本文選自北大核心級期刊《理論月刊》，《理論月刊》始終堅持正確的政治導向和服務方針，在研究、宣傳馬克思主義、毛澤東思想、鄧小平理論和“三個代表”重要思想方面，在研究和宣傳我國改革開放方面，都做出了突出貢獻，受到國家和湖北省有關部門的充分肯定和廣大作者、讀者的廣泛歡迎。

 　　摘要：工程測量有著悠久的歷史，它是直接為國民經濟建設和國防建設服務，緊密與生產實踐相結合的學科。本文對工程測量進行了定義，按照工程建設進行的程序和工程種類進行具體闡述了工程測量在理論方法方面的發展，對幾種常用的理論和方法進行了歸納和總結。

　　關鍵詞：工程測量,平差理論,工程網優化,設計

　　一、工程測量的定義

　　工程測量通常是指在工程建設的勘測設計、施工和管理階段中運用的各種測量理論、方法和技術的總稱。傳統工程測量技術的服務領域包括建筑、水利、交通、礦山等部門，其基本內容有測圖和放樣兩部分。現代工程測量己經遠遠突破了僅僅為工程建設服務的概念，它不僅涉及工程的靜態、動態幾何與物理量測定，而且包括對測量結果的分析，甚至對物體發展變化的趨勢預報。蘇黎世高等工業大學馬西斯教授指出：“一切不屬于地球測量，不屬于國家地圖集的陸地測量，和不屬于法定測量的應用測量都屬于工程測量”。

　　二、我國工程測量技術現狀

　　20世紀80年代以來出現許多先進的地面測量儀器，為工程測量提供了先進的技術工具和手段，如：光電測距儀、精密測距儀、電子經緯儀、全站儀、電子水準儀、數字水準儀、激光準直儀、激光掃平儀等，為工程測量向現代化、自動化、數字化方向發展創造了有利的條件，改變了傳統的工程控制網布網、地形測量、道路測量和施工測量等的作業方法。三角網已被三邊網、邊角網、測距導線網所替代；光電測距三角高程測量代替三、四等水準測量；具有自動跟蹤和連續顯示功能的測距儀用于施工放樣測量；無需棱鏡的測距儀解決了難以攀登和無法到達的測量點的測距工作；電子速測儀為細部測量提供了理想的儀器；精密測距儀的應用代替了傳統的基線丈量。

　　按照工程測量所服務的工程種類分類按工程測量所服務的工程種類，也可分為建筑工程測量、線路測量、橋梁與隧道測量、礦山測量、城市測量和水利工程測量等。此外，還將用于大型設備的高精度定位和變形觀測稱為高精度工程測量；將攝影測量技術應用于工程建設稱為工程攝影測量；而將以電子全站儀或地面攝影儀為傳感器在電子計算機支持下的測量系統稱為三維工業測量。無論是工程進程各階段的測量工作，還是不同工程的測量工作，都需要根據誤差分析和測量平差理論選擇適當的測量手段，并對測量成果進行處理和分析，也就是說，測量數據處理是工程測量的重要內容。

　　三、工程測量中常用的幾種方法

　　1、測量平差理論最小二乘法廣泛應用于測量平差。最小二乘配置包括了平差、濾波和推估。附有限制條件的條件平差模型被稱為概括平差模型，它是各種經典的和現代平差模型的統一模型。測量誤差理論主要表現在對模型誤差的研究上，主要包括：平差中函數模型誤差、隨機模型誤差的鑒別或診斷；模型誤差對參數估計的影響，對參數和殘差統計性質的影響；病態方程與控制網及其觀測方案設計的關系。由于變形監測網參考點穩定性檢驗的需要，導致了自由網平差和擬穩平差的出現和發展。觀測值粗差的研究促進了控制網可靠性理論，以及變形監測網變形和觀測值粗差的可區分性理論的研究和發展。針對觀測值存在粗差的客觀實際，出現了穩健估計(或稱抗差估計)；針對法方程系數陣存在病態的可能，發展了有偏估計。與最小二乘估計相區別，穩健估計和有偏估計稱為非最小二乘估計。

　　2、工程控制網優化設計理論和方法網的優化設計方法有解析法和模擬法兩種。解析法是基于優化設計理論構造目標函數和約束條件，解求目標函數的極大值或極小值。一般將網的質量指標作為目標函數或約束條件。網的質量指標主要有精度、可靠性和建網費用，對于變形監測網還包括網的靈敏度或可區分性。對于網的平差模型而言，按固定參數和待定參數的不同，網的優化設計又分為零類、一類、二類和三類優化設計，涉及到網的基準設計，網形、觀測值精度以及觀測方案的設計。在工程測量中，施工控制網、安裝控制網和變形監測網都需要作優化設計。由于采用GPS定位技術和電磁波測距，網的幾何圖形概念與傳統的測角網有很大的區別。除特別的精密控制網可考慮用專門編寫的解析法優化設計程序作網的優化設計外，其他的網都可用模擬法進行設計。模擬法優化設計的軟件功能和進行優化設計的步驟主要是：根據設計資料和地圖資料在圖上選點布網，獲取網點近似坐標(最好將資料作數字化掃描并在微機上進行)。模擬觀測方案，根據儀器確定觀測值精度，可進一步模擬觀測值。計算網的各種質量指標如精度、可靠性、靈敏度。精度應包括點位精度、相鄰點位精度、任意兩點間的相對精度、最弱點和最弱邊精度、邊長和方位角精度。進一步可計算坐標未知數的協方差陣或部分點坐標的協方差陣，協方差陣的主成份計算，特征值計算，點位誤差橢圓、置信橢圓的計算等。可靠性包括每個觀測值的多余觀測分量(內部可靠性)和某一觀測值的粗差界限值對平差坐標的影響(外部可靠性)。靈敏度包括靈敏度橢圓、在給定變形向量下的靈敏度指標以及觀測值的靈敏度影響系數。將計算出的各質量指標與設計要求的指標比較，使之既滿足設計要求，又不致于有太大的富余。通過改變觀測值的精度或改變觀測方案(增加或減少觀測值)或局部改變網形(增加或減少網點)等方法重新作上述設計計算，直到獲取一個較好的結果。

　　3、變形觀測數據處理

　　變形觀測數據處理的幾種典型方法根據變形觀測數據繪制變形過程曲線是一種最簡單而有效的數據處理方法，由過程曲線可作趨勢分析。如果將變形觀測數據與影響因子進行多元回歸分析和逐步回歸計算，可得到變形與顯著性因子間的函數關系，除作物理解釋外，也可用于變形預報。多元回歸分析需要較長的一致性好的多組時間序列數據。

　　變形的幾何分析與物理解釋傳統的方法將變形觀測數據處理分為變形的幾何分析和物理解釋。幾何分析在于描述變形的空間及時間特性，主要包括模型初步鑒別、模型參數估計和模擬統計檢驗及最佳模型選取3個步驟。變形監測網的參考網、相對網在周期觀測下，參考點的穩定性檢驗和目標點和位移值計算是建立變形模型的基礎。變形的物理解釋在于確定變形與引起變形的原因之間的關系，通常采用統計分析法和確定函數法。統計分析法包括多元回歸分析、灰色系統理論中的關聯度分析以及時間序列頻域法分析中的動態響應分析等。

　　變形分析與預報的系統論方法用現代系統論為指導進行變形分析與預報是目前研究的一個方向。變形體是一個復雜的系統，它具有多層次高維的灰箱或黑箱式結構，是非線性的，開放性(耗散)的，它還具有隨機性，這種隨機性除包括外界干擾的不確定性外，還表現在對初始狀態的敏感性和系統長期行為的混沌性。此外，還具有自相似性、突變性、自組織性和動態性等特征。

　　四、工程測量的發展展望

　　1、測量機器人將作為多傳感器集成系統在人工智能方面得到進一步發展，其應用范圍將進一步擴大，影像、圖形和數據處理方面的能力進一步增強；

　　2、在變形觀測數據處理和大型工程建設中，將發展基于知識的信息系統，并進一步與大地測量、地球物理、工程與水文地質以及土木建筑等學科相結合，解決工程建設中以及運行期間的安全監測、災害防治和環境保護的各種問題。

　　3、工程測量將從土木工程測量、三維工業測量擴展到人體科學測量，如人體各器官或部位的顯微測量和顯微圖像處理。

　　4、多傳感器的混合測量系統將得到迅速發展和廣泛應用，如GPS接收機與電子全站儀或測量機器人集成，可在大區域乃至國家范圍內進行無控制網的各種測量工作。

　　5、GPS、GIS技術將緊密結合工程項目，在勘測、設計、施工管理一體化方面發揮重大作用。

　　6、大型和復雜結構建筑、設備的三維測量、幾何重構以及質量控制將是工程測量學發展的一個特點。

　　結束語

　　因為工程測量在城市規劃及建設中具備的重大作用，在現代化進程中對城市規劃、城市建設與管理的依靠日益加大，這必然延伸到城市基礎測繪工作的不可或缺性，所以，城市建設中要充分重視這些問題，為城市發展和建設保駕護航。

　　參考文獻:

　　[1]李小華，王衛華，趙建才，王峰.現代精密工程技術及新進展.2007'全國測繪科技信息交流會暨信息網成立30周年慶典論文集.[2]馬志勇,許久明.我國工程測量技術發展現狀與成就.科技信息,2006,9.