工程测量论文范文10篇

工程测量论文范文

关键词:工程测量;课程设计;教学改革;评价方案

《工程测量》课程是我院开设的一门专业基础课，主要面向土木工程、建筑学、工程管理、工程造价等专业，本课程培养学生系统地掌握工程测量学的基本理论和基本技能，学会常规测量仪器的操作，了解测绘新仪器、新技术的原理及其应用，同时熟悉地形图的应用，能够从事相关专业中的测量工作，具有使用各种测量仪器的的能力，更好地从事测量方面的工作，以便更加适应社会需求［1］。

1工程测量课程基本信息

1．1主要内容

《工程测量》课程主要内容:水准测量、角度测量、距离测量与直线定向、测量误差、小地区控制测量、地形图的基本知识、大比例尺地形图测绘及应用、建筑工程施工测量、道路工程测量、房屋建筑建筑物变形观测等［2］。该课程教学主体上分为两大模块:理论教学和实践教学，理论教学主要教授学生测量基本理论与方法，实践教学主要是使学生正确熟练操作仪器并掌握相关的测量技能，具备解决工程施工能力。

1．2学时安排

我院的《工程测量》课程共48－64学时，3－4个学分，每学年有9个～11个班级授课，年修读学生300人以上。

1．3与其他课程的关系

《工程测量》以建筑材料、建筑制图等课程为基础，同时又为建筑施工、砌体结构、地基与基础等后继专业课程提供必要的基础知识。既是前面所学课程的延续，又是学习后续课程的基础，只有掌握了本课程的主要内容并运用其它的专业和基础知识，才能熟练完成项目施工过程的技术指导和管理。

1．4教学中出现的一些问题

随着教学深入，也暴露出一些问题。主要有:(1)学生没有吃透测量原理、不能很好的理论联系实际［3］;(2)在实践操作中有诸多不合规范的操作习惯;(3)部分学生心态浮躁不得更适当的学习方法、不能潜心研究学术问题。例如:不注重知识的连贯性学习;(4)面对棘手问题不能够发散思维立足于新的视角合作的解决;(5)课程考核不能全面客观的反应学生对该课程的学习掌握程度［4］。2工程测量课程教学改革设计思路课程体系与内容的改革围绕相关专业培养目标，以人才培养质量及人才全面发展、社会需求为导向，根据工程测量课程的教学特点和行业发展的新要求，不断探索和深化教学改革，做到课程体系改革与教学内容改革有计划、有措施、有特色的落实到教学中的每一个环节。(1)在理论教学上，教学内容吸取国内其他更高水平院校同行的先进经验;深入到社会项目上，与一线的技术员和专家共同探讨;优化和完善工程测量教学大纲，适当删减过时保守内容或者仅作简单讲述;(2)在实践教学上，积极加强校内实验室和校外实训基地建设［5］;通过测量技能大赛、产学研结合等多种方法，促进学生动手能力、创新能力;积极增加投入购置新型教学仪器设备，努力改善教学条件以满足教学要求;加强与生产单位以及测绘仪器销售商的交流;(3)在教学方法和教学手段上，形成了以授课课件、实践操作录像等方法相结合的立体感官教学方法［6］［7］;严格要求学生遵守测量规范和操作程序、培养良好的专业工作习惯，提高学生们的专业素质;通过参加专业比赛，锻炼并检测学生的测量技能，进一步提高学生们的测量专业知识;(4)另外，关注提高学生的“测、绘、算”技术能力，使学生熟练掌握全站仪，了解GPS测量技术［8］，学习CASS成图技术，让学生尝试结合EXCEL编写简单的计算软件;(5)在考试改革上，采用综合性笔试和平时性考核项目的多维度考核办法，不断探索优化更加客观的考核方式，以全面的反映出学生参与该课程学习的程度以及获得该课程总体知识、能力、素质综合成果的体现程度。

3工程测量课程目标

(1)掌握各类普通测量包括水准测量、角度测量、距离测量和小区域控制测量的基本原理和测量方法;并会正确规范熟练的使用各种常规测量仪器包括水准仪、经纬仪和全站仪;(2)会结合现行规程规范和选取合适的仪器，设计一般性的测量方案，并进行有效率的测量和内业处理包括建筑工程施工测量项目、建筑物变形监测项目。

4工程测量课程活动设计

4．1各类普通测量以分组比赛类型教学

下面以四等水准测量为例作介绍。(1)目的:使学生正确熟练的操作水准仪;使学生深入的掌握水准测量原理、四等水准测量的规范操作工序和规范的水准内业处理，培养学生扎实的专业基础和提高实操水平;(2)活动安排:水准测量原理、四等水准观测方法、内业处理流程、学生练习水准仪、普通水准测量实验，计划4课时;分组完成四等水准外业、内业，提交成果资料，计划2课时;成绩和总结，评定成绩并总结问题、分析原因，计划2课时;(3)评价方案:仪器操作与观测方法占30%，观测记录和内业处理占30%，观测记录和内业处理，占30%;小组总结报告占30%;出勤占10%。

4．2建筑工程施测量以案例分析来完成教学

下面以民用建筑施工测量为例做介绍。(1)目的:了解施工测量任务、特点及测设的基本工作;掌握测设点的平面位置的方法和施工控制测量的方法;掌握民用建筑施工放样流程;(2)活动安排:课堂讲解施工测量任务、特点及测设的基本工作，计划2课时;课堂讲解测设点的平面位置的方法和施工控制测量的方法，计划2课时;观看民用建筑施工放样现场教学视频，课堂提问学生，总结分析施工放样流程，学生完成案例分析学结，计划4学时;(3)评价方案:课堂提问占40%;民用建筑施工测量案例分析学结占50%;出勤占10%。

4．3建筑物变形测量以完成项目类型教学

(1)项目目的:使学生了解建筑变形测量的意义与重要性;理解建筑物变形测量的施测内容与测量方法;熟悉建筑物变形测量项目的整个流程;(2)活动安排:收集该项目相关的资料，了解此建筑物的变形情况，配置测量仪器，制定观测计划，计划2课时;布设水准点、观测点，做垂直位移测量，计划2课时;布设控制点和工作基点，做水平位移测量，计划2课时;处理数据，整理项目成果，并给出项目结论及建议，计划2课时;(3)评价方案:外业测量占30%;观测记录和内业处理占30%;项目总结报告占30%;出勤占10%。

5工程测量课程学习评价方案

理论考试内容围绕教学大纲进行，在学期末组织学生考试。其他考核项目在授课期间进行。制定如下考核方案:(1)综合性笔试，占总评成绩比重50%，评分标准依据参考答案评分;(2)小组数据和总结报告，占总评成绩比重10%，评分标准是水准测量占25%、角度测量占25%、距离测量占25%及小区域控制测量占25%;(3)建筑工程施测测量案例分析总结，占总评成绩比重10%，评分标准是民用建筑施工测量案例分析总结占50%，工业建筑的施工测量案例分析总结占50%;(4)建筑物变形测量项目成果书面材料，占总评成绩比重10%，评分标准是成果精度统计及质量检验结果占30%，变形测量过程中出现的变形异常和作业中发生的特殊情况汇总占20%，变形分析的基本结论与建议占30%，附图附表占20%;(5)课程论文，占总评成绩比重5%，评分标准是把握测绘科学前沿动态占40%，内容充实可靠占50%，论文形式要素正确占10%;(6)出勤，占总评成绩比重10%，评分标准是旷课、迟到、早退酌情扣分。

6总结

结合工程测量课程特色和学习目标，在非测绘专业的工程测量教学实施中体现“以学生为中心”，分别从不同知识板块设计教学活动，并在课程考核上注重“多维度”评价学生的学习成效，才能更加客观全面的反映出学生参与学习的程度以及获得知识、能力、素质等综合成果的量度，这样才能更好的达到工程测量课程的教学质量与效果，为社会培养出适应企业需求的技术型人才。

作者:许善文 唐小方 单位:广东白云学院

参考文献

［1］岑敏仪．土木工程测量［M］．高等教育出版社，2023．

［2］颜为莉．探究工程测量课程实践教学改革措施［J］．湖北函授大学学报，2023(16):136－137．

［3］许善文．浅谈关于土木工程专业的水准测量实践教学方法［J］．科技资讯，2023(3):118－121．

［4］陈晓刚，赵海云，林辉．MOOC背景下建筑类专业工程测量课程教学改革策略［J］．测绘通报，2023(4):128－132．

［5］田桂娥，吴长悦．测绘实习基地的建立与完善［J］．山西建筑，2023(10):246－248．

［6］宋岩．应用型本科院校土木类专业工程测量课程教学改革研究［J］．牡丹江师范学院学报，2023(2):69－71．

工程测量论文范文篇2

论文摘要：工程测量有着悠久的历史，它是直接为国民经济建设和国防建设服务，紧密与生产实践相结合的学科。本文分析了我国工程测量技术发展和应用现状，并对其发展前景进行了展望。

1前言

工程测量通常是指在工程建设的勘测设计、施工和管理阶段中运用的各种测量理论、方法和技术的总称。传统工程测量技术的服务领域包括建筑、水利、交通、矿山等部门，其基本内容有测图和放样两部分。现代工程测量己经远远突破了仅仅为工程建设服务的概念，它不仅涉及工程的静态、动态几何与物理量测定，而且包括对测量结果的分析，甚至对物体发展变化的趋势预报。苏黎世高等工业大学马西斯教授指出：“一切不属于地球测量，不属于国家地图集的陆地测量，和不属于法定测量的应用测量都属于工程测量”。随着传统测绘技术向数字化测绘技术转化，我国工程测量的发展可以概括为“四化”和“十六字”，所谓“四化”是：工程测量内外业作业的一体化，数据获取及其处理的自动化，测量过程控制和系统行为的智能化，测量成果和产品的数字化。“十六字”是：连续、动态、遥测、实时、精确、可靠、快速、简便。

2我国工程测量技术现状

2.1先进的地面测量仪器在工程测量中的应用。

20世纪80年代以来出现许多先进的地面测量仪器，为工程测量提供了先进的技术工具和手段，如：光电测距仪、精密测距仪、电子经纬仪、全站仪、电子水准仪、数字水准仪、激光准直仪、激光扫平仪等，为工程测量向现代化、自动化、数字化方向发展创造了有利的条件，改变了传统的工程控制网布网、地形测量、道路测量和施工测量等的作业方法。三角网已被三边网、边角网、测距导线网所替代；光电测距三角高程测量代替三、四等水准测量；具有自动跟踪和连续显示功能的测距仪用于施工放样测量；无需棱镜的测距仪解决了难以攀登和无法到达的测量点的测距工作；电子速测仪为细部测量提供了理想的仪器；精密测距仪的应用代替了传统的基线丈量。

2.2GPS定位技术在工程测量中的应用。

GPS是美国从20世纪70年代开始研制,历时20年,耗资200亿美元,于1994年全面建成,具有海、陆、空进行全方位实施三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。随着GPS定位技术的不断改进,软、硬件的不断完善,长期使用的测角、测距、测水准为主体的常规地面定位技术,正在逐步被以一次性确定三维坐标的高速度、高精度、费用省、操作简单的GPS技术代替。

在我国GPS定位技术的应用已深入各个领域，国家大地网、城市控制网、工程控制网的建立与改造已普遍地应用GPS技术，在石油勘探、高速公路、通信线路、地下铁路、隧道贯通、建筑变形、大坝监测、山体滑坡、地震的形变监测、海岛或海域测量等也已广泛的使用GPS技术。随着DGPS差分定位技术和RTK实时差分定位系统的发展和美国AS技术的解除，单点定位精度不断提高，GPS技术在导航、运载工具实时监控、石油物探点定位、地质勘查剖面测量、碎部点的测绘与放样等领域将有广泛的应用前景。

2.3数字化测绘技术在工程测量中的应用。

数字化测绘技术在测绘工程领域得以广泛应用，使大比例尺测图技术向数字化、信息化发展。大比例尺地形图和工程图的测绘,历来就是城市与工程测量的重要内容和任务。

常规的成图方法是一项脑力劳动和体力劳动结合的艰苦的野外工作,同时还有大量的室内数据处理和绘图工作,成图周期长,产品单一,难以适应飞速发展的城市建设和现代化工程建设的需要。随着电子经纬仪、全站仪的应用和GEOMAP系统的出现,把野外数据采集的先进设备与微机及数控绘图仪三者结合起来,形成一个从野外或室内数据采集、数据处理、图形编辑和绘图的自动测图系统。系统的开发研究主要是面向城市大比例尺基本图、工程地形图、带状地形图、纵横断面图、地籍图、地下管线图等各类图件的自动绘制。系统可直接提供纸图,也可提供软盘,为专业设计自动化,建立专业数据库和基础地理信息系统打下基础。

20世纪80年代以来，我国数字化测绘技术的开发研究和应用发展很快，成效显著。由于技术标准和规范不同，国外研究成功的数字化测绘系统不适合国情，难以推广应用，只有依靠自己研究开发。1987年北京市测绘设计研究院在国内首先完成了“大比例尺数字化测图系统”(即DGJ)的软件开发，并通过技术鉴定，1990年被建设部列为第一批技术推广应用项目之一，在80多个城市及工程测量单位推广应用，同时又有十几个大专院校、仪器公司和工程测量单位，先后开发和研制出多个类似的数字测图系统软件。

2.4摄影测量技术在工程测绘中的应用。

摄影测量技术已越来越广泛的在城市和工程测绘领域中得以应用，由于高质量、高精度的摄影测量仪器的研制生产，结合计算机技术中的应用，使得摄影测量能够提供完全的、实时的三维空间信息。不仅不需要接触物体，而且减少了外业工作量，具有测量高效、高精度，成果品种繁多等特点。在城市和工程大比例尺地形测绘、地籍测绘、公路、铁路以及长距离通讯和电力选线、描述被测物体状态、建筑物变形监测、文物保护和医学上异物定位中都起到了一般测量难以起到的作用，具有广泛的应用前景。由于全数字摄影测量工作站的出现，为摄影测量技术应用提供了新的技术手段和方法，该技术已在一些大中城市和大型工程勘察单位得以引进和应用。

航空摄影测量是进行城市大面积大比例尺地形图、地籍图测绘与更新以及大型工程勘测的重要手段与方法，它可以提供数字的、影像的、线划的等多种形式的地图成果。目前，我国有100多个城市或工测单位利用航测技术测制大比例尺地形图和地籍图，最大比例尺为1/500。采用的仪器除利用高精度的模拟测图仪和解析测图仪成图方法外，还用立体坐标测图仪与微机连接进行数据采集，经微机数据处理输入绘图机自动绘图。

3工程测量技术的发展展望

展望21世纪,工程测量将在以下方面将得到显著发展:

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。

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。

大型复杂结构建筑、设备的三维测量,几何重构及质量控制,以及由于现代工业生产对自动化流程,生产过程控制,产品质量检验与监控的数据与定位要求越来越高,将促使三维业测量技术的进一步发展。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。

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。

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。

在人类活动中，工程测量是无处不在、无时不用，只要有建设就必然存在工程测量，因而其发展和应用的前景是广阔的。

参考文献:

工程测量论文范文篇3

关键词：CASIO-fx4500PA可编程计算器工程测量

随着全站仪在建设工程中的普及，坐标计算逐渐成为一名工程测量人员所必备的基本技能。CASIO-fx4500PA可以通过编写简单的程序还简化计算工程、减轻测量员内业工作量而逐渐被工程人员所使用。工程测量人员在使用此类型计算器时只要输入关键数据即可计算出所需数值。此类计算器计算时是通过程序计算，不需要测量人员进行逐步计算，所以就消除了输入的误差。而且计算器在计算时小数位数是自身进行取舍的，所以它的精度也可以保证并比人工逐步计算的高。下面我将就应用CASIO-fx4500PA编写几个测量工程中的几个常用的程序，并就循环语句进行重点说明。

一、应用CASIO-fx45000PA编写常用的几个程序

CASIO-fx45000PA通过编写简单的程序来将计算过程简化。其算法就是将现成公式堆积，我们可以应用条件语句要将整个曲线统一成一个程序。

1）CASIO-fx4500PA计算器条件语句

格式：a<条件判断符>b=>语句1：≠＞语句2：△语句3

说明：当条件成立时，进行语句1计算；不成立进行语句2的计算，最后运行语句3（不用可以省略）。条件判断可以是大于、等于、小于、不等于以及大于等于和小于等于；语句1、语句2可以为计算式也可为GOTO语句。

示例1：已知两点坐标求方位角（取值范围在0°—360°之间）

源程序：

L1A”X1”:B”Y1”:C”X2”:D”Y2”

L2E=C-A:F=D-B：I=tan-1(F/E)

L3E>0=>I=I:≠＞I=I+180

L4I>0=>I=I:≠＞I=I+360

用户在使用时，可以根据提示输入数据便可得出方位角(本程序已调试成功)。

2）无条件转换语句

无条件转换语句即是当程序运行至GOTOn语句时，程序无条件执行LBIn后的语句。一个GOTO相对应一个LBI语句。无条件语句一般与条件语句相配合使用，实现条件转移。

示例2：在以ZH点为原点的独立坐标系中，等缓和曲线的单曲线中线放样计算（曲线中不存在短链）。

算法思路：通过曲线上点到ZH点的距离确定它在哪个区段（第一缓和曲线、圆曲线、第二缓和曲线），然后再利用现有公式进行计算。

已知：曲线半径R切线长T曲线长L、缓和曲线长l0、曲线偏角I（左偏还是右偏），以及曲线起点（ZH）里程和曲线上任意一点的里程。

源程序如下:

L1R“R”：T“T”：L“L”M“L0”：I“PJ”：Z“ZH”：K“RYD“:A

L2S=K-Z

L3S<M=>GOTO0:≠＞S<(L-M)=>GOTO1:≠＞GOTO2:

L4LBI0

L5N=M:GOTO3:

L6LBI1

L7N=S-M:P=M^2/(24R):Q=M/2-M^3/(240R):

J=(2*S-M)*90/(R*π)

L8X=R*SINJ+P:Y=-(R*(1-COSJ)+Q)

L9LBI2

L10N=L-S:GOTO3:

L11LBI3

L12C=RM:U=N-N^5/(40C^2)+N^9/(3456C^4):

V=N^3/(6C)-N^7/(336C^3)+N^4/(42240N^5)

L13N=S=>X=U:Y=-V:≠＞X=T*(1+COSI)+U*COSI-V*SINI:Y=-TSINI+XSINI+YCOSI

L14A=1=>X=X▲Y=Y▲≠＞X=X▲Y=-Y

说明:用户在使用时即可按提示输入数据即可得到数据。左偏曲线A输入1,右偏曲线输入非1。如要求用统一坐标计算可以加入下面一句程序：

L15U”X”=C“X1“+X*COSB-Y*SINB▲

V”Y”=D”Y1“+X*SINB+Y*COSB

(C,D为ZH点在统一坐标系中的坐标，B为ZH-JD的方位角)

3：循环语句的使用

CASIO源程序中很出现循环语句，这是因为CASIO中没有提供现成的循环语句但我们可以将条件语句与无条件注意语句相配合形成一句循环语句：

格式：1）L1Z=0：

L2LBI0

L3Z=Z+1

L4：语句1：

L5Z=N≠＞GOTO0

1可以视为步长，可以为任意数，N为条件。在水准测量中求可以用他来减少计算量。

示例3。路基水准测量时一般一个20m一个断面，一个断面测三个点，水准仪两个测站间距离为100米，那么一个测站可以读15个点。下面就这个情况编写一个程序：

已知：水准点高程、以及各次读数。

源程序：

L1A”SZDGC”:B”HS”

L2Y=A+B/1000:Z=0

L3LBI0

L4Z=Z+1▲{D}:D”DS”

L5H=Y-D/1000▲

L7Z=15=>GOTO1:≠＞GOTO0

L8LBI1

L9{D}:D”DS:Y=H+D/1000:Z=0:GOTO0

用户在使用时可以按照提示输入数据即可得到所要数据（读数输入时单位为毫米）。

CASIO计算器将逐渐被应用到施工生产中，它将会减少现场人员计算工作量，提高人员工作效率。随着CASIO计算器的不断升级，fx4800以上已经提供图形功能，用户可以通过编写程序将现场放样形象化，更大方便工程人员使用，更大减小工程人员计算工程量。

二、电子表格在测量工程的应用

测量人员也可以电子表格（EXEL）提供计算功能计算测量内业资料。有效的利用电子表格的拖拉功能可以减少大量工程量，并且电子表格可以将各个程序分段编写，各个关键点很明显的表现出来，更有效的更直观将你的意图表现出来。

1、运用电子表格技巧

电子表格为用户提供各种类型函数，在施工中熟练使用各种类型的函数可以将各种计算过程简化，减少单元格数目。比如在测量中我们一般采用度、分、秒计算而电子表格计算按照弧度计算，所以在使用电子表格计算时我们可以运用PI（）这个函数将π代替而不需要输入3.14……。电子表格中单元格数字类型提供的自定义选项，它更丰富了数值内涵，使它能在工程中更有效运用。如防样里程为K26+899.321就可以将单元格数字类型定义为K26+00#.000，其参加运算时只有899.321参加运算。

2、示例计算单曲线的法向角

下面是关于电子表格中的一些说明：

1、F、G、H、I列为中间计算数据，打印时可以隐藏。

2、开始计算前，将B列数据类型定义为“K194+000.000”(红色的表示当里程为整数时省略)。

3、电子表格计算数据要比CASIO形象，其计算过程可以用公式可以更直接的表现出来。

4、其计算公式也是将现有公式一个一个的堆积，在引用数据时可分为相对引用和绝对引用两种。如D6单元格的公式为“=F6-F6^5/(40*$D$3^2*F$3*2)”，公式中$D$3、F$3就是绝对引用而F6则为相对引用。绝对引用数据不会因为单元格拖拉而发生变化。D7单元格公式为“=F7-F7^5/(40*D$3^2*F$3*2)”。

工程测量论文范文篇4

在工程测量中，内业资料计算占有很重要的比重，内业资料计算的准确无误与速度直接决定了测量工作是否能够快速、顺利地完成。而内业资料的计算方法及其所需达到的精度，则又直接取决于外业所用仪器及具体的放样目标和内业计算所用到的办公软件和计算方法。计算机辅助设计（ComputerAidDesign简写CAD，常称AutoCAD）是20世纪80年代初发展起来的一门新兴技术型应用软件。如今在各个领域均得到了普遍的应用。它大大提高了工程技术人员的工作效率。AutoCAD配合AutoLisp语言，还可以编制一些常用的计算程序，得到计算结果。AutoCAD的特性提供了测量内业资料计算的另外一种全新直观明了的图形计算方法。

结合我们现正使用的徕卡全站仪的情况，其可以很方便地进行三维坐标的测量，通过AutoCAD的内业计算，①、在放样的过程中，可以用编程计算器结合全站仪，非常方便地、快速地进行作业；②、运用AutoCAD进行计算结果的验证；③、随着全站仪的推广和普及，极坐标的放样越来越成为众多放样方法中备受测量人员青睐的一种，而坐标计算又是极坐标放样中的重点和难点，由于一般的红线放样，工程放样中的元素多为点、直线（段）、圆（弧）等，故可以充分利用AutoCAD的设定坐标系、绘图和取点的功能，以及结合我们外业所用计算器的功能，从而大大减轻我们外业的工作强度及内业的工作量。以下以冶勒电站厂区枢纽工程的一些实例来说明三者在工程测量中的应用。

二、测区概况

冶勒电站厂址位于石棉县李子坪乡南桠村，距坝址11KM，距石棉县城40KM。厂区枢纽工程主要包括通风洞、交通洞、出线洞、尾水洞及尾水明渠、主厂房、副厂房、安装间及压力管道、母线道、变电站等分部工程，地下洞长近1600米，涉及到两台（单机为12万kw）机组的安装定位。测量区域高程在海拔1990~2200米之间，高差起伏大，夜晚及洞内外作业温差较大，给测量作业带来了一定的困难。

三、AutoCAD的典型内业资料计算及管理

在测区内加密控制点，经常使用测角交会或测距交会或两者相结合的方法，如果我们运用数学公式来计算，则非常繁琐，而且不易检查错误，例如在后方交会中的危险圆上。相反，如果我们利用AutoCAD来绘图计算，就简单多了。现针对测角和测距两种方法分别作如下说明：

1、前方测角交会:

如图一所示，A、B为坐标已知的控制点，P为待求点，在A、B两点已观测了角度a和b。

我们就可以利用AutoCAD系统软件，根据A、B两点坐标在桌面绘制出A、B两个点，连接AB点得到AB线段，然后分别以A点和B点为基点旋转AB线段a,b角（从图上可直观地分辩方向）。使用ID命令选择交点P，就可以得出P点坐标了。如果图形有检校条件，仍然可以进行坐标差的计算。如果在近似平差的情况下能满足需要，则可以在图形上进行平均计算并作出标记。

2、前方距离交会：

如图二所示，A、B为坐标已知的控制点，P为待求点，在A、B两点已分别利用全站仪测了距离Sa和Sb。

我们就同样可以利用AutoCAD系统软件，根据A、B两点坐标绘制出A、B两个点，连接AB点得到AB线段，然后分别以A点和B点为圆心，以Sa和Sb为半径作圆，则得到P点和P’点（对照现场的方位情况，从图上可直观地分辩出其中一点P为所求，而另一点P’则是虚点，是我们不需要的）。使用ID命令选择交点P，就可以得出P点坐标了。在实际工作过程中，我们通常会将前方测角交会与前方距离交会进行组合应用，当然那就不一定要将所有条件都完成测量了。另外对于以上几项对坐标的应用，应该注意的就是AutoCAD中的坐标顺序与我们测量中的大地坐标系是有区别的，也就是要注意X坐标和Y坐标的对应关系。

3、对作业资料的管理：

AutoCAD在工程中除对测量内业资料计算有其优势一面，在外业资料的管理方面，同样有着非常广泛的应用。AutoCAD作为有名的工程系列应用软件平台，已经为广大工程技术人员所熟悉并掌握。在测量外业资料中，主要是控制点网略图及其计算资料的管理，另一方面是各种开挖横断面、纵断面图的绘制，以及横断面面积的计算，以及其它一些需要的图纸的绘制。由于AutoCAD已经有很强的数学计算功能和很高的数学精度，其有效位数已完全能够满足我们在工程测量中的需要了。在冶勒电站工作期间，我们就将所有图纸、所有工程量表格及文档进行分类，其重点是对图纸文件利用AutoCAD进行总图的绘制，在以后的工作中，就可以在总图上进行查找了。

4、应用实例：

现结合我们工作实际，作一些实际应用上的说明：我们承担了冶勒水电站厂区枢纽工程的施工测量工作，进场之际我们就建立了一级导线闭合环，观测资料经平差后，将坐标点的大地坐标输入AutoCAD平台，得到图三所示，以后随着工程的进行，我们陆续加密了一些支导线点，同样将坐标成果录入，这样从真正意义上，实现了坐标资料的数字化管理，这也方便了以后的坐标管理，同时也方便了以后在一些特殊情况下的图形应用。具体地讲就是，依据设计提供的结构关系，在图中设立足够的施工坐标系（以我们在外业放样中设站所需为准）并保存之。在以后的工程应用中，我们只需打开对应坐标系，利用ID命令点取我们需要的点，其对应坐标也就出来了。

下面举例给予说明：在尾水洞、尾闸室交叉段工程中，存在一个三直段夹两弧段的情形，如图四所示：

当时设计代表提供了如图示的图形尺寸关系，以及C点大地坐标和其以外段的大地方位角，尾闸室以内段的一些结构关系。如果单凭以往的经验和仪器条件，需要建立圆的方程，求解二元二次方程，才能求出圆弧对应圆心的大地坐标，之后才可进行下面的计算并结合仪器考虑放样方法。但是，我们将这个问题放到AutoCAD软件平台上来看，就变得非常简单了。具体操作如下：

先在AutoCAD软件平台上，依据C点大地坐标将C点录入，并依据过C点的直段洞轴线方位角及其长度绘出过C点的洞轴线，依据设代提供的尺寸关系，得到P1、P2点，然后利用AutoCAD绘制圆弧，使其分别过P1、C点和P2、C点，使之满足R=28.00米，并符合图形方向。再利用AutoCAD的标注功能，分别进行两段圆弧的圆心的标注O1、O2点，利用AutoCAD的ID命令就可以得到O1、O2点的大地坐标了。将之分别与P1、P2用直线段连接。考虑洞室的方向，再分别过P1、P2点作P1O1、P2O2的垂线P1X1、P2X2，利用AutoCAD方便的坐标系设置功能，分别建立以P1点、P2点为坐标系原点，P1X1、P2X2为X轴的测量施工坐标系然后再将其坐标系移到（0，-N）处并分别命名保存。到此，则我们的两个辅助施工坐标系建立完成，这两个坐标系保证了X轴与过P1（或P2）的圆弧相切（这一点将非常有利于我们下一步的全站仪与编程计算器的应用）。将我们测得的控制点的大地坐标输入图形中，直接就可以得到该控制点的相应的施工坐标和施工坐标方位角了。

四、全站仪和编程计算器在外业中的应用

我们目前使用的全站仪为瑞士产徕卡605L型全站仪，其本身已具备利用坐标进行工作的能力。对我们实际工作中的一些三维坐标的放样，就可以利用AutoCAD建立数字化模型，先用编程计算器在计算机AutoCAD平台上进行模拟检验，经检验程序正确后，再将之用于外业放样。对于露天点线，我们就可以尽量直接利用全站仪的坐标放样功能，将所需放样点的施工坐标输入全站仪，正确操作就可以得到正确的所需点位了。现在讨论的重点是针对地下工程中一些特殊情况下的点位放样。例如：地下厂房的开挖红线放样和有关结构点的放样，地下洞室的开挖红线放样，又特别是地下转弯段的开挖红线及其相关的一些结构点的放样。对地下厂房而言，其顶拱跨度大，主厂房达24.36m，其顶拱半径也有17m。在施工过程中，业主、监理、设代及施工四方均提出明确要求，要严格控制超挖，禁止欠挖，这就从放样方法上对我们测量人员提出了更高的要求。经过我们的反复比较，最后决定利用全站仪结合编程计算器，在现场进行三维的施工坐标的测量，再进行相关的计算，从而放出所需的红线点，事实证明，我们的方法是得当的、合理的，取得的效果也是较为理想的。下面分分两个方面来说明。

1、无平面转弯情况下的计算：

如图五所示，其具体的编程思路如下：

首先，我们建立以B1B2机组中心线为E方向，垂直B1B2方向向下游的方向为N方向，以B1点坐标原点建立施工坐标系。

现假定我们要放顶拱的开挖红线，实测点P坐标为（E，N，H），则利用几何关系，可以计算其对应N坐标下的设计H坐标或对应H坐标下的设计N坐标，这就与我们实测坐标产生了H坐标差ΔH或N坐标差ΔN。则

ΔH1=2036.368-17.00+√（17.002-(N+1.55)2）-H

ΔL2＝17.00-√（(N+1.55)2+(H-2023.368)2）

ΔH3=2035.368-(15.36-√（15.362+(N+1.55)2）)-H

ΔL4＝15.36-√（(N+1.55)2+(H-2023.008)2）

ΔN=T×（N+1.55-T×√（17.002-(17.0-（2036.68-H）)2））

上述诸式中，ΔH1、ΔL2分别为开挖红线的高程差值和径向方向上的差值，ΔH3、ΔL4分别为顶拱混凝土结构表面的高程差值和径向方向上的差值。

在ΔN式中：T=1,代表N≥-1.55，即厂房的下游侧；T=-1，代表N＜-1.55，即厂房的上游侧（如图示，厂房中心线与机组中心线的平行距为1.55m。

ΔH为正，测点应上移ΔH距离即为红线，反之ΔH为负，测点应下移ΔH距离即为红线；

ΔN为正，测点应向靠近厂房中心线的方向移ΔN距离即为红线，反之ΔN为负，测点应向远离厂房中心线的方向移ΔN距离即为红线。同样，在厂房顶拱的混凝土衬砌的过程中，我们需要对顶拱的立模线进行放样和模板检查，其混凝土结构下边沿线半径为R=15.36米，有跨度大和难度大的重要特点。在模板的放样过程中，其情况与开挖红线放样又有一些不同点，我们没有将其作出相对厂房轴线的上下游之分，根据施工现场的实际情况看来，其只有铅垂方向的调整。在做模板检查时，相对来说，我们的作业环境将更加不利（有时可能无法通视），针对实际情况，我们一般采用将反光三棱镜高度保持某一定值或者者使用微棱镜，将其沿顶拱模板圆弧径向方向上放置，然后在计算时针对模板只有径向上的上下移动调整。在模板的放样及检查中，我们同样要利用编程计算器进行现场的计算，其计算原理类似于开挖红线放样的计算，只不过进行模板检查的计算时，其计算程序中的高程基准应以其混凝土结构面圆弧对应的圆心高程为基点，再结合其半径求其差值作调整。在AutoCAD软件平台上，可以非常方便地进行放样点坐标和模板点坐标的有效验证。即通过在AutoCAD应用平台上建立地下厂房的三维模型，在这个三维坐标系中，我们直接任意输入一个在厂房平面范围内的三维点坐标，从应用平台上可以直观地看到该点是否为红线或与红线或是否为模板点线的关系，同时我们用编程计算器对该输入三维点坐标进行计算，得出一个结论，就可以作为互相验证的依据了。

针对冶勒电站的情况及其在地下洞室设计上的要求，一般都有一定的坡度以利排水等，传统的洞室开挖放样是在洞外或已开挖段布设基本导线，然后运用经纬仪和水准仪、钢尺的配合，在掌子面上寻出开挖断面圆心、中心线、腰线等。这种传统的作业方法在实际操作过程中很不易操作，而且误差较大，也易出错。一般情况下，掌子面不会是一个标准的铅垂面，而通常隧洞都具有一定的坡度，有时甚至坡度很大，这时应该先考虑将非铅垂面的设计开挖（结构）线进行相关的转换，具体操作可在AutoCAD软件平台上进行，也可直接在编程计算器上进行。如通风联系洞，坡度达0.3039。其设计开挖顶拱为圆弧，而在铅垂面则为椭圆弧了，则我们可以利用AutoCAD软件平台建立其纵横断面的空间模型，求出该椭圆弧的长、短半轴，从而得到其对应的椭圆方程，再利用编程计算器编写相应的程序，之后在AutoCAD软件平台进行验证，结果符合良好。这样就可以充分避免一些特殊情况下易造成的欠挖（如，掌子面不平整等）。

2、有平面转弯情况下的计算：

而对稍复杂一点的情况，如通风洞转弯段、尾水洞三叉口段，在开挖过程中，掌子面根本没法保证是同桩号，及砼衬砌过程中为保证各仓号端面均为同桩号，则必须利用编程计算器在现场施工坐标系间坐标转换的计算。对于地下洞室的转弯段，则主要应考虑其施工坐标的平面转换，假如要采用一些传统的放曲线的方法，众所周知，由于地下通视不好，则很可能是没办法放样的，而利用全站仪结合编程计算器，进行一些优化后的施工坐标的测量，则变得容易多了。从冶勒水电站厂区枢纽工程的施工情况来看，运用上述组合方法，能够较好地控制超挖和保证开挖效果。

参见图四，以尾水洞转弯段为例：通过前述的坐标设站，待测得坐标点，应用编程计算器将之转化成洞轴线（曲线）上的坐标，再以之进行相关对应断面的高程和平面坐标的计算。其具体的编程思路如下（以P1C段为例）：

利用解析几何的关系，求出O1P点的平面距离SO1P，则E’=28.00-SO1P。计算出O1P1，O1P的夹角，则可以得到N’，再以E’、N’代入洞挖空间模型计算程序中，计算出高程位移ΔH和平面位移ΔE就可以了。其程序关键式如下：

Q=tan-1((L-37.35)÷（28-D）)

N=37.35+Q×π÷180×28

E=28-√（（28-D）2+(L-37.35)2）

I=2023.86+(343.947-N)×.003-(3.2-√(3.22-E2))-H

J=1999.66+(343.947-N)×.003+√(2.82-E2)-H

上述诸式中，直接的数据为设计提供的图形尺寸，L、D为我们对纵、横坐标的观测值，N、E为我们根据曲线关系计算而得的纵、横坐标值，I、J为我们以所测点高程对应根据设计断面图形计算的顶拱开挖和顶拱结构混凝土表面高程的差值，即ΔH。而ΔE就应以所计算的E与设计值进行比较而得，这里就不再赘述了。

工程测量论文范文篇5

关键词：工程测量工业测量精密工程测量测量机器人工程网优化设计

一、学科地位和研究应用领域

1.学科定义

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。

2.学科地位

测绘科学和技术(或称测绘学)是一门具有悠久历史和现展的一级学科。该学科无论怎样发展，服务领域无论怎样拓宽，与其他学科的交叉无论怎样增多或加强，学科无论出现怎样的综合和细分，学科名称无论怎样改变，学科的本质和特点都不会改变。总的来说，整个学科的二级学科仍应作如下划分：

——大地测量学(包括天文、几何、物理、卫星和海洋大地测量)；

——工程测量学(含近景摄影测量和矿山测量)；

——航空摄影测量与遥感学；

——地图制图学；

——不动产地籍与土地整理。

3.研究应用领域

目前国内把工程建设有关的工程测量按勘测设计、施工建设和运行管理三个阶段划分；也有按行业划分成：线路(铁路、公路等)工程测量、水利工程测量、桥隧工程测量、建筑工程测量、矿山测量、海洋工程测量、军事工程测量、3维工业测量等，几乎每一行业和工程测量都有相应的著书或教材。

由Hennecke,Mueller,Werner3个德国人所编著的工程测量学，主要按下述内容进行划分和编写：①测量仪器和方法；②线路、铁路、公路建设测量；③高层建筑测量；④地下建筑测量；⑤安全监测；⑥机器和设备测量。

由于工程测量的研究应用领域非常广泛，发展变化也很快，因此写书十分困难。目前国内外没有一本全面涉及工程测量学理论、技术、方法和实际应用的现代专著或教材。

国际测量师联合会(FIG)的第六委员会称作工程测量委员会，过去它下设4个工作组：测量方法和限差；土石方计算；变形测量；地下工程测量。此外还设了一个特别组：变形分析与解释。现在，下设了6个工作组和2个专题组。6个工作组是：大型科学设备的高精度测量技术与方法；线路工程测量与优化；变形测量；工程测量信息系统；激光技术在工程测量中的应用；电子科技文献和网络。2个专题组是：工程和工业中的特殊测量仪器；工程测量标准。

德国、瑞士、奥地利3个德语语系国家自50年起组织每3～4年举行一次的“工程测量国际学术讨论会”。过去把工程测量划分为以下几个专题：测量仪器和数据获取；数据解释、处理和应用；高层建筑和设备安装测量；地下和深层建筑测量；环境和工程建筑物变形监测。

1992年第11届讨论会的专题是：测量理论与测量方案；测量技术和测量系统；信息系统和CAD；在建筑工程和工业中的应用。

1996年的第12届讨论会的专题是：测量和数据处理系统；监测和控制；在工业和建筑工程中的质量问题；数据模型和信息系统；交叉学科的大型工程项目。

从以上可见，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。笔者认为，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。

二、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1s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3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TERRAMETERLDM2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DISTERMETERISETH，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3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。

综上所述，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。

三、工程测量理论方法的发展

1.测量平差理论

最小二乘法广泛应用于测量平差。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。

巴尔达的数据探测法对观测值中只存在一个粗差时有效，稳健估计法具有抵抗多个粗差影响的优点。建立改正数向量与观测值真误差向量之间的函数关系，可对多个粗差同时进行定位和定值，这种方法已在通用平差软件包中得到算法实现和应用。

方差和协方差分量估计实质上是精化平差的随机模型，过去一直仅停留在理论的研究上。实际中，要求对多种观测量进行综合处理，因此，方差分量估计已成为测量平差的必备内容了。目前，通用平差软件包中已增加了该功能，但还需要在测量规范中明确提出来。

需要指出的是：许多测量作业单位喜欢采用附合导线进行逐级加密，主要依据目前规范中有关一、二、三级导线和图根导线的规定。无疑附合导线具有许多优点，但由于多余观测少，发现和抵抗粗差的能力较弱，不宜滥用。建立一个区域的控制，首级网点采用GPS测量，下面最好用一个等级的导线网作全面加密。从测量平差理论来看，全面布设的导线网具有更好的图形强度，精密较均匀，可靠性也较高。

2.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。在工程测量中，施工控制网、安装控制网和变形监测网都需要作优化设计。由于采用GPS定位技术和电磁波测距，网的几何图形概念与传统的测角网有很大的区别。除特别的精密控制网可考虑用专门编写的解析法优化设计程序作网的优化设计外，其他的网都可用模拟法进行设计。模拟法优化设计的软件功能和进行优化设计的步骤主要是：根据设计资料和地图资料在图上选点布网，获取网点近似坐标(最好将资料作数字化扫描并在微机上进行)。模拟观测方案，根据仪器确定观测值精度，可进一步模拟观测值。计算网的各种质量指标如精度、可靠性、灵敏度。精度应包括点位精度、相邻点位精度、任意两点间的相对精度、最弱点和最弱边精度、边长和方位角精度。进一步可计算坐标未知数的协方差阵或部分点坐标的协方差阵，协方差阵的主成份计算，特征值计算，点位误差椭圆、置信椭圆的计算等。可靠性包括每个观测值的多余观测分量(内部可靠性)和某一观测值的粗差界限值对平差坐标的影响(外部可靠性)。灵敏度包括灵敏度椭圆、在给定变形向量下的灵敏度指标以及观测值的灵敏度影响系数。将计算出的各质量指标与设计要求的指标比较，使之既满足设计要求，又不致于有太大的富余。通过改变观测值的精度或改变观测方案(增加或减少观测值)或局部改变网形(增加或减少网点)等方法重新作上述设计计算，直到获取一个较好的结果。

在实践中，总结出了下述优化设计策略：先固定观测值的精度，对选取的网点，观测所有可能的边和方向，计算网的质量的指标，若质量偏低，则必须提高观测值的精度。在某一组先验精度下，若网的质量指标偏高了，这时可按观测值的内部可靠性指标ri，删减观测值。ri太大，说明该观测值显得多余，应删去；若ri很小，则该观测值的精度不宜增加。这种根据ri大小来删除观测值的方法称为从“密”到“疏”，从“肥”到“瘦”的优化策略。

从模拟法优化设计的整个过程来看，它是一种试算法，需要有一个好的软件。该软件除具有通用平差软件的功能外，在成果输出的多样性、直观性，在可视化以及人机交互界面设计方面都有更高要求。同时也要求设计者具有坚实的专业知识和丰富的经验。

用模拟法可获得一个相对较优且切实可行的方案，可进一步用模拟观测值作网的平差计算，同时可模拟观测值粗差并计算对结果的影响。这种方法称为数学扭曲法或蒙特卡洛法。对于一个精度、可靠性以及灵敏度要求极高的监测网或精密控制网，作上述优化设计和精细计算是十分必要的。国内在这方面的应用报道较少。多是为了安全起见，有较大的质量富余，建网费用偏高。网优化设计费用很少，所带来的效益较大，凡是较重要的工程控制网，都应作优化设计。

3.变形观测数据处理

工程建筑物及与工程有关的变形的监测、分析及预报是工程测量学的重要研究内容。其中的变形分析和预报涉及到变形观测数据处理。但变形分析和预报的范畴更广，属于多学科的交叉。

(1)变形观测数据处理的几种典型方法

根据变形观测数据绘制变形过程曲线是一种最简单而有效的数据处理方法，由过程曲线可作趋势分析。如果将变形观测数据与影响因子进行多元回归分析和逐步回归计算，可得到变形与显著性因子间的函数关系，除作物理解释外，也可用于变形预报。多元回归分析需要较长的一致性好的多组时间序列数据。

若仅对变形观测数据，可采用灰色系统理论或时间序列分析理论建模，前者可针对小数据量的时间序列，对原始数列采用累加生成法变为生成数列，因此有减弱随机性、增加规律性的作用。如果对一个变形观测量(如位移)的时间序列，通过建立一阶或二阶灰微分方程提取变形的趋势项，然后再采用时序分析中的自回归滑动平均模型ARMA，这种组合建模的方法，可分性好且具有以下显著优点：将非平稳相关时序转化为独立的平衡时序；具有同时进行平滑、滤波和推估的作用；模型参数聚集了系统输出的特征和状态；这种组合模型是基于输出的等价系统的理想动态模型。

把变形体视为一个动态系统，将一组观测值作为系统的输出，可以用卡尔曼滤波模型来描述系统的状态。动态系统由状态方程和观测方程描述，以监测点的位置、速率和加速率参数为状态向量，可构造一个典型的运动模型。状态方程中要加进系统的动态噪声。卡尔曼滤波的优点是勿需保留用过的观测值序列，按照一套递推算法，把参数估计和预报有机地结合起来。除观测值的随机模型外，动态噪声向量的协方差阵估计和初始周期状态向量及其协方差阵的确定值得注意。采用自适应卡尔曼滤波可较好地解决动态噪声协方差的实时估计问题。卡尔曼滤波特别适合滑坡监测数据的动态处理；也可用于静态点场、似静态点场在周期的观测中显著性变化点的检验识别。

对于具有周期性变化的变形观测时间序列，通过Fourier变换，可将时域内的信息转变到频域内分析，例如大坝的水平位移、桥梁的垂直位移都具有明显的周期性。在某一观测时刻的观测值数字信号可表示为许多个不同频率的谐波分量之和，通过计算各谐波频率的振幅，最大振幅以及所对应的主频率等，可揭示变形的周期变化规律。若将变形体视为动态系统，变形视为输出，各种影响因子视为输入，并假设系统是线性的，输入输出信号是平稳的，则通过频谱分析中的相干函数、频响函数和响应谱函数估计，可以分析输入输出信号之间的相干性，输入对系统的贡献(即影响变形的主要因素及其频谱特性)。

(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。变形模型既可根据变形体的物理力学性质和地质信息选取，也可根据点场的位移矢量和变形过程曲线选取。此外，前述的时间序列分析，灰色理论建模、卡尔曼滤波以及时间序列频域法分析中的主频率和振幅计算等也可看作变形的几何分析。

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。统计分析法以实测资料为基础，观测资料愈丰富、质量愈高，其结果愈可靠，且具有“后验”性质，它与变形的几何分析具有密切的关系，是测量工作者最熟悉和乐于采用的方法。确定函数法是根据变形体的物理力学参数，建立力(荷载)和变形之间的函数关系如位移场的微分方程，在边界条件已知时，采用有限元法解微分方程，可得到变形体有限元结点上的变形。采用有限元法，可以计算混凝土大坝、矿山地表以及滑坡在外力(表面力和体力)作用下的位移值。这种方法不需要监测数据(监测数据仅作检验用)，具有“先验”性质。只要有限元划分得当，变形体的物理力学参数(如杨氏弹性模量，泊松比，内摩擦角、内聚力以及容重等)选取得较好，该法无疑是一种多快好省的方法，目前有许多有限元计算软件如COSMOS/M供用。但变形体的物理力学参数的确定和所建立的微分方程都带有一定的假设，有时用有限元法计算的值与实测值有较大的差异，这就导致了将两种方法相结合的综合分析法，以及根据实测值按一定理论反求变形体物理力学参数的反演分析法，通过反演解算，重新用有限元法作修正计算。相对于有限元法，条分法用于边坡稳定性分析、计算和评价更为简单，其中萨尔码(SARMA)法应用最普遍，根据力学模型、几何条件和静力平衡方程，对平衡条件作迭代计算，可定量的得到边坡稳定性评价指标——稳定安全系统。一般要求对条分法和有限元法同时使用。上述方法对大多数测量工作者来说较为陌生，用确定函数法进行地变形的物理解释和预测属于学科交叉领域，需要与地质和工程结构方面的人员合作。

(3)变形分析与预报的系统论方法

用现代系统论为指导进行变形分析与预报是目前研究的一个方向。变形体是一个复杂的系统，它具有多层次高维的灰箱或黑箱式结构，是非线性的，开放性(耗散)的，它还具有随机性，这种随机性除包括外界干扰的不确定性外，还表现在对初始状态的敏感性和系统长期行为的混沌性。此外，还具有自相似性、突变性、自组织性和动态性等特征。

按系统论方法，对变形体系统一般采用输入—输出模型和动力学方程两种建模方法进行研究，前者系针对黑箱或灰箱系统建模，前述的时序分析、卡尔曼滤波、灰色系统建模、神经网络模型乃至多元回归分析法都可以视为输入—输出建模法。采用动力学方程建模与变形物理解释中的确定函数法相似，系根据系统运动的物理规律建立确定的微分方程来描述系统的运动演化。但对动力学方程不是通过有限元法求解，而是在对系统受力和变形认识的基础上，用低阶的简化的在数学上可解和可分析的模型来模拟变形过程，模型解算的结果基本符合客观事实。例如用弹簧滑块模型模拟地震过程的混沌状态和高边坡的粘滑过程，用单滑块模型模拟大坝的变形过程，用尖点突变模型解释大坝失稳的机理。对动力学方程的解的研究是系统论分析方法的核心，为此引入了许多与动力系统有关的基本概念，这些概念与变形分析和预报密切相关，它们是：状态空间或相空间(称解空间)、相轨线、吸引子、相体积、李亚普诺夫指数和柯尔莫哥洛夫熵等。例如相轨线代表相点运动的迹线，每一个相点代表状态向量(变形、速率或影响因子)在某一时刻的解；吸引子代表系统的一种稳定的运动状态，它可以是一个稳定的相点位，环或环面，也可以是相空间的一个有限区域，对于局部不稳定的非线性系统，将出现分数维的奇怪吸引子，表示系统将出现混沌状态。李亚普诺夫指数描述系统对于初始条件的敏感特征，根据其符号可以判断吸引子的类型以及轨线是发散的还是吸引(收敛)的。柯尔莫哥洛夫熵则是系统不确定性的量度，由它可导出系统变形平均可预报的时间尺度。对变形观测的时间序列(如位移量)进行相空间重构，并按一定的算法计算吸引子的关联维数，柯尔莫哥洛夫熵和李亚普诺夫指数等，可在整体上定性地认识变形的规律。另外，也可根据监测资料，反演变形体系统的非线性动力学方程。

系统论方法还涉及变形体运动稳定性研究，这种稳定性在数学上可转化为微分方程稳定性的研究，主要采用李亚普诺夫提出的判别方法。

系统论方法涉及到许多非线性科学学科的知识，如系统论、控制论、信息论、突变论、协同论、分形、混沌理论、耗散结构等。上述理论远不是工程测量工作者所能掌握的，将系统论方法与变形分析与预报相结合的研究只是初步的，希望有更多的青年学者加入到这一研究领域来。

四、大型特种精密工程测量

大型特种精密工程建设和对测绘的要求是工程测量学发展的动力。这里仅简单介绍国内外有关情况。

1.国内览胜

三峡水利枢纽工程变形监测和库区地壳形变、滑坡、岩崩以及水库诱发地震监测，其规模之大，监测项目之多，都堪称世界之最。不仅采用目前国内外最成熟最先进的仪器、技术，在实践中也在不断发展新的技术和方法，如对滑坡体变形与失稳研究的计算机智能仿真系统；拟进行研究的三峡库区滑坡泥石流预报的3S工程等，都涉及到精密工程测量。隔河岩大坝外部变形观测的GPS实时持续自动监测系统，监测点的位置精度达到了亚毫米。该工程用地面方法建立的变形监测网，其最弱点精度优于±1.5mm。

北京正负电子对撞机的精密控制网，精度达±0.3mm。设备定位精度优于±0.2mm，200m直线段漂移管直线精度达±0.1mm。大亚湾核电站控制网精度达±2mm，秦山核电站的环型安装测量控制网精度达±0.1mm。

上海杨浦大桥控制网的最弱点精度达±0.2mm，桥墩点位标定精度达±0.1mm；武汉长江二桥全桥的贯通精度(跨距和墩中心偏差)达毫米级。高454m的东方明珠电视塔对于长114m、重300t的钢桅杆天线，安装的垂准误差仅±9mm。

长18.4km的秦岭隧道，洞外GPS网的平均点位精度优于±3mm，一等精密水准线路长120多公里。目前辅助隧道已贯通，仅一个贯通面的情况下，横向贯通误差为12mm，高程方向的贯通误差只有3mm。

2.国外简述

国外的大型特种精密工程更不胜枚举。以大型粒子加速器为例，德国汉堡的粒子加速器研究中心，堪称特种精密工程测量的历史博物馆。1959年建的同步加速器，直径仅100m，1978年的正负电子储存环，直径743m，1990年的电子质子储存环，直径2000m。为了减少能量损失，改用直线加速器代替环形加速器，正在建的直线加速器长达30km，100～300m的磁件相邻精度要求优于±0.1mm,磁件的精密定位精度仅几个微米，并能以纳米级的精度确定直线度。整个测量过程都是无接触自动化的。用精密激光测距仪TC2023K距离测量，其测距精度与ME5000相当，对平均边长为50m的3800条边，改正数小于0.1mm的占95%。美国的超导超级对撞机，其直径达27km，为保证椭圆轨道上的投影变形最小且位于一平面上，利用了一种双重正形投影。所作的各种精密测量，均考虑了重力和潮汐的影响。主网和加密网采用GPS测量，精度优于1×10-6D。

露天煤矿的大型挖煤机开挖量的动态测量计算系统(德国)。大型挖煤机长140m，高65m,自重8000t，其挖斗轮的直径17.8m，每天挖煤量可达10多万吨。为了实时动态地得到挖煤机的采煤量，在其上安置了3台GPS接收机，与参考站无线电实时数据传输和差分动态定位，挖煤机上两点间距离的精度可达±1.5cm。根据3台接收机的坐标，按一定几何模型可计算出挖煤机挖斗轮的位置及采煤层截曲面，可计算出采煤量，经对比试验，其精度达7%～4%。这是GPS，GIS技术相结合在大型特种工程中应用的一个典型例子。

核电站冷却塔的施工测量系统。南非某一核电站的冷却塔高165m，直径163m。在整个施工过程中，要求每一高程面上塔壁中心线与设计的限差小于±50mm，在塔高方向上每10m的相邻精度优于10mm。由于在建造过程中发现地基地质构造不良，出现不均匀沉陷，使塔身产生变形。为此，要根据精密测量资料拟合出实际的塔壁中心线作为修改设计的依据。采用测量机器人用极坐标法作3维测量，对每一施工层，沿塔外壁设置了1600多个目标点，在夜间可完成全部测量工作。对大量的测量资料通过恰当的数据处理模型使精度提高了一至数倍，所达到的相邻精度远远超过了设计要求。精密测量不仅是施工的质量保证，也为整治工程病害提供了可靠的资料，同时也能对整治效果作出精确评价。

瑞士阿尔卑斯山的特长双线铁路隧道哥特哈德长达57km，为该工程特地重新作了国家大地测量(LV95)，采用GPS技术施测的控制网，平面精度达±7mm，高程精度约±2cm。以厘米级的精度确定出了整个地区的大地水准面。为加快进度和避开不良地质段，中间设了3个竖井，共4个贯通面，横向贯通误差允许值为69～92mm(较只设一个贯通面可缩短工期11年)。整个隧道的工程投资预计约15亿瑞士法朗，计划于2023年全线贯通。

高耸建筑物方面，有人设想，在21世纪将建造2000m乃至4000m的摩天大厦，这不仅是建筑师的梦想，也是对测量工程师的挑战。

五、科技研究开发实践

将科研成果转化为生产力是科研的最终目的，作为一门应用性学科，这种转化尤为重要。它主要表现在软硬件的开发研制上。

基于掌上电脑的地面控制与施工测量工程内外业数据处理一体化自动化系统(简称科傻系统)是我们近年来所作的一项科技研究开发实践。科傻系统是对电子全站仪实现在线控制数据采集。掌上电脑上可固化两个软件包，一个用于地面控制测量数据采集、检查、预处理、概算以及网平差等(称科傻一)；一个用于工程放样、道路测量以及碎部点数据采集(称科傻三)。另外，在微机上研制了一个“现代测量控制网数据处理通用软件包”(称科傻二)。上述3个软件包既可独立使用，又有密切的联系(特别是科傻一与科傻二之间)。科傻一可用于任意2、3维工程控制网，国家及城市等级网，一、二、三级导线网以及图根加密网的在线或离线数据采集到网平差，实现了内外业数据处理的一体化。同时也可作一、二、三、四等和等外水准测量从数据采集到网平差的数据处理。科傻二除具有任意网形、任意规模的地面平面、高程控制网的平差功能外，还包含近似坐标计算，稀疏矩阵压缩存贮，网点优化排序，闭合差自动计算，概算，粗差定值计算和改正，方差分量估计，贯通误差影响值估算，工程控制网模拟法优化设计，控制网数据管理，网图显绘，成果报表输出，以及与掌上电脑、全站仪的数据通讯等功能。

科傻系统集成了测量学、控制测量学、工程测量学、测量平差等课程的有关专业知识和长期科研成果，可广泛应用于生产、教学及科技开发活动。

基于科傻系统的主要功能，在索佳Powerset2000电脑型全站仪上，已成功地开发了全中文版软件包，这种全站仪通过软件开发，功能得到大大增强，故称为全能型全站仪。结合专业测量特点，我们在科傻系统的基础上还研制开发了“铁路施工测量数据自动化处理系统”。该软件包也通过了铁道部的鉴定，将在整个铁路系统的测量单位推广应用。对于城市工程测量、地籍测量、水利工程测量等各种测量，只要对科傻系统稍加修改，都可以满足测量工程数据采集和处理的一体化自动化要求。同时，可将科傻系统移植应用到不同型号的电脑型全站仪上和商品化掌上电脑上，进一步扩大用户。如果移植到测量机器人上，并进一步开发各种智能化应用程序，可应用到滑坡监测、施工测量中以及工业测量。若再开发与GPS网平差和实时动态定位软件的集成软件包，并研制开发相应的软件，可望大大改变目前工程测量领域的面貌。

通过科技研究开发实践，我们深刻体会到科技是第一生产力的科学论断，感受到了为社会作贡献的人生价值的乐趣。科技开发和成果转化必须有具备以下特点：是真正的转化而不是抄袭，必须有自己的研究成果；有一定特色；既要有通用性也要专业化；易于扩展和维护，要不断完善并推陈出新；要有市场观念、竞争意识和为用户服务的态度。

六、工程测量学的发展展望

展望21世纪，工程测量学在以下方面将得到显著发展：

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、3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3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。

综上所述，工程测量学的发展，主要表现在从1维、2维到3维、4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。

参考文献：

［1］PelzerH.Ingeniervermessung［M］.Stuttgart:KonradWittwer,1987.

［2］Schlemmer.Geodaesie2000++［J］.ZfV,1998,(6):173-176.

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［6］章传银，张正禄，等.变形体的动态组合模型GM+ARMA［J］.测绘科技动态，1995，(4)：9-13.

［7］邓跃进，张正禄.大坝变形频谱分析方法［J］.测绘信息与工程，1997，(4)：7－10.

［8］章传银，张正禄.变形体的稳定性及定量分析方法初探［J］.测绘学报，1997，(4)：315-321.

［9］张正禄，黄全义，等.从“科傻”系统到全能型全站仪［J］.东北测绘，1998，(1)：5-7.

工程测量论文范文篇6

【关键词】数字化测图技术；原理；发展；精度分析

随着现代科技的发展以及计算机辅助设施AutoCAD技术的广泛应用，数字化测图技术也在不断地发展，有关图的概念也发生了深刻的变化，数字测图的成果已不仅仅仅是一张白纸图，数字技术赋予地形图更丰富内涵，它是有关地形的空间信息组合，以计算机硬盘、软盘等为存贮介质，以图形文件的形式提交给设计人员。

一、数字化测图的基本原理及优点

1.数字化测图是以传统的白纸测图原理为基础，以全站仪、计算机及设备为工具，采用数字库技术和图形处理方法，实现一套野外数据采集到内业制图的全过程的自动化测量制图系统，称为数字化测图系统。它的实质是解析测图，它实现了将图形的模拟量（地面模型）转化为数字量，经计算机对数字量进行处理，得到内容丰富的电子地图。

2.在传统的白纸测图方法中，地面点平面位置的误差主要受图根点的展绘误差、测定地物点的视距误差、测定地物点的方向误差、地形图上的地物点的刺点误差以及清绘误差等综合因素的影响，而在数字测图中，全站仪强制照准棱镜，测量数据自动记录到手簿或全站仪内部存储器中，展点又是计算机自动展点，所以图根点的展绘误差与地物点的展绘误差可忽略不计，其余各项误差也比普通经纬仪测图时大大减小，所以点位精度非常高，经过实践表明，数字化测图很容易达到《水利水电工程测量规范》规定的点位误差小于图上0.2mm的精度指标。同时数字地图容易存贮，是地理信息系统（GIS）的重要信息来源。另外数字化测图还大大提高了工作效率，缩短了成图的周期。经实践表明：一个作业组在正常情况下用白纸测图的方法一个工作日能测量200个地形点，而采用数字化测图的方法则可以测量400个地物点以上，工作效率提高1倍。

二、数字地图在水利工程测量工作中的发展进程

（一）利用Mapscan微机地图扫描矢量化系统软件扫描矢量化原地形图

利用Mapscan软件首先将地形原图用扫描仪扫成栅格图像，然后再对栅格图像进行旋转校准，矢量化、编辑、整饰，最终得到数字化地形图。换句话说，这就是计算机上进行的一次描图工作。由于地形图原图在被扫描生成*.CAL影像文件的过程中会有一定的偏移和旋转，在数字化的第一步就要对影像文件进行旋转和校准，在这一过程中关于旋转基准点及校准基准点的拾取过程中，操作人员会产生一定的误差，同时在矢量化地形、地物的过程中同样有人为因素的影响。所以说，以这种方式形成的数字化地图的精度比后来内外业一体化所测绘的数字化地图精度偏低。但它的优点就是利用了原有的图纸，它是原有测绘成果向数字化成果转换的必经之路。

（二）利用南方CASS4.0地形成图软件实现内外业一体化测绘数字化地形图

南方公司CASS4.0测量成图软件，采用的作业模式为全站仪+电子手簿野外采用数据，利用软件完成对电子地图的编辑与输出，是真正意义上的数字上化测图。

在数字测图系统中，计算机要处理几何数据（测站坐标）、属性数据以及点与点之间的拓朴关系。而属性数据的拓朴关系是很难像几何数据那样直接用数字来描述的，所以必须按一定的规则构成一些符号（串）来表示它们，这种用来表示地物属性和连接关系的符号（串）就是CASS4.0软件中所称的编码。

野外采集数据分为有码作业和无码作业。两种作业方式比较而言，有码作业方式自动化程度高，内业工作量小，但外业工作中，观测量在测站每点都要输入编码，同时还要考虑点与点之间的连接关系，所以外业速度慢。无码作业方式直观、可靠，提高了外业速度，但是内业工作量稍有增加，自动化程度略有降低。由于两种数据采集的方式各有利弊，所以在实际工作中会根据实际情况选取不同的作业方式。在地形、地貌简单，开阔的地区，利用有码作业方式，连接各地性线之间的关系，简化内业的编辑修改量；在地物繁多、地貌特殊的测区，必须勾绘草图，采用无码作业方式，记录清楚每个点的属性及连接关系，内业对测点进行编辑成图。

（三）利用捷创力600全站仪自定义用户程序实现野外数据采集

捷创力600全站仪具有一个内部存储器，用来存储原始数据、点信息，存储空间完全是自我管理而不需要连接外部控制设备，存储文件分区域（Area）文件和工作（Job）文件。根据野外测图时所要记录的信息，在全站仪上自定义用户程序P2为测图时使用的程序，它的结构与说明如表1。

利用这个程序便可以在野外采集数据，并利用全站仪上P54程序完成工作文件从全站仪内存传输到计算机的工作。

全站仪采集数据与南方电子手簿采集数据相比，优点在于它是利用内存记录数据，有着多层保护，具有较高的安全性，不会像手簿有时由于低电而造成数据丢失。缺点是输入地物编码时，在全站仪键盘上切换至ASCII码状态，比电子手簿输入编码繁琐。

（四）RTK实时动态定位测量技术在数字化测图中的应用

RTK(Real-TimeKinematics)实时动态定位测量技术是GPS定位技术的又一重大突破，它使GPS定位技术向更深、更新、更广的方面发展，它可以在几秒钟内获得厘米级的三维坐标。它是由1台基准站、1台或多台流动站、数据传输电台以及软件系统组成。PTK技术的出现突破了常规的GPS控制测量工作领域，利用它能够非常方便地进行放样和定线；通过流动站控制器可以进行野外数据采集，打破了传统的“先控制，后测图”测量方式，工作效率大大提高。在怀柔应急备用水源工程1：2000地形图测量、斋堂水库库区1：2000地形图测量、马草河1：500地形图测量中，利用RTK技术进行数字化测图工作，充分感受到先进技术所带来的巨大生产力。

三、数字化测图精度分析

数字化测图将图纸精度转变为数字精度，采集的数据在后处理上不会有什么问题，其精度主要受仪器本身的精度以及一些外界因素的影响。点位的观测精度的误差来源主要有：

1.控制点的误差影响ma。

2.仪器本身的误差影响mb。此项误差主要受测角中误差mo与测距误差ms的影响。假设测站点为A1，定向点为A2，待测点为A3，坐标分别为（x1，y1）、（x2，y2）、（x3，y3），天顶距为L，距离为S，观测角为α，根据坐标计算公式有：

x3=x1+S×sinL×cosα（1）

y3=y1+S×sinL×sinα（2）

根据误差传播定律，待测点由于仪器本身引起的点位误差为：

取天顶距L=900的极限值时

3.仪器对中误差的影响mc。在实际测量中，由于全站仪精确对中，其对点误差能达到1mm，其影响可减少到忽略不计。

4.棱镜偏移误差的影响md。棱镜偏移误差是影响观测点位精度的主要因素，当棱镜置于待测点时，仪器并没有真正瞄准待测点，会产生左右偏移和前后偏移对观测精度的影响，如果待测点距全站仪很近时，产生的误差就越大。

由以上误差分析可知，点位的观测精度主要受控制点的精度、仪器本身的误差和棱镜偏移误差的影响，即：

所以在外业测绘时，为了提高野外数字化测绘图精度，减少棱镜偏移误差的影响，应尽量使棱镜立到点位与跟踪杆立直，避免由于倾斜而带来的误差影响。

四、结语

数字化测图技术在北京市水利规划设计研究院已经走过了从无到有以至多种方式并存的过程，在科技飞速发展的今天，传统意义的工程测量已发生了巨大的变革。新仪器、新技术的应用，使测量行业具有了更高的科技含量，同时对测绘人员综合素质的要

求也越来越高。

【参考文献】

[1]李青岳主编.工程测量学.北京:测绘出版社，1995.

工程测量论文范文篇7

1.它可以通过计算机的模拟,在屏幕上直观生动地(分层)反映出地形、地貌特征以及地籍要素,而且一目了然,基本上改变和弥补了传统产品线条、符号和数字、文字等综合包罗,非具一定专业知识才能读懂的缺陷。

2.数字化测绘产品在使用、维护和更新上具有方便快捷的特性,能够随时保持产品信息的现势性,可以随时补充修改,随时出新图提供使用。

3.根据不同用户的需要,可以对产品的各种要素进行数据再加工,得到不同用途的图件,而且还可以随意对图形进行拼接、缩放,用途更广泛。

4.利用数字化(地形、地籍)测绘成果,作为底图,可在计算机上进行各种规划与设计(如土地资源开发规划和城市道路网的设计等),可方便地进行许多方案的设计与比较,对各种要素的统计、汇总、叠加、分析也方便、准确。在计算机的帮助下,大大提高了测绘生产作业的自动化、科学化、规范化程度,数字化测绘产品的应用水平也将达到新的高度。除此以外,在其他方面还显示出很多优越性,但从以上几点足以可见数字化(地形、地籍)测绘很符合现代社会信息的要求,是现代测绘的发展方向。因而,以前以传统测绘为主的专业测绘单位,现在是以发展数字化测绘技术作为发展的目标与方向。

二、数字化测绘中作业模式的选择问题

数字化测绘设备是全站仪加电子手簿或电子平板,作业分为编码方法和无码方法。编码方法在记录测量数据时必须按碎部点的类型及相互间几何关系输入特征编码,作业员不仅要熟记编码,为正确输入编码,测站与棱镜间还需要较多有关测点的信息交流,因此作业速度慢。尤其当地形复杂、通视困难、对一个地物的测量是不连续的,甚至要经过几个测站的观测才能完成时,作业难度大,出错机会多。无码作业则不需输入任何编码,代之以绘制草图记录所测点位及相邻关系。测站与棱镜间联络较少,测站照准目标操作电子手簿驱动全站仪测取数据后,只需向棱镜处作业员报告碎部点号而已。具有平板测图知识的作业员随棱镜现场绘制草图,轻松且不易出错。测图工作实际上主要在棱镜处进行,测站观测速度很快,一台全站仪可观测2~3个棱镜,相当2~3个图板的平板测图。所以无码作业方法更容易为测量人员所接受。数字化测绘记录设备过去以电子手簿为主,但目前有关电子平板的介绍、报道较多。所谓内外业一体化的作业方法,即利用电子平板(便携机)在野外实现碎部点展绘成图被描绘成最先进的方法。但实际上若电子平板与全站仪联机则由于通视不一定好,加之数字化测图测程较远,绘图员在电子平板上编辑绘图很困难。若靠远距离观察辅之以镜站作业员的描述来绘图,则不仅对电子平板绘图员的技术、经验要求较高,且既慢又容易出错。就这一点而言,类似传统的平板测图的作业方法,不同之处仅在于不需展点、计算机编辑代替手工绘图而已。为解决这一问题,市场上推出了遥控电子平板。虽然采用遥控平板可使绘图员随棱镜现场绘图,但设备投资远高于电子手簿。野外作业速度也低于电子手簿加草图方法。实际上是付出高昂的代价以外业时间换取内业时间。若考虑到野外作业条件艰苦,作业人员的愿望恰恰相反；即宁愿用内业时间换取外业时间。加之电子平板还有恶劣条件下可靠性差,携带不如电子手簿方便的缺点。所以大多数情况下,尤其是复杂地区,电子手簿加草图方法仍是最适合的作业方法。

三、数字化测绘技术在地籍测量中的应用

1.数字测图的主要内容

1.1原图数字化

当一个地区需要用到数字地形图而一时因经费困难或受到时间等原因的限制时,该方法是最适宜的。它能够充分利用现有的地形图,仅需配备计算机、数字化仪或扫描仪、绘图仪再配以数字化软件就可以开展工作,并且可以在很短的时间内获得数字化成果。它的工作方法有两种:手扶跟踪数字化及扫描矢量化,其中后一种的精度、效率更高。但是,利用该方法所获得的数字地图其精度因受原图精度的影响,加上数字化过程中所产生的各种误差,因而它的精度要比原图的精度差。而且它所反映的只是白纸成图时地表上各种地物地貌,现时性不是很好。所以它仅能作为一种应急措施而非长久之计。为了充分利用该法得到数字地图,可通过修测、补测等方法,实测一部分地物点的精确坐标,再用这些点的坐标代替原来的坐标,通过调整,可在一定程度上提高原图的精度。而随着地图的不断更新,实测坐标的增加,地图的精度也就会相应地得到提高。

1.2地面数字测图

在没有合乎要求的大比例尺地图的地区,可直接采用地面数字测图的方法,该方法也称为内外业一体化数字测图,是我国目前各测绘单位用得最多的数字测图方法。采用该方法所得到的数字地图的特点是精度高,只要采取一定的措施,重要地物相对于邻近控制点的精度控制在5cm内是可以做到的。

1.3航测数字成图

当一个地区(或测区)很大时,可以利用航空摄影机在空中摄取地面的影像,通过外业判读,在内业建立地面的模型,通过计算机用绘图软件在模型上量测,直接获得数字地形图。随着测绘技术的发展,数字摄影测量已在我国部分地区取得成功,不久将会得到推广。它是通过在空中利用数字摄影机所获得的数字影像,内业通过专门的航测软件,在计算机上对数字影像进行像对匹配,建立地面的数字模型,再通过专用的软件来获得数字地图。可以说,这将是今后数字测图的一个重要发展方向。该方法的特点是可将大量的外业测量工作移到室内完成,它具有成图速度快、精度高而均匀、成本低,不受气候及季节的限制等优点,特别适合于城市及大测区的大面积成图。

2.数字测图在地籍测量中的应用

随着国家小城镇建设步伐的加快，城镇地籍测量工作在全国范围内展开，各地对地籍图的需求将急剧膨胀。地籍测量的目的是为了全面澄清城镇土地的属性、位置、面积、用途、经济价值及相互之间的关系，为建立全国土地管理信息系统奠定基础。随着高新测绘技术的开发和应用，数字化测绘技术的应用得到迅速发展。较之传统的大(小)平板仪(地形、地籍)测绘技术，数字化测绘可以让测绘产品更加多样化，技术含量和应用水平更高，产品的使用与维护更加方便、快捷、直观，与传统的测绘产品(地形、地籍图件)相比，数字化测绘产品具有明显的优越性。作业流程的科学化是数字测量的关键所在，结合测区已有的资料，以有关规程、规范为依据，设计作业流程，数字地籍测量的作业流程见下图：

3.数字测绘在数字地球中的应用

简言之,数字地球就是把经济和社会发展方方面面的信息,加载于一个统一的地理坐标框架中按数字的形式存贮于计算机,任何机构或个人均可通过网络通讯技术,足不出户便获取所需的信息做到“秀才不出门,全知天下事”。数字地球是一个十分庞大的系统工程,技术复杂,涉及部门多,没有任何一个部门或团体能单独承担,它需要地球科学、信息科学、空间技术和众多应用部门的配合。测绘作为地学和信息学的重要组成部分,在国家空间数据基础设施建设中具有不可替代的地位,空间基础信息的获取、处理,向信息高速公路提供内容丰富、形式多样的信息货物等工作已历史地落在测绘工作者肩上。可以说,数字地球始于测绘。我国测绘部门从20世纪八十年代初期开始,对传统测绘技术进行了大规模的数字化改造。传统的光学定位技术已被光电技术、GPS技术所取代,传统的白纸测图已被数字测图和地理信息系统所取代,以地面测量为主向以卫星定位(GPS)、卫星遥感(RS)测绘等高技术为主的对地观测方面转变,被动的静态测量向动态的实时测量方面转变"测绘部门在数字地球基础框架建设方面做了大量工作,主要包括:建立了全国A级、B级GPS网；完成了全国1：100万、1：25万基础地理数据库和数据服务设施；建立了国情和省情综合地理信息系统；研制成功了从遥感立体影像自动建立数字地面模型的数字摄影测量系统；研制成功了数字高程模型(DEM)、数字正射影像(DOM)、数字线划图(DLG)、数字栅格图(DRG)等“4D”产品生产线。数字地球的雏形已经形成。

当然，数字测绘技术应用于很多方面，由于篇幅有限，就不在此一一列举了。

总之，数字测绘技术在工程测量中应用广泛，精确且使用，并且数字测绘技术也在日新月异地发展，广大测绘工作者要更新思维、坚持学习，做数字化的测绘工作者。

参考文献：

[1]贺丽娟,曹振一数字化测绘技术在工程测量中的应用西北水电2023

[2]覃其进浅谈数字化技术在地籍测绘中的应用广西地质2023

工程测量论文范文篇8

关键词:建筑工程测量；教学模式

1改革的必要性

建筑工程测量是土木类专业一门主要的技术基础课和专业基础课，测量广泛运用于房屋建筑、交通、管线、能源、水电等工程的勘测、设计、施工和管理各阶段，是建筑工程专业人员必备的一项专业技能[1]。建筑工程测量专业对于学生的动手实践能力要求较高，需要学生善于将理论运用于实践。

2当前教学模式的问题

该课程为考查课，由于考试课和考查课考试方式及学分的差异，相当一部分学生的学习目的只是盲目地应付考试，只是为了拿到该门课程的学分，而非能力的培养与训练，对该课程往往不重视。当前实践教学模式中依然是以理论为主，实践为辅。学生由于实践得过少而不能将书本知识灵活地掌握或运用。在野外进行集中实践时，测量仪器较少且学生自主学习的能力较弱，学生的动手能力、思考能力、创新能力都没有得到培养和提高，学生缺乏学习兴趣，这是当前教学模式的问题。

3教学新模式探索

3.1教学培养模式改革。教学过程中，应将理论与实践相结合，尽量多引导学生进行实践，课堂教授知识应结合实际。其教学模式也可以多样化，培养学生自主学习的能力和创造力，如在讲授一些原理性的知识时，因为逻辑性强而不易被学生接受，教师可根据实际情况自制一些教具帮助学生理解掌握。合理的人才培养是实践教学改革的基础，建筑工程测量专业培养的人才应具有较强的专业能力及动手能力，为此，老师需规范学生的技术动作和操作方式，促使学生养成良好的习惯和严谨的作风。在总课时较少的情况下，以针对性、实用性为原则，重点放在水准测量、角度测量和距离测量等基本技能、地形图的识读与应用、建筑场地的施工测量上。如水准测量教学中，改善教学环境，在室外架设水准仪，采用边操作仪器边理论教学的方式，强化记忆，提高学习热情。每当讲解一个新知识点时，教师可结合工地现场先提几个问题，给学生几分钟时间让他们带着疑问去看教材。然后请个别学生回答，并让大家讨论方法的可行性，最后教师进行归纳总结。此方法:①改变了以往教师在讲台上唱独角戏、学生台下做观众的冷清局面；②学生在主动寻求问题解决办法的同时也掌握了教学内容，使“教”与“学”结合得到最为理想的结果。3.2拓展校外合作平台。建筑工程专业需要进行测量课程实习。为了让学生能够理论结合实际，学校应该开展校企合作，为学生的实习创造条件[2]。这样既督促了学生参与实践，也为学生就业创造了机会。对于企业来说，学校为企业培养人才、提供人才，两者相互受益。目前与学校建立合作的企业较少，而学校专业人数越来越多，学校无法满足所有学生实习实践的需要。因此，需要拓展校外合作平台，为学生提供机会，完成教学及人才培养的目标。以上是对“建筑工程测量”教学改革的初步探讨，在该课程的教学探索和改进方面，仍有很长的路要走。

参考文献:

[1]张庆伟,张明.基于能力培养的土木工程测量实践教学改革[J].黑龙江教育学院学报,2023,29(5):63-64.

工程测量论文范文篇9

关键词:工程测量;地铁;曲线

1工程概况

天津市地铁1号线西北角车站为原有站改扩建工程，位于北马路芥园道和西马路大丰路交口。全现浇钢筋混凝土箱型地下结构，双轨侧式站台车站起点里程k9+385.784，终点里程k9+603.500总长218m，箱体最宽处28m,结构净高5.55m，主要站段埋深10.039m，设4个出入口，2座风道，建筑总面积10666m2。

2施土测量技术特点、难点

2.1工程平面位置

该车站为全曲线站，地下结构中柱纵轴线、铁道左轨中线、右轨中线均由圆曲线和缓和曲线组成，三条线曲线元素各不相同，即缓和曲线起终点不在同一里程，圆曲线圆心各异，半径分别为800m,801.908m,804.037m箱体侧墙均为圆曲线，并与同侧轨道中心线同圆心，但由于墙体的里凹和外凸形成多种不同半径的圆弧，平面定位放线作业相当复杂。2.2高程

工程箱体结构位于1.98%和2.54%两种不同坡度的坡度线上，两侧站台板也存在不同坡度的变换，且变坡点不在同一里程工程主体结构和站台板的标高必须由不同的坡度线控制。

2.3施工

工程设计为明开挖分段施工，施工段最大长度不能超过25m由于工斯和施工技术要求决定了工程必须多头开挖，点位的坐标和高程需多次向基坑内引测，多头贯通，给施工放线的精度提出了更高的要求。

3施土控制测量

3.1测量仪器的选烈

《地下铁道,轻轨交通测量规范》要求精密导线测量相对点位中误差≤±8mm;精密水准测量附合路线闭合差≤8mm。

设导线平均边长100m，取II级全站仪，因边长较短设测角中误差mβ=±5",测距中误差ms=2+2x10-6,佑算导线点相对点误差为:

因此使用且级全站仪、DS1水准仪进行控制测量，完全满足地铁的施工测量精度要求。

3.2施工平面控制测量

西北角车站施工作业面为长220m，宽20-30m的带状，因此用精密导线作为平面控制最为适宜，在考虑便于施工放样、点位保护和变形等诸多因素的前提下，在车站的起讫点及中点附近布置了3个精密导线点A,B,C，与已知点GPS515,GPS550,GPS514组成附合导线，导线平均边长105m，工程位置及导线布置见图1。

导线水平角采用II级全站仪6测回测定，边长取5次测量平均值，往返各两测回测定，外业观测成果精度如下:方位角闭合差;fβ＝=a始+∑（β±180°）-a终＝5″

该导线用天津市测绘院提供的计算软件严密平差后，最大点位中误差1.32mm，最大点间误差1.28mm,导线全长中误差达到1/180000。

3.3施工高程控制测量

将精密导线点同时作为施工高程控制点与已知二等水准点JBM-3,JBM-4组成附和水准线路，水准线路总长度约600m，其中最远点.4距已知水准点240m

高程控制测量采用带有平行玻I}板测微器的DS.水准仪和锢瓦水准尺按二等水准测量技术要求施测实测4个测段最大往返不符值0.8mm，附合水准路线闭合差1.2mm，每km水准测量高差偶然中误差

4施土放样

4.1施工放样平面控制点的建立

4.1.1近井点的测设

施工段开挖完毕，在基坑支护结构的压顶梁上选择适当位置建立近井点，并分别从两个地面控制点(GPS点或精密导线点)测定其坐标，两次测定坐标值较差在±10mm之内，取其中数作为近井点坐标当两个以上施工段同时开挖完毕，可将各段近井点与地面控制点连成附合导线，取平差结果作为近井点的坐标.

4.1.2地下平面控制点的测设

首段施工在施工段两端建立地下控制点，并与近井点组成闭合导线确定地下控制点坐标，后续施工布设的地下导线至少应联测一个先期建立的地下控制点当重合点测定的坐标值与原坐标值较差在±10mm之内时，取其中数作为重合点坐标。

4.21也下高程控制点的测设

高程传递测量采用吊钢尺法，地上地下安置两台DS1水准仪同时读数，观测三测回，测回间变动仪器高度，三测回测定的地下水准点高程较差应小于3mm。

考虑底板混凝土浇筑后的沉降，每个施工段的高程传递应独立进行并连测已建立的地下水准点，计算结构沉降量，同时对地下水准点的高程进行改正地下水准测量使用DS1水准仪、铟瓦、钢尺往返测定。

5曲线的测定

5.1内业计算放样准备

依据曲线要素计算曲线上每隔3m点的坐标(半径800m,3m弧长以直代曲后的最大误差为1.4mm可忽略不计)。利用微机Excel表格处理计算软件，将曲线要素及线路曲线计算公式输入微机进行计算，并用手算进行核对无误后，再用CAD软件定点做图，观察曲线形状，量取相关结构尺寸和施工图对照，进行验证.

计算曲线放样点在本段弦上的投影长度Si和弓高hi，见图2.

5.2曲线放样

将地下控制点坐标、放样点坐标全部输入全站仪，用全站仪坐标放样程序在实地放样诸点，并弹线确定曲线位置检验:在直线A,B上用钢尺量取S1,S2...,S3...，同时量取该的曲线弓高其值与计算值之差在±5mm之内可不调整，否则查找原因重新测设。

6坡度线的测设

结构施工的标高放样采用DS3水准仪，按四等水准测量的精度要求施测，水准仪使用前进行i角检测(水准轴与视准轴夹角)，其值必须小于±20″，否则应进行校正。

结构高程的测设除每个施工段的两个结构端点和变坡点必须测设外，余者每隔10m左右测设一点，点与点之间拉小线即可确定结构坡度具体测量方法是，依平面定位测量点确定高程放样点的里程位置，再按设计坡度计算出该点处结构高程依据地下水准点从一端逐个将计算高程测设到标桩酬钢筋上，测设到另一端点后与另一个地下水准点闭合，其闭合差应小于士5mm否则查找原因重新测设。

7地铁西北角车站施土测量效果及体会

依设计要求西北角地铁站分为12个施工段，又由于施工条件限制和工斯要求没有按施工段顺序施工，这样共形成5个贯通面，由于采用上述测量方法，最大纵向贯通误差13mm，最大横向贯通误差9mm，最大高程贯通误差10mm，经竣工测量，轨道中心线点位中误差仅为8mm,测量精度完全满足了规范要求。

（1）根据工程规模和精度要求，确定工程测量的控制等级，配置相应的仪器设备，严格按规范要求的相应控制等级技术要求施测，确保控制点的精度对于曲线型地铁站，用精密导线做为施工控制测量线最为适宜。

(2)视工程具体情况，制定施工放线方法和验核方法，做到既切实可行，又能满足精度要求。

(3)充分利用计算机和软件进行平差计算、放样计算、作图等内业工作，减少内业工作量，提高内业成果的可靠性。

(4)所有工程平面位置或高程的放样必须设有多余观测，用以验证放样结果的正确与否。

参考文献:

[1]GB50308-1999，地下铁道轻轨交通工程测量规范[S].

工程测量论文范文0

关键词：安置交点偏角法圆曲线测设

前言

《礼记》有云：大学之道，在明德，在亲民。在提笔撰写我的毕业设计论文的时候，我也在向我的大学生活做最后的告别仪式。我不清楚过去的一切留给现在的我一些什么，也无从知晓未来将赋予我什么，但只要流泪流汗，拼过闯过，人生才会少些遗憾！

非常幸运能够加入水利工程这个古老而又新兴的行业，即将走向工作岗位的时刻，我仿佛感受到水利行业对我赋予新的历史使命，水利是一项以除害兴利、趋利避害，协调人与水、人与大自然关系的高尚事业。水利工作，既要防止水对人的侵害，更要防止人对水的侵害；既要化解自然灾害对人类生命财产的威胁，又要善待自然、善待江河、善待水，促进人水和谐，实现人与自然和谐相处。这种使命，更让我用课堂中的知识用于实际生产中来。特别是这两个月来的毕业设计，我越发感觉到学会学精测量基础知识对于我贡献水利是多么的重要。所以，我越发不愿放弃不多的大学时光，努力提高自己的实践动手能力，而本学期的毕业设计，为我提供了绝好的机会，我又怎能放弃？

刚刚从老师那里得到毕业设计的题目和任务时，我的心里真的没底。作为毕业设计的主体工作，我们主要运用电子水准仪对某幢建筑物进行变形观测与计算，布设控制点进行平面控制测量和高程控制测量；用全站仪进行了中心多边行角度和距离的测量，并用条件平差原理进行平差，通过控制点的放样来计算土的挖方量，还有圆曲线的计算与测设。而我研究的毕业课题是圆曲线测设。

大学的最后一个学期过得特别快，几乎每天扛着仪器，奔走在校园的每个角落，生活亦很有节奏。今天我提笔写毕业论文，我的毕业设计也接近尾声。不管成果如何，毕竟心里不再是没底了，挑着两个多月的辛苦换来的数据和成果，并不断的完善他们，心里感觉踏实多了。

在本次毕业设计论文的设计中要感谢水利系为我们的工作提供了测量仪器，还有各指导老师的教导和同学的帮助。

开题报告

一、研究课题：《微分曲线的应用》

二、学科地位和研究应用领域

1.学科定义

工程测量学是研究地球空间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。

2.学科地位

测绘科学和技术(或称测绘学)是一门具有悠久历史和现展的一级学科。该学科无论怎样发展,服务领域无论怎样拓宽,与其他学科的交叉无论怎样增多或加强,学科无论出现怎样的综合和细分,学科名称无论怎样改变,学科的本质和特点都不会改变。

3.研究应用领域

目前国内把工程建设有关的工程测量按勘测设计、施工建设和运行管理三个阶段划分;也有按行业划分成:线路(铁路、公路等)工程测量、水利工程测量、桥隧工程测量、建筑工程测量、矿山测量、海洋工程测量、军事工程测量、三维工业测量等,几乎每一行业和工程测量都有相应的著书或教材。

国际测量师联合会(FIG)的第六委员会称作工程测量委员会,过去它下设4个工作组:测量方法和限差;土石方计算;变形测量;地下工程测量。此外还设了一个特别组:变形分析与解释。现在,下设了6个工作组和2个专题组。6个工作组是:大型科学设备的高精度测量技术与方法;线路工程测量与优化;变形测量;工程测量信息系统;激光技术在工程测量中的应用;电子科技文献和网络。2个专题组是:工程和工业中的特殊测量仪器;工程测量标准。

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。

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。

三、工程测量理论方法的发展

1.测量平差理论最小二乘法广泛应用于测量平差。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。

2.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。模拟法优化设计的软件功能和进行优化设计的步骤主要是:根据设计资料和地图资料在图上选点布网,获取网点近似坐标(最好将资料作数字化扫描并在微机上进行)。值精度,可进一步模拟观测值。计算网的各种质量指标如精度、可靠性、灵敏度。

3.变形观测数据处理工程建筑物及与工程有关的变形的监测、分析及预报是工程测量学的重要研究内容。其中的变形分析和预报涉及到变形观测数据处理。但变形分析和预报的范畴更广,属于多学科的交叉。

(1)变形观测数据处理的几种典型方法根据变形观测数据绘制变形过程曲线是一种最简单而有效的数据处理方法,由过程曲线可作趋势分析。如果将变形观测数据与影响因子进行多元回归分析和逐步回归计算,可得到变形与显著性因子间的函数关系,除作物理解释外,也可用于变形预报。

(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。变形模型既可根据变形体的物理力学性质和地质信息选取,也可根据点场的位移矢量和变形过程曲线选取。

(3)变形分析与预报的系统论方法用现代系统论为指导进行变形分析与预报是目前研究的一个方向。变形体是一个复杂的系统,它具有多层次高维的灰箱或黑箱式结构,是非线性的,开放性(耗散)的,它还具有随机性,这种随机性除包括外界干扰的不确定性外,还表现在对初始状态的敏感性和系统长期行为的混沌性。此外,还具有自相似性、突变性、自组织性和动态性等特征。

四、工程测量学的发展展望展望21世纪,工程测量学在以下方面将得到显著发展:

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。综上所述,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。文献综述

一、圆曲线的详细测设

在各类线路工程弯道处施工，常常会遇到圆曲线的测设工作。目前，圆曲线测设的方法已有多种，如偏角法、切线支距法、弦线支距法等。然而，在实际工作中测设方法的选用要视现场条件、测设数据求算的繁简、测设工作量的大小，以及测设时仪器和工具情况等因素而定。另外，上述的几种测设方法，都是先根据辅点的桩号（里程）来计算测设数据，然后再到实地放样。因此，在实际工作中利用上述传统测设方法，有时会因地形条件的限制而无法放样出辅点（如不通视或量距不便等），或放样出的辅点处无法设置标桩。

在本次毕业设计的论文课题中介绍的几种圆曲线测设的新方法，不仅计算简单、测设便捷，而且可在不需要知道曲线上某点里程的情况下进行，从而避免了按预先给定的曲线点反算的测设数据放样不通视而转站的麻烦。同时，利用本文介绍的新方法，还可以根据线路工程施工进度的要求，灵活地选择性地放样出部分曲线；也可以用于快速地确定曲线上某一加桩的位置；若用于线路验收测量，则更加方便，验测结果更具有代表性、更可靠。

二、全站仪在任意站测设圆曲线及方法交点偏角法测设方法

用全站仪任意站测设圆曲线，安置一次仪器就能完成全部工作。虽然外业计算麻烦，但对于不能设站的转点，可谓方便灵活。但它的不足之处仍然是计算烦锁，对于不熟悉内业的外业工作者，很难实际操作。如果利用一些程序计算器，编制输入：AB的四组坐标和半径、九个数据的程序，可迅速得出放样数据，简化了外业工作。

为了放样工作的便利,可在平面控制网中纳入一些放样点,构成GPS同级全面网。由于放样点间距离较近,在进行同步环和闭合环检验时可仅考虑各分量的较差,而不考虑相对闭合差。因为,用相对闭合差来衡量是不合理的。由于GPS接收机的固定误差,相位中心偏差以及观测时的对中误差均在1mm～5mm之间,对于几十米的短边,其相对闭合差值势必较大。3)平面控制网的设计主要考虑独立基线的选择以及异步闭合环的设计,要考虑构成尽可能多的闭合图形,并将网中处于边缘的观测点用独立基线连接起来,形成封闭图形。

同理，采用上述思路，也可测设缓和曲线。

在道路、渠道、管线等工程建设中，受地形、地质等条件的限制，线路总是不断转向。为使车辆、水流等平稳运行或减缓冲击，常用圆曲线连接，因而圆曲线测设是线路测设的重要内容。在公路、铁路的路线圆曲线测设中,一般是在测设出曲线各主点后,随之在直圆点或圆直点进行圆曲线详细测设。其测设的方法很多,诸如偏角法、切线支距法、弦线支距法、延弦法等。这些方法有一个共同点:均是在定测阶段放样出的线路交点处设站,以路线后视方向定向,在实地定出曲线主点,然后将仪器置于曲线主点(一般是在曲线起点)处,以路线交点为后视方向定向,进行圆曲线详细测设。这些方法在实际施测过程中,由于各种地形条件的限制以及施测方法的特点,可能会出现以下三种情况:

(1)在曲线主点处无法设站。

(2)后视方向太近,定向不准。

(3)误差积累较大。

为此,在交点可以设站的情况下,可以采用一种新的测设方法—交点偏角法。

本文提出的交点偏角法详细测设圆曲线方法,从上述的计算,测设的方法得知,它具有以下优点: