工程測量是指在工程建設的設計、施工和管理各階段中進行測量工作的理論、方法和技術。它是測繪科學與技術在國民經濟和國防建設中的直接應用,是綜合性的應用測繪科學與技術。工程測量直接為工程建設服務的,包括城建、地質、鐵路、交通、房地產管理、水利電力、能源、航天和國防等各種工程建設部門。
一、工程測量的發展特點
(一)測量內外業的一體化
測量內業和外業工作已無明確的界限,過去只能在內業完成的測量工作,現在在外業也可以很方便地完成。測圖時可在野外編輯修改圖形,控制測量時可在測站上平差和得到坐標,施工放樣數據可在放樣過程中隨時計算。
(二)數據獲取及處理的自動化
主要指數據的自動化流程。電子全站儀、電子水準儀、GPS接收機都是自動化地進行數據獲取,大比例尺測圖系統、水下地形測量系統、大壩變形監測系統等都可實現或都已實現數據獲取及處理的自動化。比如:科傻系統已實現了地面控制和施工測量的數據獲取及處理的自動化。用測量機器人還可實現了無人觀測及測量過程的自動化。
(三)工程測量向多領域滲透
隨著計算機技術的發展,借助于強大的軟件支持,工程測量不僅局限于測量靜止信息,而是向多維立體沙盤制作、建構筑物得三維動畫制作等方向發展。隨著城市及廠礦地下管線改造和管理的需要,地下管線探測服務領域進一步擴展為地下管線(金屬)泄露探測,下水道堵塞或塌陷點處和煤氣管接駁處探測,電纜絕緣引用管線護套故障探測。
(四)測量儀器日新月異
現代測量儀器正向著自動化、數字化方向發展,大有淘汰傳統的光學測量儀器(水準儀、經緯儀、平板儀)的趨勢。全站儀是電子經緯儀和測距儀的集成。它不僅具有電子表測角和電子表測距的功能,而且具有自動記存儲和運算能力,有很高的作業效率。大面積的一級控制測量早已使用GPS全球定位系統。目前,用于控制測量的靜態GPS接收機已實現天線、接收機和電源一體化,而且重量很輕(僅1kg左右),操作完全自動化。用于圖根控制測量和采集數據的實時動態GPS(RTK,載波相位差分)接收機,可以瞬時獲得地面點的厘米級坐標。三維激光影像掃描儀可以快速、精確和可靠地獲得被識別物體三維空間數據,在橋梁變形、水壩監測及建模、土石滑坡監控、開挖容量測量、城市數字化測量等方面發揮著重要用途。
二、工程測量技術的應用
(一)GPS定位技術在工程測量中的應用
GPS技術具有精度高、速度快、不受氣候條件及通視條件的限制等優點,另外,GPS接收機具有自動觀測的特點,這為實現大型工程建筑物變形監測的自動化奠定了基礎。實踐證明,GPS是一種值得選用的有效方法,三維坐標的測定變得簡單,目前,GPS技術特別是RTK技術已廣泛應用于工程測量中。
(二)GIS工程測量系統的應用
地理信息系統(GIS)是由計算機系統、地理數據和用戶組成的,通過利用數據的空間屬性,實現了圖形與數據的結合。它通過可視化平臺多維地顯示數據,揭示數據之間的關聯和隱藏在數據背后的信息。作為傳統地圖學與現代信息技術相融合的一門空間技術,GIS是工程信息采集、存儲、管理、分析、表達的有力工具。另外,GIS可以把工程用地及其周圍地區的地形、地貌、地物、變形測量點等信息放置到電子地形圖上。通過圖形與屬性數據庫的連接和多期變形測量結果趨勢性計算與變形趨勢圖的制作,建立可視化的變形測量查詢、分析、管理信息系統,將更加有利于變形測量分析與管理。
(三)基于全站儀的變形監測技術的應用
全站儀變形監測以其自動化、高精度、三維監測的技術優勢,在變形監測中得到了普遍應用。全站儀正在向全能型和智能化方向發展。帶馬達驅動和程序控制的全站儀結合激光、通訊及CCD技術,可實現測量過程的全自動化,被稱作測量機器人。測量機器人可自動搜尋觀測目標,在很短的時間內完成一目標點的觀測,并可以對多個目標作持續和重復觀測。測量機器人與測量數據處理分析軟件系統相結合完全可以實現變形監測的自動化。測量機器人作為多傳感器集成系統在人工智能方面的進一步發展,使其在建筑物變形監測中必將得到進一步應用。
(四)數字化測繪技術在工程測量中的應用
數字化測繪技術是伴隨著計算機、網絡技術的發展及測量儀器的智能化而興起的一門新興的測繪技術。數字中國、數字城市等概念的提出以及相關數字化工程的啟動,特別是全球定位系統(GPS)、地理信息系統(GIS)、攝影測量與遙感(RS)以及數字化測繪和地面測量先進技術的發展,使工程測量的手段和方法產生了深刻的變化。工程測量的服務領域也相應進一步延伸,而且正朝著測量數據采集和處理的自動化、實時化和數字化方向發展。
(五)數字成像測量技術在建筑工程的應用
數字成像測量技術是通過計算機系統在被測二維影響中提取三維信息,通過對被測區域進行多點影響拍攝與提取得到測量工作所需信息。其常用于地形復雜、測量放線工作困難的測量工作中。隨著近年來數字成像測量技術的不斷完善以及其在工程建設各個領域的不斷應用,目前其在建筑工程竣工后以及使用過程變形監測中也得到廣泛的應用。通過對建筑工程多點影響的拍攝與計算機提取得到建筑物的變形參數,以此對建筑工程垂直位移(沉降)、水平位移、傾斜、撓曲等進行客觀評價,保障建筑物的使用安全。
(六)工程測量中的3S集成技術
3S(GPS、GIS、RS)技術的結合,取長補短,是一個自然的發展趨勢,三者之間的相互作用行成了“一個大腦,兩只眼睛”的框架,即GPS與RS為GIS提供區域信息及空間定位信息,而GIS進行相應的空間分析以便從GPS和RS提供的海量數據中提取有用的信息并進行綜合集成,使之成為科學的決策依據。諸如三峽工程、南水北調工程等工程,其施工范圍大、物流量大、施工周期長等,而3S技術為該類大型工程提供了最有效的數據及信息采集、分析處理、表達決策的工具。
(七)精密工程測量的應用
現代精密測量技術是一門集光學、電子、傳感器、圖像、制造及計算機技術為一體的綜合性交叉學科,測量儀器具有精密化、集成化、智能化的發展趨勢,代表著工程測量學的發展方向。精密工程測量技術包括精密地直線定線、測量角度(或方向)、測量距離、測量高差以及設置穩定的精密測量標志。從測量方案設計、實地施測到成果處理和利用的各個階段中都要利用誤差理論進行分析。精密工程測量的特點是:作業精度依工程需要而定,并且精度要求比較高;作業環境特殊;儀器設備要求高,在特殊情況下,需要自造儀器;數據處理要求嚴格等。精密工程測量應用于各種變形監測及高精度的工程施工中。
結語:
綜上所述,工程技術的發展不斷對測量工作提出新的要求,同時,現代科學技術和測繪新技術的發展,給直接為經濟建設服務的工程測量帶來了嚴峻的挑戰和極好的機遇。大力促進工程測量技術方法與手段的更新換代,積極推動新技術的推廣與應用,充分利用GPS技術、GIS技術、數字化測繪技術、攝影測量技術、RS技術、“3S”集成技術及地面測量先進技術設備,把傳統的手工測量向電子化、數字化、自動化方向發展。同時加強相關學科的研究,不斷拓寬工程測量服務新領域,開創工程測量發展新局面,最終推動我國工程測量科技的進步。
參考文獻:
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