第1章 绪论
1.1 工程测量的概念、任务及内容
1.1.1 工程测量的概念
工程测量学是研究工程建设在勘测设计、施工过程及运营管理阶段所进行的一切测量工作的学科。工程测量学是-一门应用科学，它是在数学、物理学、电子电工学等相关学科的基础上应用各种测量技术、仪器和手段解决工程建设中有关测量问题的学科。随着现代科学技术.的发展，激光技术、光电测距技术、工程摄影测量技术、卫星定位技术在工程测量中得到广泛应用，工程测量学服务的领域越来越广，特别是在现代大型高精度工程建设中的应用，极大地促进了工程测量学的发展。
从工程测量学的历史沿革可以看出，它经历了从简单到复杂、从手工操作到测量的自动化、从一般测量到精密测量的发展过程，当然，工程测量的发展始终与当时的科学发展水平同步，并且能够满足人们在工程建设中对测量的需求。
我国的测量技术有着悠久的历史，在几千年发展中有许多关于测量的记载。例如，春秋战国时期就发明了世界上*早的指南针;东汉张衡发明了浑天仪;西晋裴秀编写了《制图体系》;在清朝康熙年间，进行了大规模的测量，并于1718年完成了世界上*早的地形图之-《皇舆全图》;新中国成立后，我国成立了国家及地方测绘机构，并建立了全国天文大地控制网，统--了国家大地坐标系和高程系统，编制了全国基本地形图。特别是现代科学技术的发展，使常规大地测量发展到卫星大地测量，由空中摄影测量发展到遥感技术的应用，从而使测量对象由地表扩展到空间，由静态发展到动态，测量仪器也趋于电子化和自动化。
1.1.2 工程测量的任务
工程测量学是一门应用科学，它是研究地球空间内具体几何实体测量和抽象几何实体测量的理论、方法与技术，主要任务是研究工业建设、城市建设、国土资源开发、道路桥梁建设、环境工程及减灾救灾等事业中地形和相关信息的采集与处理，控制网建立与施工放样、设备安装、变形监测与分析预报等领域的理论、技术及相关信息的管理和使用。若按工程进程和作业性质划分，工程测量可分为勘察设计、施工建设和运营管理阶段所进行的各种测量工作。
在勘察设计阶段，工程测量主要是测绘各种比例尺的地形图，以及为工程地质勘探、水文地质勘探等进行测量工作。在施工建设阶段，主要是进行施工放样和设备安装测量，把图上设计的各种建筑物按其设计的三维坐标放样到实地上，或把设备安装于设计的位置上。为此，要根据工程需要建立不同形式的施工控制网，作为施工放样、地形测图和设备安装的基础。在运营管理阶段，为了监视建筑物的安全及稳定性，验证设计的合理性与正确性，需定期对其进行位移、沉陷、倾斜及摆动观测。因此，该阶段主要是建筑物的变形监测工作。
1.1.3 工程测量的内容
工程测量研究的主要内容为:工程控制网的建立.地形图测绘.施工放样、设备安装测量、竣工测量、变形监测等。按工程测量研究的对象可分为:建筑、水利、矿山、城市、房产、铁路、公路、桥梁及国防等工程测量，以及精密工程测量、工程摄影测量等。具体包括以下内容。
1.工业与民用建筑工程测量
工业与民用建筑工程测量是在建筑工程的勘测.设计、施工、运营与管理等阶段的测量工作。其主要内容包括地形图的测绘、建筑物的施工放样.建筑物的变形监测等。
2.道路工程测量
道路工程测量是公路.铁路在勘测设计阶段、施工建设阶段、竣工验收阶段和运营管理阶段的测量工作。其主要内容包括:勘测设计阶段的带状地形图测绘，道路中线的初步测定，纵、横断面测量等;施工建设阶段的控制网检测，道路中线的恢复测量，路基和边坡放样测量，道路竖*线测量等;竣工验收阶段的道路中线纵断面测量、路基和横断面测量;运营管理阶段的沉降和位移监测。
3.桥梁工程测量
桥梁工程测量的主要内容包括:根据桥梁形式、跨径及设计精度建立施工控制网，桥梁墩台的细部放样及墩台模板放样，施工过程中的测量，竣工测量及运营中的监测。
4.地下工程测量
地下工程测量*先要在地面上建立平面与高程控制网，随着地下工程的施工将地面上的.坐标、方位及高程传递到地下，在地下进行平面与高程控制测量，然后根据地下控制点进行施工放样，指导开挖和衬砌施工。
5.管线工程测量
油气电线路工程测量内容包括设计阶段的中线测量，纵、横断面测量，施工阶段的控制网检测和施工放样，竣工后的验收测量和运营中的监测。
6.水利工程测量
水利工程测量的主要内容包括:为工程规划设计提供所需的地形资料、施工中的放样测量运营管理中的变形监测。
7.市政工程测量
市政工程测量的主要内容包括:工程建设规划、设计、施工和管理所进行的地形测量，施工过程中的放样测量，竣工测量和运营中的变形监测。
8.变形监测
变形监测的主要内容包括基准控制网测量.变形监测点测量、变形监测数据处理、监测结果分析与预报。
1.2 工程测量发展现状
随着测绘科学技术的发展，传统的测绘技术走向数字化测绘技术，工程测量的领域不断拓宽，工程测量学与其他学科的相互渗透不断深人，工程测量学科正沿着测量数据采集和处理一体化、实时化方向发展。工程测量仪器正朝向精密化、自动化、信息化、智能化发展，而工程测量产品正朝向多样化和社会化发展。
1.2.1 大比例尺工程测图数字化
大比例尺地形图和工程专用图的测绘是工程测量重要内容之- -.随着建设规模及城市化规模不断扩大，对地形图、土地利用图及地籍图的应用不断深入，需要缩短成图周期，实现成图数字化。
我国数字化成图技术发展迅速，测绘仪器不断推出新产品。例如，苏州一光仪器有限公司、南方测绘仪器有限公司等推出了***较高的全站仪、电子水准仪及GNSS接收机。测图软件更加成熟，例如，南方测绘的CASS测图软件，清华山维成图软件等。国内许多测绘单位也自主开发了--些测图软件，使数字化测图取代了传统的测图方法，有力地推动了我国测绘事业的数字化和信息化。
1.2.2 测量仪器的*新进展
由于施工测量的条件复杂，重复测量的工作量极大，因此，施工测量仪器的自动化、智能化是施工测量仪器发展的方向。具体表现为以下几个方面。
(1)精密测角仪器已由传统的光学仪器发展到光电仪器。光电测角仪器不但实现了数据的自动获取、改正.传输、显示和存储，而且实现了目标自动照准，测角精度与光学仪器相当甚至更高。如T2000、T3000电子经纬仪不但采用了动态测量原理，而且其测角精度可达士0.5"。
(2)精密距离测量仪器发展迅速，激光测距仪、光电测距仪与传统的距离丈量相比，其自动化程度与测距精度也越来越高。
(3)全站型电子速测仪发展非常迅速，它实现了自动测角、测距、自动记录、计算及存储。全站仪极坐标测量系统是由-台高精度的测角、测距仪器构成的三维坐标测量系统(STS)，如Leica公司推出的TC2003，其测角精度为士0.5"，测距精度为1mm+10-8 XD(D为待测距离，单位为千米)。
(4)数字摄影测量系统。数字摄影测量系统是利用近景摄影测量原理，通过两台高分辨率数码相机对待测物同时拍摄，从而获得物体的数字影像，并经计算机图像处理后得到精确的XY，Z坐标。目前市场上典型的数字摄影产品V-SAPS是由美国大地测量服务公司(GSI)生产的。数字摄影测量的*新进展是采用高分辨率的数码相机提高测量精度，同时可利用条码标志来实现控制点编号的自动识别，采用专用纹理投影可取代物体表面的标志设置，从而使数字摄影测量技术向着完全自动化的方向发展。
(5)全球定位系统。在GNSS仪器方面，国内已有许多厂家可以生产高精度的双频GNSS接收机。实时动态技术的不断发展，使得GNSS技术的应用领域不断拓宽。用GNSS进行工程测量具有精度高、速度快，不受时间、气候条件和通视条件的限制，并可提供统一坐标系中三维坐标信息等优点，因此在工程测量中得到了广泛应用，例如，在城市控制网、工程控制网的建立与改造中，GNSS技术得到了普遍应用，在地形测量、地籍测量、石油勘探、高速公路及铁路建设、通信线路、隧道贯通.变形测量、滑坡监测，地壳形变监测及地震监测中也广泛使
用GNSS技术。
1.2.3 特种精密工程测量的发展
各种大型工程建设，需要进行特种精密工程测量。因为大型精密工程不仅施工复杂，而且对测量精度要求极高，所以需要使用精密测量和计量仪器，在超出计量的条件下，完成10-°以上相对定位精度。例如，研究基本粒子结构和性质的高能粒子加速器工程，要求相邻两块磁铁的径间安装精度为士0.1~0.2mm，在粒子直线加速器中漂移管的横向精度为0.05~0.3mm。要使工程测量达到如此高的精度，就必须采用*优的布网方案，埋设*稳的基准，研制专门的测量仪器，采用合理的测量方法和数据处理方法，以保证其测量精度。
1.3 工程测量数据处理自动化和数据库建设
随着测绘技术的不断发展，工程测量仪器不断进行更新换代，一方面由于仪器精度的提高，使诸多一般性的工程测量问题变得十分简单;另一方面又因精度的提高，使得工程测量获得的信息量增大，对数据动态处理和解释的要求也不断提高，进而使*终测量结果的精度及可靠性也大大提高。特别是在大型精密工程的施工建筑和工业设备的施工、安装、校检、质量控制及施工运营中的变形监测等方面，均要求工程测量工作者不但应具有极为丰富的经验，而且还应在测量技术方案的设计、仪器方法的选择等诸多方面，与相邻学科(建筑施工、地球物理、材料化学、工程地质及水文地质)的专业技术人员密切合作;在研究开发和制定合理的数据处理方案及计算机软件开发等方面，均应具备丰富的相关专业知识和*立的工作能力。
随着计算机科学技术的不断发展，工程测量的数据处理正在逐步趋于自动化。主要体现在对各种工程控制网的整体平差、控制网的优化设计、控制网的数据管理及变形监测数据的处理和结果分析等方面。
由于目前工程测量的数据采集和数据处理的自动化、数字化，测量工作者使用和管理这些海量工程测量信息的*佳途径就是建立工程测量数据库，亦可与GIS技术结合建立各种工程信息系统，从而增强工程测量信息的共享性。现在许多工程测量部门都建立了自己的数据库和信息系统，例如，控制测量数据库、地形图数据库、道路数据库、管网数据库、营房数据库、土地资源信息系统、文物管理信息系统、城市基础地理信息系统、军事工程信息系统等，从而为管理部广]进行实时信息提取、数据检索和使用管理奠定了基础。
1.4 工程测量监理的任务和内容
工程测量监理工作的主要任务是确保工程施工方所进行的工程满足设计及规范要求。从工程施工准备到工程竣工验收，以及缺陷责任阶段，都离不开测量监理监督与检测，它贯穿于工程施工的整个过程和每一.分项过程之中。因此，无论是在工程的施工过程中，还是在工程质量的控制中均起着非常关键的作用，是控制工程质量的主要手段之一。
1.4.1测量监理的任务
在工程施工过程中，测量监理工作的主要任务包括以下八个方面。
(1)进行监理合同段内工程设计的交接桩工作，对所交基准线、平面控制点、水准点及施工图纸所标注的数据进行复核，提出书面复核结果。若发现问题及时向工程总监反映，同时提出解决方案，供相关方面会商时参考。
(2)制定监理段的复测标准及要求，组织施工测量方对交接的桩位进行复测;根据精度要求，审核控制点、水准点和加密点的复测精度。
(3)审核放样资料，不但应对监理段内的测量数据进行计算复核，而且应对施工方的放样点进行复测检查，同时应对使用时间较长的点、线及高程进行定期复核，并做好记录。
(4)每项复核工作开展前，认真做好复测方案和内业计算审核工作，对施工过程中关键部位的施工放样情况进行测量检查，并应协助施工工程师做好监理工作。
展开
