白高飞1 赵芳2
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摘要：工程测量是测绘科学与技术在国民经济和国防建设中的直接应用，是综合性的应用测绘科学与技术。本文对工程测量进行了定义，按照工程建设进行的程序和工程种类具体阐述了工程测量在理论方法方面的发展，对几种常用的理论和方法进行归纳和总结。本文通过对工程测量的介绍，对工程测量的理论方法及发展前景等进行了相关探究。
关键词：工程测量；理论方法；发展前景
随着社会地进步和科技地发展，现代工程建设事业对工程测量技术和手段提出了新地要求，同时，现代科学技术水平地发展也同样促进了测绘技术地进步，工程测量方法和技术在面临着当下时代发展的严峻挑战时，也同样面临着巨大的机遇。同时工程测量的领域也在进一步扩展，正朝着测量数据采集和处理的自动化、实时化和数字化方向发展。
一、工程测量的概述
工程测量是指在工程建设的各个环节中实施的测量活动，包括工程的设计、管理以及施工等环节。测量活动中的测量理论方法以及测量技术等，都属于工程测量的范畴。从学术角度来说，工程测量源于测绘科学，是测绘技术在建筑与经济中的发展与运用，工程测量通过对测绘技术的综合有效运用，为整个工程建设事业服务。工程测量在实际的建设项目中主要应用于水利水电、市政建设、地质能源勘探、道路交通施工、航天以及国防等方面。
二、工程测量中常用的理论方法
2.1测量平差理论法
测量平差理论法是采用最小二乘法原理来处理各种观测结果的理论和计算方法。测量平差理论法的测量目的是为了尽量消除各观测值间的矛盾，以获得最可靠的评定测量精度和结果，因为在实际工程测量过程中，只要是测量活动，有多余的观测，就会出现平差的问题。测量平差理论法中采用的测量方法是最小二乘法，最小二乘法包括了测量环节中平差、滤波以及推估等方面的测量和计算。常见的平差模型为概括平差模型，该模型一般都附有限制条件。测量误差相关理论主要应用于模型误差的研究方面，主要研究方向是平差中函数以及该函数模型，还有对随机模型误差地研究；模型测量误差对模型参数估计方面以及对残差统计性质方面地影响；测量误差理论对病态方程以及控制网的观测方案设计也有所研究。此外，自由网平差以及拟稳平差是依据变形监测网稳定性检测的需求而产生和发展的，观测值粗差的有关研究对控制网可靠性地发展起到了推动作用，面对观测值粗差客观存在的实际现象，产生了抗差估计法。测量平差法的测量步骤为：首先进行数据观测，并对数据进行检验和核查，确保起始数据的正确性，其次，根据测量数据列出条件方程式和误差方程式，然后根据最小二乘法理论原理来进行平差计算。最后还需要对测量和计算出的平差结果进行评估和鉴定。测量平差根据观测量之间的相互关系，分为相关和不相关的平差。平差计算的方法有直接平差法、间接平差法、条件平差法、附有条件的间接平差法以及附有未知数的条件平差法等。
2.2工程控制网优化设计理论法
（1）模拟法
工程控制网的优化设计中，除了一些秘密控制网的解析法优化设计程序需要专门编写，其它的工程控制网都可以利用模拟法进行设计。模拟优化法优化设计是根据工程设计资料以及相关的地图资料在地图上进行选点和布网，然后计算出布网点近似坐标，最后模拟可行的观测方案，可以通过专业测量仪器进行观测值精度的确定，进一步做好观测值的模拟工作。
进行模拟法优化设计，需要通过优质的软件进行试算工作，试算软件需要具有平差测算功能，可以对控制网的各种指标包括精度、灵敏度及可靠性等进行有效地计算，通过计算来获得可行的工程控制网优化设计方案，对优化方案地获取，可以将模拟观测值进行平差计算，通过观测值粗差计算来保证控制网的精确性，最终，可以将计算出的各项指标与设计目标进行对比，来获得最优设计方案。
（2）解析法
工程控制网优化设计的解析法是通过对目标函数以及约束条件的构造，计算目标函数的极大值与极小值的方法。常用的解析法是将工程控制网的质量指标设定为目标函数和约束条件，一般来说，工程控制网的质量指标包括网的精度、可靠度以及网的投资费用等，在变形监测网中网的质量还包括灵敏度以及可区分性等。根据固定参数与待定参数的具体情况，控制网的平差模型中，对控制网的优化设计分为零类、一类、二类和三类四种优化设计方案，每种设计方案都涉及到控制网的设计标准，网的观测值精度和网的观测方案等方面。在实地工程测量中，对施工控制网以及安装、监测控制网都要进行优化设计，保证工程测量的有效性。此外，工程控制网在GPS定位技术以及电磁波测距技术的条件下，几何图形概念同传统测角网有所不同。
（3）对变形观测数据的处理
对变形观测数据的处理方法有典型的变形过程曲线法、几何分析和物理解释法、变形分析与预报的系统论方法三种。其中，通过绘制变形观测数据的变形过程曲线可以很好的进行数据处理，通过过程曲线还可以对数据的趋势做出判断。对变形观测数据做多元回归以及逐步回归分析和计算，可以得到变形数据的函数关系，用于对数据变形地预报；此外，最初开始模型的初步鉴别，然后进行模型参数估计以及模拟统计检验及，最后进行最佳模型地选取，通过这三个过程可以将变形观测数据进行物理解释；最后，目前的变形数据处理正向着现代系统论指导下的变形分析与预报方向发展。
三、工程测量学的发展展望
（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、图形和数掘处理方面的能力进一步增强。
（2）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。
（3）在变形观测数据处理和大型工程建设巾，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。
（4）多传感嚣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拧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。
工程技术的发腱不断对测量工作提出新的要求，同时，现代科学技术和测绘新技术的发展，给直接为经济建设服务的工程测量带来了严峻的挑战和极好的机遇。特别是全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、摄影测量与遥感（RS）以及数字化测绘和地面测量先进技术的发展，使工程测量的手段、方法和理论产生了深刻变化。
参考文献：
[1]陈伟健.信息化测绘背景下工程测量的运用与发展探讨[J].科技风，2018（24）
[2]柴红旗.工程测量技术发展的思考与探索[J].产业与科技论坛，2018（10）
[3]黄志生.工程测量的理论方法及其发展趋势[J].中小企业管理与科技，2018（16）