略论工程测量学的发展现状及展望

略论工程测量学的发展现状及展望

摘要：本文首先对工程测量学的定义及主要内容进行了分析，指出了该学科的

地位及研究应用领域，阐述了工程测量学专用仪器的发展，同时详细论述了工程

测量学现阶段的发展现状及今后的发展展望。

关键词：测量学；测量仪器；发展展望

前言

工程测量对于工程施工的各个环节都起着至关重要的作用。如果没有工程测量人员的参与，工程的施工人员也将无法开展施工工作。在信息社会里，工程测量学的作用日益重要。

因此，对测量工作要高度予以重视，大力提高我国测量的技术水平。

1、工程测量学的定义及主要内容

1.1 定义：工程测量学是研究地球空间（地面、地下、水下、空中）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。

1.2 地位：测绘科学和技术（或称测绘学）是一门具有悠久历史和现代发展的一级学科。

总的来说，整个学科的二级学科应作如下划分：①大地测量学（包括天文、几何、物理、卫

星和海洋大地测量）；②工程测量学（含近景摄影测量和矿山测量）；③航空摄影测量与

遥感学；④地图制图学；⑤不动产地籍与土地整理。

1.3 应用领域：工程测量遍布我国国民经济建设的各个方面，按照工程建设的对象可分为：建筑工程测量、水利工程测量、桥梁工程测量、矿山测量、军事工程测量等；按照工作顺序

可分为：勘测设计阶段的工程测量；施工过程中的工程测量和竣工结束后的工程测量这三个

阶段。

工程测量在不同的工程施工阶段有着不同的职责，它是工程建设中最基本的工作之一，

它为建筑工程的其他相关工作提供服务，同时也是保障施工质量的最基本工作。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。

2、工程测量仪器的发展

2.1 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。

2.2 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。

3、工程测量学现阶段的发展现状

3.1 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。

3.2 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。

3.3 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。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。

3.4 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，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、工程测量学在今后的发展展望

4.1 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；

4.2 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。

4.3 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。

4.4 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。

4.5 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。

4.6 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。

4.7 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。

5、结束语

总之，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。

参考文献：

[1] 王金玲等编著《测量学基础》，中国电力出版社 2006年

[2] 李朝奎、李爱国编著《工程测量学》，中南海大学出版社 2009年

[3] 李青岳、陈永奇编著《工程测量学》，测绘出版社 2008年