识的信息系统，并进一步与大地测量、地球物理、工程与水文地质以及土木建筑等学科相结合，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的各种问题。

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.多传感器的混合测量系统将得到迅速发展和广泛应用，如GPS接收机与电子全站仪或测量机器人集成，可在大区域乃至国家范围内进行无控制网的各种测量工作。

5.GPS、GIS技术将紧密结合工程项目，在勘测、设计、施工管理一体化方面发挥重大作用。

6.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。

7.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。

工程测量学的发展，主要表现在从一维、二维到三维、四维，从点信息到面信息获取，从静态到动态，从后处理到实时处理，从人眼观测操作到机器人自动寻标观测，从大型特种工程到人体测量工程，从高空到地面、地下以及水下，从人工量测到无接触遥测，从周期观测到持续测量。测量精度从毫米级到微米乃至纳米级。工程测量学的上述发展将直接对改善人们的生活环境，提高人们的生活质量起重要作用。

六、总结

由此可见工程测量学科它是直接为国民经济建设而服务，紧密与生产实践相结合的学科，随着科技的发展特别是电子计算机、微电子技术、激光技术、空间技术等新技术的发展与应用，以及测绘科技技术本生的进步，为工程测量技术进步提供新的方法和手段，有力地促进和推动工程测绘事业的进步和发展。它主要研究工程于工业建设、城市建设、国土资源开发、水路交通与环境工程的减灾救灾的事业中，进行地形和有关信息的采集与处理、施工放样、设备安装、变形检测与分析预报等方面的理论和技术。由于服务对象众多，所以它所包括的内容非常广泛。按照服务对象来划分，其内容大致可分为：工业与民用建筑工程测量，水利水电工程测量，铁路、公路、管线、电力架设等工程测量，桥梁工程测量、矿山工程测量、地质工程测量、隧道及地下工程测量。因此，工程测量技术是一们非常重要的学科，它对我国国防的建设起者重大作用，所以作为测绘人的我们必须将工程测量学好学精，我们更要拿出我们测绘人不吃苦精神，对我国建设作出应有的贡献。

非常感谢季老师在百忙之中对我的细心的指导，耐心的讲解，在论文编写过程中始终给予我极大的帮助，仔细审阅我的论文并提出了许多宝贵的修改意见，使我的论文质量得到了很大的提高。从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，感谢我的室友们，从遥远的家乡来到这个陌生的城市里，是你们和我共同维系着彼此之间兄弟般的感情，维系着寝室那份家的融洽。两年多来，学院老师及领导在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，在此谨老师们致以诚挚的谢意和崇高的敬意。在这里请接受我诚挚的谢意！

徐生金

测绘系083测量四班

[1]宁津生主编.地形测量.黄河水利出版社.

[2]刘培文主编.公路施工测量技术.北京：人民交通出版社.

[3]周建郑主编.工程测量.郑州：黄河水利出版社，2006.

[4]潘威等编著.公路工程实用施工放样技术.北京：人民交通出版社，2004.

[5]闫超君、丁明科、费秉胜编著．道路工程施工技术．中国水利水电出版社2008.