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工程测量研究现状与发展探讨

时间:2011-05-11作者:岳建平,方露来源:中国论文库
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  摘要:总结现代工程测量的主要研究成果,分析该研究领域存在的主要问题,探讨该领域的主要方向和技术增长点。  关键词:工程测量;研究现状;发展方向;技术增长点  一、

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  摘要:总结现代工程测量的主要研究成果,分析该研究领域存在的主要问题,探讨该领域的主要方向和技术增长点。

  关键词:工程测量;研究现状;发展方向;技术增长点

  一、引言

  工程测量是与建设工程密切联系的应用型学科,是由测量学、大地测量学、摄影测量学等学科派生并发展起来的专业学科,为国民经济

  建设和发展起着重要的技术服务作用。前几年,教育部根据形势发展的需要,对测绘类专业进行了调整,将工程测量、大地测量、摄影测量的

  本科专业合并为测绘工程专业,以满足提高学生综合适应能力的需要。虽然工程测量本科专业不复存在,但工程测量工作仍然是测绘行业不可

  或缺的重要工作,也是测绘行业中毕业生需求量最大的技术工种之一,该领域的研究和发展一直是测绘工作者关注的重点。

  然而,工程测量在工程建设中的重要性与之受到的关注程度很不相称,大部分的测绘工程研究人员把目光投向了GIS、遥感等高新技术研究

  领域,致使传统的工程测量研究领域研究人员缺少,发展缓慢。如何改变目前的不利状况,加快前进步伐,提高研究水平和学术地位,是当前

  广大工程测量研究技术人员面对的一个重要问题。本文根据工程测量的特点和要求,在当前测绘理论和技术的基础上,探讨工程测量今后的发

  展方向,以及可能的技术增长点。

  二、主要研究成果

  工程测量学科在近半个多世纪的发展中,取得了显著的成果。该学科依托大地测量、摄影测量等相关学科的理论和技术,在大量的工程建

  设实践中,总结成功的经验,逐步形成和发展成为具有完整理论体系和鲜明工程应用特色的学科,其主要成就有如下几个方面:1)基础理论研究

  。工程测量的主要工作包括施工放样和变形监测。在施工测量中,建立满足实际工作需要的施工控制网是一个重要的研究内容,在这方面,形

  成了控制网优化设计理论、控制网可靠性分析、控制网灵敏度分析和控制网平差处理等完善的理论体系;同时,根据施工测量的特殊需要,采用

  特殊投影面和自由投影带等方法,有效地减小了控制网的投影变形,使放样结果的准确性和精确性得到更好的保障。在变形监测中,变形监测

  系统的设计理论和方法得到完善和提高,在此基础上,变形监测的内容更加全面,变形分析的理论和安全评判方法的研究取得了丰硕成果,从

  而形成了较为完善的安全监控理论体系。目前,人工智能技术、专家系统方法,以及神经网络、遗传算法等新的数学方法也在不断地提高和完

  善着安全监测的理论体系。精密工程测量作为工程测量的一个研究方向也取得了不少的成就,如用于大型粒子加速器施工测量的控制网建立理

  论,由于其不但精度要求高,而且有特殊的计算要求,从而形成了独特的计算方法;另外,由于大型天线、大型船舶等工业产品建造的需要,形

  成了适合于小范围高精度测量的工业测量理论体系,其主要特点是范围小、精度高、测量点密集,对测量数据后续处理有特殊要求,从而形成

  了一整套的工业测量理论和方法。其中,数字建模和造型技术以及三维可视化分析技术是其重要的应用技术。

  2)仪器设备的发展。工程测量仪器改进的典型代表当属全站仪、电子水准仪和GPS,这些仪器的应用不但降低了劳动强度,提高了生产效率

  ,而且改变了生产作业方法,提高了测绘产品的质量,同时对作业人员的操作技能要求也有所降低。近年来,测量机器人在变形监测和精密工

  程测量中得到广泛的应用,三维激光扫描仪在工程测量中的应用研究得到一定的进展,该设备可用于变形监测、地形测量和古建筑修复测绘等

  。

  3)生产技术的改进。生产技术的改进与仪器设备的发展密不可分。传统的白纸测图技术被全站仪数字化测图技术所代替;控制网的建立由原

  来的经纬仪三角网技术转变为全站仪或GPS观测的建网技术;施工放样由原来的经纬仪加钢尺改进为全站仪坐标法放样和GPS RTK实时放样;变形

  监测也由原来的经纬仪交会和水准测量改进为测量机器人、GPS以及各种传感器的自动化测量模式,在测量实时性、精确性、同步性等方面都得

  到了明显的提高。

  三、存在的主要问题

  虽然工程测量学科在理论和技术方面都得到了较大的发展,但存在的问题仍很明显,主要问题如下:1)数据获取方法没有优势。虽然GPS和

  全站仪等仪器设备在一定程度上减低了劳动强度,提高了生产效率,但这只是部分的改进,并没有从根本上将测绘工作者从繁重的野外工作中

  解放出来,为了获取数据,测绘工作者必须亲临现场采集数据。

  相对于工程测量领域,其他专业(如GIS、遥感等)在数据采集技术方面有明显的优势,它们大多采用卫星、雷达等高科技的传感技术,自动

  获取所需要的数据资料,大大降低了研究人员的劳动强度,其信息的内容也更加丰富和全面。

  2)生产技术传统单一。在生产技术方面,传统的工程测量技术和方法并没有得到革命性的改进,如大比例尺地形图由于测量精度要求高,

  其测绘主要采用全站仪全野外数字化测图,而在其他领域,可采用遥感图像、卫星像片、航空摄影像片和三维点云等自动生成各种比例的专题

  地图;在施工放样中,仍需采用全站仪或GPS逐点在现场测设点位;

  在变形监测中,监测点的位移大多采用传统方法获得,且基本是按点测量,分辨率较低,在其他领域,可采用合成孔径雷达等技术进行监

  测,自动获取数据,且分辨率高。

  3)理论方法发展缓慢。最小二乘法是工程测量领域传统的数据处理理论和方法,虽然近年来有一些新的理论方法得到研究和应用,但生产

  实践中最小二乘法仍然是最主要的实用方法,新的理论方法在实践中的应用并没有得到普及应用,这一方面说明新的理论方法较少,同时也说

  明了新理论和技术不够完善,还有待提高。

  四、发展趋势

  工程测量理论和技术的发展与工程建设的需求密切相关,因此,其发展规律应遵循国民经济建设的发展规律,其趋势也应和国民经济发展

  的趋势相一致。根据工程测量技术的现状和我国经济建设的发展趋势,笔者认为下列几个方面将是未来发展的重点。

  1)测量技术将从数字化向信息化发展。目前的工程测量工作大多实现了数字化,如数字化测图,采用全站仪或GPS实现数字化放样,变形监

  测也采用数字化的数据采集和自动化的数据处理,但这仅是单一工作的数字化或一体化;如水准测量可采用电子手簿进行记录,再将记录结果传

  输到计算机进行数据处理,但处理结果被其他测绘工作直接自动利用就很困难,原因是数据格式等的不一致,需要手工进一步加工处理成所需

  要的格式。数字化测绘仅是信息化测绘的基本要求,信息化测绘还要求一个完整的技术标准体系,以实现数据的共享。如在勘测设计阶段,测

  绘工作者为设计部门提供地形图,设计人员在此基础上进行工程建筑物等的设计工作,然后,再将设计结果交施工单位进行施工建设,这时施

  工测量作业人员已经很难拿到满足施工放样要求的图纸了,这种独立化生产模式使数据不能共享,生产效率也受到影响。为此,施工测量须提

  出符合施工放样要求的技术标准,以直接利用设计结果。信息化测绘应贯穿工程建设的全过程,为此,需要勘测、设计、施工、管理等各部门

  相互协调、共同研究。

  2)高新技术的综合应用。在相关的许多学科中,高新技术被广泛采用,从而也促使了该学科的进一步发展,而在工程测量领域,这些技术

  的应用相对较少,其原因当然与工程测量的特殊要求有一定的关系,也与该领域研究人员的缺乏相关,因此,在未来的几年中,如何将遥感技

  术、激光雷达技术、卫星测高技术等高新的卫星对地观测技术应用于工程测量,并在此基础上紧跟科技发展的形势,根据工程测量的特点和要

  求,进一步发展新兴技术在工程测量中的应用,是研究工作的一个重要内容,也是工程测量的重要技术增长点。

  3)针对新型工程研究相应的理论和方法。由于工程测量理论和技术与建设工程的类型和特点有关,不同类型的工程其测量的要求和方法也

  不尽相同。我国当今正处在基础工程建设的高速发展时期,不同类型的工程对测绘技术提出了不同要求,因此,施工测量技术也应根据工程的

  具体变化进行相应的调整和发展。例如,传统施工控制网的特点是范围小、精度高,采用特殊的投影面,在当前高速公路、高速铁路建设中,

  这种特征将不复存在,因此,针对这类超长距离的线型工程,如何建立既满足整体精度要求,又符合局部特殊要求的施工控制网将成为新的研

  究内容。

  4)服务范围的进一步拓展。传统的工程测量理论和技术主要是针对土木工程建设的,由于我国国民经济的飞速发展,特别是制造业的崛起

  和发展,许多新兴的行业对测绘技术也提出了相应的要求,例如,在船舶建造行业,我国每年的船舶建造总吨位位居世界前列,但建造中所采

  用的测控技术仍是最原始的基本方法,因此,该行业迫切需要符合船舶建造特点和要求的测控理论和技术,以满足数字化造船的要求。

  五、结束语

  任何一个学科的发展都要经过产生、提高和完善等阶段,在每一个阶段的发展过程中,都需要长期的积淀,以积累迈向新的更高阶段的能

  量。工程测量学科曾经有着相当辉煌的历史,目前的沉寂只是为了达到更高层次的蓄势,相信在不远的将来,在广大测绘工作者的共同努力下

  ,工程测量学科会得到一个快速的发展。

  参考文献:

  [1]张正禄.工程测量学[M].武汉:武汉大学出版社,2005.

  [2]李青岳.工程测量学[M].北京:测绘出版社,1995.

  [3]岳建平,田林亚.变形监测技术与应用[M].北京:国防工业出版社,2006.

  [4]陈永奇,等.变形监测分析与预报[M].北京:测绘出版社,1998.

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