摘要:随着传统测绘技术向数字化测绘技术的转化,我国工程测量的发展正在向工程测量内外作业的一体化,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的方向发展。
关键字:工程测量,应用,发展
一、工程测量学的研究领用领域。
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。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。
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。
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,可用于测量轨道的三维坐标、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。
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、工程测量现阶段的发展状况
1、空间技术在工程测量中的应用与发展
GPS的出现使定位、导航发生了革命性的变革。目前GPS伪距单点定位的精度为2~10m;载波相位单点定位为厘米到分米级;差分GPS(DifferentialGlobalPositioning)定位为亚米级到米级;实时动态定位(Real-TimeKinematic,RTK)为亚厘米到厘米级,而载波静态相对定位为毫米级。
2、数字测绘与空间信息的系统技术的应用与发展
我国数测绘技术从20世纪90年代处开始,经历十几年的发展已日渐成熟,形成了自己的方法和多个具有自主版权的国产软件。现在的数字测绘正在从二维向三维发展,形成三维测绘技术。
3、变形检测理论和方法的发展
变形检测是一项跨学科的研究,它是研究变形信息的获取、分析和解释,以及预报变形的理论和方法。
变形分析包括变形的几何分析和物理解释。前者用于模拟时空的特征,后者用于解释变形和引起变形原因之间的关系。
4、工业测量
现代工业生产要求对产品的设计、仿真、生产的自动化流程,生产过程控制,产品质量检验与监控等进行快速的、高精度的测量和定位,并给出复杂形体的数字模型或运算轨迹等,这对工程测量提出了新的任务,兴起了工业测量。工业测量技术发展飞速,技术设备向自动化、智能化、信息化的方向迈进。
四、本公司工程测量技术的发展现状
华东冶金地质勘查局物探队成立于1975年,是华东冶金地质系统一支从事地球物理、地球化学勘查的专业队伍,改革开放以来,我队坚持“立足地勘、多种经营”的地质工作方针,在大力发展地质找矿事业的同时,充分利用技术装备和品牌优势,积极拓展地质延伸产业,为社会提供地质勘查、工程物探、测绘、管线探测、岩土工程勘察、地基处理、基坑支护等施工。
芜湖长江二桥工程地质勘察工作由安徽省交通规划设计院交由物探队勘基六公司承接,主要任务为桥位、不良地质、特殊岩土路段及路线地质的勘察工作及相应的全部土工试验。2010年8月28日,六公司承担的工程项目正式拉开序幕,相关人员及机器设备开始进场,同时外业施工也相继进行。工程以了解勘察项目所在地的工程地质特征、各工程方案的一般地质条件与控制方案的主要地质问题为目的,并为拟定路线走向、桥位工程方案的比选及编制可行性研究报告等提供地质资料。本次勘察共投入100米工程勘察钻机、麻花钻、静力触探仪等设备,采取以工程地质调查、麻花钻、机钻、原位测试等相结合的综合勘探手段,开展相应室内、外测试,全部外业勘察工作(含试验)于10月18日结束,内业也于2011年初结束。
地形测量样表
工程测量数据样表
地形测绘中控制点的展绘
五、工程测量学的发展展望
随着科学的进步,工程测量学必将在以下几个方面取得快速的发展:
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。
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。
结束语:
工程测量技术有着悠远的历史,它的服务范围也极其广阔。在国民经济建设、国防建设以及科学研究领域,都占有很重要的地位,对国家的可持续发展发挥着越来越重要的作用。
参考文献:
(1)王金玲等编著《测量学基础》,中国电力出版社2006年
(2)李朝奎、李爱国编著《工程测量学》,中南海大学出版社2009年
(3)李青岳、陈永奇编著《工程测量学》,测绘出版社2008年