研究工程建設在設計、施工和管理各階段中進行測量工作的理論、技術和方法的學科。又稱實用測量學或應用測量學。它是測繪學在國民經濟和國防建設中的直接應用。

  簡史 古代為瞭戰勝洪水、興修水利,就曾進行過工程測量工作。例如,中國漢代司馬遷的《史記》就有關於夏禹治水(西元前21世紀)時的勘測情況的記載。北宋時沈括(1031~1095)為瞭治理汴渠,進行瞭由京師至泗州八百四十裏的高差測量,求得得“京師之地比泗州凡高十九丈四尺八寸六分”。及至近代,初期所進行的工程測量工作,也大量的是為工程規劃設計提供地形資料,這就是“工程勘測”的內容。20世紀以後,相繼出現瞭水利樞紐、鋼鐵聯合企業、城市地下鐵道等大型工程,其總體佈置和工程結構都很復雜,施工場地也大。為瞭確保竣工後的工程質量,對於各個主軸線和細部結構的放樣都提出瞭嚴格的要求。為此,人們致力於定線放樣的方法及其精度分析的研究,形成瞭施工測量的內容。50年代以後,出現瞭高能粒子加速器和射電望遠鏡,以及各種大范圍自動生產線等建設工程。這些工程定位放樣的精度要求很高,必須采用特制的儀器設備和擬訂專門的測量方法,這就是高精度工程測量。在施工測量發展的同時,由於設計、施工和管理的需要,監視工程建築物空間位置隨時間變化的測量工作(即變形觀測)也發展起來。這樣就形成瞭當代工程測量學的全部內容。

  內容 工程測量學所研究的內容,按工程測量所服務的工程種類,分為建築工程測量、線路測量(如鐵路測量、公路測量、輸電線路測量和輸油管道測量等)、橋梁測量、隧道測量、礦山測量、城市測量和水利工程測量等。按工程建設進行的程序,又可分為規劃設計階段的測量,施工興建階段的測量,和竣工後的運營管理階段的測量,每個階段測量工作的重點和要求各不相同。

  規劃設計階段的測量 主要是提供地形資料和配合地質勘探、水文測驗進行測量。取得地形資料的方法有人工測圖和航空攝影測量兩大類。人工測圖是根據“由整體到局部”的原則,先在測區內建立平面控制網和高程控制網,再依據控制點對地物、地貌的特征點進行逐點測繪。它主要用於小范圍的大比例尺成圖。航空攝影測量是對地面進行空中攝影,取得像片信息,再據以測繪地形圖。其應用范圍日益廣泛。由於測量儀器和計算機輔助地圖制圖系統的發展,可應用多功能的電子速測儀,迅速地取得地物、地貌特征點的三維坐標數據,將其輸入制圖系統自動繪圖,使人工逐點測繪的方法日趨自動化。另外,利用慣性元件(陀螺儀、加速度計)測量運載工具的加速度,自動獲取其瞬時的坐標與高程,以得出地面形態數字資料的慣性測量系統,也在研究應用。

  施工興建階段的測量 主要任務是按照設計要求,在實地準確地標定出建築物各部分的平面和高程位置,作為施工和安裝的依據。一般先建立施工控制網,定出主軸線,然後根據現場情況,分別采用坐標法、交會法以及準直的方法對各個細部的平面位置進行放樣,用水準測量或其他方法測設高程。應用激光技術建立可見的方向線或平面,使定線放樣工作大為方便。還可用光電池將光能轉變為電能,驅動控制設備,實現自動化定位。例如,在采用聯合掘進機或盾構(一種施工機具)開挖地下坑道時,就已采用這種自動化的設備導向。應用陀螺經緯儀在地下坑道中測定真方位角,為定向測量和控制地下導線測角誤差的累積創造瞭條件,有利於提高相向開挖坑道的貫通精度。

  運營管理階段的測量 工程竣工後,為監視工程的狀況,保證安全,需進行周期性的重復觀測,即變形觀測。有時在施工階段就已進行這種觀測。它的基本內容是觀測垂直位移和水平位移,並對觀測的成果進行整理和分析。這項測量工作的特點是精度要求高,速度要求快;為此除使用光學的和機械的測量方法(如精密水準測量、視準線法和引張線法)外,還可應用各種類型的傳感器,將觀測點的空間位移轉變成電信號輸出,自動地進行連續觀測,以提高工效。根據多次觀測結果,進行統計分析,可以對設計和施工質量作出鑒定,借以改進設計理論和施工方法;還可以判斷建築的物穩定性,預計將來的變形,為經營管理(或施工)提出建議。

  與其他學科的關系 工程測量學與測繪學的各分支學科關系密切。當為大規模工程建設的規劃設計進行勘測時,要建立較大面積的平面控制網和高程控制網,就涉及到大地測量學的內容;為經濟合理地提供各種比例尺的地形圖,就涉及到航空攝影測量和地圖制圖學;為適應定線放樣和變形觀測的需要,不但要研制一些專用的儀器,有時還涉及到近景攝影測量的內容。此外,為瞭使測量工作更好的符合工程建設的要求,在采用儀器和方法時,還應具備有關的工程知識。

  工程測量學是為工程建設服務的。工程技術的改進和發展,隨時都對測量工作提出新的要求。例如,結構設計理論的改進,需要在施工過程中及時對結構物進行現狀觀測,求算其實際位置;土方工程的機械化施工,混凝土工程的滑模施工,需要快速的定線放樣;為適應近代科學實驗設備和工業自動生產線的安裝和運營,則需進行高精度的定線放樣和變形觀測。同時,其他科學技術的新成就,也都對工程測量學本身的發展起著促進作用。例如,利用激光特有的性能,可進行地下坑道開挖的指向或導向。可以建立方向線,作為變形觀測和設備安裝的依據,提高瞭測量的精度和速度。電磁波測距儀的應用,解決瞭控制測量中量距的困難,使選點佈網更為自由和方便,擴大瞭導線測量的適用范圍。應用電子計算機,可快速解算復雜的課題,使測量平差計算和精度分析所用的理論日益嚴密,提高瞭數據成果的正確性和可靠性;還可以對測量工作進行最優化設計。

  

參考書目

 李青嶽主編:《工程測量學》,測繪出版社,北京,1984。