四川省水利水电勘测设计研究院测绘分院四川成都610000
摘要：工程测量属于测绘科学和技术在国防建设以及国民经济当中的直接应用，属于对测绘科学和技术的综合应用，需要计算理论严密以及测量方法的严密。此文对工程测量作出定义，依据工程建设所进行程序以及工程类型进行详细阐述，针对常用的理论与方法进行归纳与总结。
关键词：工程测量；平差理论方法；发展趋势分析
1、工程测量定义
在工程建设管理、施工以及设计环节中进行测量工作的技术、方法与理论，称作工程测量。而工程测量属于测绘科学和技术在国防建设与国民经济当中的直接应用，属于测绘科学技术的综合应用，其直接为工程的建设服务，其服务与应用的范围包含国防、航天、能源、电力水利、房地产管理、交通、铁路、地质以及城建等多种工程建设单位。
1.1依据工程建设进行程序的分类
依照工程建设进行程序，相关工程测量的工作能够分成设计规划环节的测量，兴建施工环节的测量以及完工之后的管理运营环节的测量。
设计规划环节测量主要是地形资料的获取。获取地形资料的方式为，在所建立的测量控制的前提下进行地面测图以及航空摄影测量工作。
兴建施工环节的主要测量任务为，依据设计规定在实地精准标定出建筑物各部分平面位置以及高程，来作为安装施工的根据。通常也要求先建立起施工控制网，之后依照工程要求开展各种测量工作。
完工之后的管理运营环节的测量，包含着完工测量还有监视工程的安全状况等。
1.2依据工程测量服务的工程类型进行分类
依照工程测量服务的工程类型，能够分成水利工程测量、城市测量、矿山测量、隧道与桥梁测量、线路测量以及建筑工程测量等。另外，还把用在大型装置的高精度定位与变形观测称作高精度测量；把摄影测量技术应用在工程建设称作工程摄影测量；把以电子全站仪以及地面摄影仪作为传感器于电子计算机支撑下的测量系统称作3维工业测量。不管是工程进度各环节的测量工作，还是各种不同工程测量工作，全都需要依照误差分析以及测量平差理论来选用合适的测量方法，且对测量成果分析处理，也就是说，数据处理属于工程测量的关键内容。
2、工程测量当中几种常用的方法
2.1测量平差理论
最小二乘法在测量平差中有广泛应用。最小二乘配置包含着推估、滤波以及平差。附有制约条件的条件平差模型称之为概括平差模型，其是多种经典以及现代化平差模型的统一化模型。有关测量误差理论具体表现于对于模型误差的分析上，主要包含：平差当中函数模型的误差以及随机模型的误差鉴别以及诊断、模型误差对于参数估计的相关影响、对于参数以及残差统计的影响、病态方程和控制网以及观测方案设计的联系。因为变形监测网中参考点的检验稳定性需求，使得自由网的平差与拟稳的平差出现且不断发展。而观测值的粗差研究推动控制网的可靠理论不断完善，还有变形监查网络的变形与观测值的粗差可区分理论分析发展。因为观测值会有粗差存在，进而出现了抗差估计；而针对于法方程的系数阵中可能存在病态，出现有偏估计法。和最小二乘的估计互相区分，稳健估计与有偏估计称作非最小二乘估计。
2.2工程控制网的优化设计理论与方法
设计优化方法有模拟法与解析法两类。解析法是以优化设计理论为基础来构造目标函数与约束条件，进而求解目标函数极大值与极小值。通常把控制网质量指标看作目标函数或者制约条件。控制网质量指标具体有建网费用、可靠性以及精度，针对变形监测网还包含控制网灵敏度与可区分性。针对于控制网平差模型来说，依照固定参数与待定参数不同，控制网优化设计能够分成零类，一类，二类以及三类优化设计，其中涉及控制网基准设计、观测精度、网形还有观测方案设计。工程测量过程中，变形监测网、安装控制网以及施工控制网都需要进行优化设计。因为采取GPS定位技术与电磁波测距技术，控制网几何图形概念和传统测角网有着非常大的差异。除去特别精密控制网能够考虑利用专门的解析法设计优化程序作为控制网优化设计之外，别的网都能够利用模拟法设计。而模拟法优化设计具体的软件功能以及进行优化设计的主要步骤为：依照设计资料以及地图资料在图上进行选点布网，得到网点的近似坐标。依照仪器来确定观测值的精度，可以进一步对观测值进行模拟。计算控制网的质量指标比如灵敏度、可靠性以及精度。精度应当包含点位的精度、任意两点精度、相邻点精度、方位角与边长精度、最弱边与最弱点精度。进一步可以计算出坐标未知数协方差阵以及部分点坐标协方差阵，特征值计算，协方差阵主成份的计算以及置信椭圆计算。而可靠性又包含所有观测值多余的观测分量还有观测值的粗差界限值针对于平差坐标造成的影响。而灵敏度包含给定的变形向量之下灵敏度的指标与观测值灵敏度系数。把计算出来的质量指标和设计要求指标对比，使其不但符合设计要求，而且不至于存在过大富余。依靠观测值精度的改变以及观测方案的改变与局部网形改变方法来重新进行以上设计计算，直至得到一个较好结果。
2.3变形观测数据的处理
2.3.1处理变形观测数据的几种典型方式
依照变形观测数据进行变形过程曲线绘制属于一种最有效简单的数据处理方式，通过过程曲线能进行趋势分析。若是把变形观测数据和影响因子作多元回归分析以及逐步回归计算，能够得到变形和显著性因子之间的函数关系，其不仅能作物理解释，而且能用在变形预报上。多元回归分析也需要一致性较好且较长的多组时间序列数据。
2.3.2变形分析和预报系统论
利用现代系统论作指导来进行变形分析和预报属于现今的一个研究方向。有关变形体属于一个复杂系统，其具备多层次高维灰箱与黑箱型构造，属于非线性以及开放性的，另外具备随机性，其随机性不仅包含外界干扰不确定性，另外表现在对于初始状态的一种敏感性与系统长期活动的混沌性。另外，还具备动态性、自组织性、突变型以及自相似性等特点。
3、工程测量学发展趋势
（1）测量机器人会作为一种多传感器集成系统于人工智能方面获得深入发展，应用范围会进一步扩大，数据、图形以及影像处理方面水平会进一步加强。
（2）变形观测数据处理以及大型工程建设当中，将发展以知识为基础的信息系统，且进一步和土木建筑、工程水文地质、地球物理以及大地测量学科相互结合，处理工程建设中与运行过程的安全监测、环境保护以及灾害防治的各种问题。
（3）工程测量从三维工业测量、土木工程测量扩展至人体科学测量，比如人体器官部位的显微图像处理以及显微测量。
（4）多传感器混合测量系统会得到快速发展以及广泛应用，比如GPS接收设备和电子全站仪以及测量机器人相互集成，可以在大范围乃至国家范围之内开展无控制网的测量工作。
（5）GIS与GPS技术将会与工程项目紧密结合，在施工、设计与勘测一体化上发挥关键作用。
（6）大型与复杂构造建筑、装置3维测量、质量控制以及几何重构将会成为工程测量学的发展特点。
结束语
工程技术发展会不断对测量工作作出新要求新标准，与此同时，现代化科学技术与测绘新技术发展，为直接给经济建设所服务的工程测量造成了严峻挑战以及大的机遇。尤其是数字化测绘技术、地面测量技术、摄影测量和遥感技术、地理信息系统以及全球定位系统的不断发展，使得工程测量的理论、方法以及手段出现了深刻变化。因此，工程测量领域正在进一步地扩展，并且正向着测量数据收集与处理的数字化、实时化以及自动化方向发展。
参考文献
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