鄒進(jìn)貴，徐進(jìn)軍，花向紅，郭際明，徐亞明，梅文勝

（1.武漢大學(xué) 測繪學(xué)院，湖北 武漢 430079）

我國工程測量的發(fā)展現(xiàn)狀與思考

鄒進(jìn)貴1，徐進(jìn)軍1，花向紅1，郭際明1，徐亞明1，梅文勝1

（1.武漢大學(xué) 測繪學(xué)院，湖北 武漢 430079）

對工程測量的涵義進(jìn)行了詮釋，從工程控制網(wǎng)布設(shè)、工程地形圖測繪、重大工程施工與安全監(jiān)測、工業(yè)測量和專用地理信息系統(tǒng)等方面，對其理論、方法、技術(shù)與裝備的現(xiàn)狀進(jìn)行了分析。結(jié)合國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)的新要求，提出了在高精度三維工程測量參考框架建立、多傳感器集成的智能化測量裝備研制、異構(gòu)多源數(shù)據(jù)融合的工程測量數(shù)據(jù)處理與可視化、基于云計算與物聯(lián)網(wǎng)的工程信息增值服務(wù)、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的深層次應(yīng)用和工程測量標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)與國際化競爭等方面的發(fā)展思路，指明了工程測量的未來發(fā)展方向。在信息化測繪與工程項目國際化背景下，需要在理論與方法、技術(shù)與裝備等方面開展更深入研究，在人才培養(yǎng)上與國際工程教育接軌，尋找我國工程測量新的增長點。

工程測量；三維參考框架；信息化測繪；智能化測量裝備；數(shù)據(jù)融合；增值服務(wù)

工程測量學(xué)經(jīng)歷了從簡單到復(fù)雜，從手工操作到人工智能，從接觸測量到無接觸遙測，從普通精度測量到高精度測量，從狹義的土木工程測量到廣義工程測量的發(fā)展道路。正如馬西斯教授所指：“一切不屬于地球測定，不屬于有關(guān)國家地圖集的地形測量和不屬于官方測量的實際測量項目，都屬于工程測量?！惫こ虦y量學(xué)成為研究采集、處理和表達(dá)空間各種工程幾何與物理信息，研究抽象幾何實體的測設(shè)理論、方法和技術(shù)的應(yīng)用學(xué)科[1]。隨著計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、空間技術(shù)和地理信息技術(shù)的發(fā)展，工程測量的理論基礎(chǔ)、技術(shù)體系、研究領(lǐng)域和科學(xué)目標(biāo)都在發(fā)生深刻變革。

1 我國工程測量的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會發(fā)展的不斷加快，工程測量的重要作用日益突出，應(yīng)用領(lǐng)域和服務(wù)范圍越來越廣，包括城市建設(shè)、建筑工程、交通、礦山、地籍與房產(chǎn)、航空航天、水利水電以及工業(yè)、醫(yī)學(xué)、公安和國防等。近年來，我國相繼完成了三峽工程、青藏鐵路、國家體育場、國家大劇院、中央電視臺新臺址、杭州灣跨海大橋、上海磁懸浮軌道交通工程、武廣高速鐵路、貴州世界最大的射電望遠(yuǎn)鏡等大型特種精密工程，其中三峽工程、青藏鐵路和國家體育場被列入世界十大奇跡工程。這些工程體量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、空間變化不規(guī)則和精度要求高，我國工程測量科技人員圍繞這些技術(shù)問題，在高精度三維工程控制網(wǎng)的快速建立、工程地形圖測繪、信息化施工測量技術(shù)、智能化安全監(jiān)測與預(yù)警、高精度工業(yè)測量和工程測量專用地理信息系統(tǒng)建設(shè)等方面開展了深入研究，在理論、方法和應(yīng)用上取得了重大成就[2]。

1） 全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)與全站儀定位系統(tǒng)相結(jié)合實現(xiàn)工程控制網(wǎng)靈活布設(shè)。全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）已成為布設(shè)工程控制網(wǎng)的主要技術(shù)方法。利用多臺GNSS接收機(jī)進(jìn)行同步觀測，通過高精度相對定位建立工程控制網(wǎng)，具有觀測時間全天候、控制點之間無需通視、控制網(wǎng)規(guī)模大小皆宜等特點，已在我國水利水電、高速鐵路、城市地鐵、高速公路、大型橋隧等重大工程中得到廣泛應(yīng)用，確保了工程各部位的準(zhǔn)確空間關(guān)系。

隨著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的快速發(fā)展，我國在GNSS接收機(jī)制造、高精度定位數(shù)據(jù)處理等方面已接近國際先進(jìn)水平，國產(chǎn)GNSS接收機(jī)得到社會認(rèn)可，國產(chǎn)控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)成為建立工程控制網(wǎng)的首選軟件。

基于GNSS的連續(xù)運行參考站（CORS）系統(tǒng)為工程控制網(wǎng)的建設(shè)提供了三維動態(tài)新方式，為城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、大型跨?？缃裙こ烫峁y量基準(zhǔn)，具有更好的整體性和經(jīng)濟(jì)性。例如在目前世界最大橋隧結(jié)合工程港珠澳大橋建設(shè)中，由香港虎山、珠海野貍島、澳門洋環(huán)的CORS站所構(gòu)成的HZMB-CORS系統(tǒng)，保障了港珠澳大橋海上施工的順利進(jìn)行[3]。

在GNSS信號受遮擋的復(fù)雜工程環(huán)境中，全站儀定位系統(tǒng)（TPS）是快速靈活建立工程控制網(wǎng)的重要手段。利用GNSS測量和全站儀自由設(shè)站或?qū)Ь€相結(jié)合，快速建立工程控制網(wǎng)，形成了按工程特點靈活建網(wǎng)的技術(shù)體系。

在高程控制方面，提出了精密三角高程測量系統(tǒng)、大地水準(zhǔn)面精化模型代替高精度水準(zhǔn)測量的理論與方法，解決了大范圍、長距離和跨海精密高程傳遞問題，并成功應(yīng)用于高速鐵路、跨海大橋等大型工程中[4]。隨著似大地水準(zhǔn)面模型在全國范圍內(nèi)的普遍建立與精度提高，GNSS可實現(xiàn)平面坐標(biāo)與正常高同步測量，真正成為三維高精度工程控制測量的重要手段。

2） 測量儀器與技術(shù)革新豐富了工程地形圖測繪的手段。隨著測量儀器與技術(shù)的革新，為數(shù)字化測圖提供了豐富的手段，數(shù)字化測圖技術(shù)也以其精度高、更新快等優(yōu)點逐漸取代傳統(tǒng)測圖方法，在城市建設(shè)、工程勘測施工等方面得到廣泛應(yīng)用。

地面數(shù)字化測圖技術(shù)主要采用全站儀測記法和電子平板兩種模式，在開闊地區(qū)用GNSS RTK測量方法，在山高坡陡和危險地區(qū)采用無合作目標(biāo)全站儀、近景攝影測量或激光掃描等方法。

對大范圍大比例尺工程地形圖可利用數(shù)字航空攝影測量技術(shù)測制。無人機(jī)和飛艇低空攝影測量系統(tǒng)以其快捷靈活的優(yōu)勢，越來越多地應(yīng)用在線路帶狀地形圖測繪、沿海灘涂測量、城市三維建模、電網(wǎng)設(shè)計、輸電線路巡檢等工程中[5]。

集成慣導(dǎo)、GNSS、激光掃描和全景相機(jī)等技術(shù)的地面移動測量系統(tǒng)開始在城市大比例尺測圖、城市部件和景觀測量等方面開展應(yīng)用[6,7]。

隨著國家提出建設(shè)海洋強(qiáng)國戰(zhàn)略，維護(hù)國家主權(quán)及對海洋資源開發(fā)與利用的需要，對海底地形圖測繪也提出了更高要求，無驗潮模式下的多波束精密測深技術(shù)、多形態(tài)海床特征下多波束和側(cè)掃聲納圖像配準(zhǔn)和信息融合技術(shù)、基于地貌圖像的海床微地形自動生成技術(shù)，可以獲取高精度和高分辨率的海床地形地貌，可為海洋工程建設(shè)提供基礎(chǔ)資料[8]。

3） 大型工程建設(shè)提升了施工測量技術(shù)的水平。各種大型工程建設(shè)興起，促進(jìn)了施工測量技術(shù)與方法的快速發(fā)展，各種高新技術(shù)與設(shè)備不斷應(yīng)用，解決了工程施工測量中的諸多技術(shù)難題。

在地鐵中，采用全站儀、投點儀和陀螺全站儀組成的聯(lián)合作業(yè)方法進(jìn)行豎井定向，提高了定向精度。隧道盾構(gòu)機(jī)開挖中，可先將隧道設(shè)計參數(shù)和放樣點坐標(biāo)輸入到智能全站儀，儀器可通過測量自動引導(dǎo)盾構(gòu)機(jī)按設(shè)計方向掘進(jìn)。

精密陀螺全站儀為超長地下工程高精度定向提供了技術(shù)保證。如德國DMT公司的Gyromat 3000和國產(chǎn)的GAT陀螺全站儀在10 min內(nèi)的定向精度可達(dá)到±3～5″，在我國南水北調(diào)、引漢濟(jì)渭調(diào)水工程長63.6 km的穿越秦嶺隧洞、廈門翔安海底隧道等大型地下工程建設(shè)中發(fā)揮了重要作用[9,10]。

激光準(zhǔn)直儀、激光投點儀、數(shù)字正垂儀精度高，受外界環(huán)境影響小，成為高塔及超高層建筑等特殊施工環(huán)境下進(jìn)行平面基準(zhǔn)傳遞、軸線測控、滑模測偏測扭、垂直度測量等不可或缺的手段。

軌道檢測車集成了傾斜儀、測量機(jī)器人、里程編碼器和位移傳感器，如瑞士安伯格公司和南方測繪公司生產(chǎn)的軌檢車已成功應(yīng)用于武廣客運專線、京滬高鐵等多條線路的軌距、超高、平順度和軌道曲線要素的高精度檢測，保證了高鐵施工質(zhì)量。

利用GNSS技術(shù)、通訊技術(shù)與工程施工現(xiàn)場的各種機(jī)械進(jìn)行集成，研制的施工碾壓系統(tǒng)和機(jī)械防撞系統(tǒng)，應(yīng)用于水布埡堆石壩碾壓和廣西龍灘水電站施工中塔吊防撞，實現(xiàn)對全過程的實時監(jiān)控，保證了工程施工安全、質(zhì)量和工作效率。

未來的工程施工將實現(xiàn)集成和無線化數(shù)據(jù)采集、自動和網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)傳輸、智能和數(shù)值化數(shù)據(jù)分析、可視和實時化現(xiàn)場監(jiān)控，形成“施工監(jiān)測→快速反饋→施工控制→在線管理”的有效循環(huán)機(jī)制，依托各種測量技術(shù)，以空間信息管理系統(tǒng)為平臺，建立信息化施工測量體系，成為工程信息化施工的必然趨勢[11]。

4） 重大工程安全需求推動了自動化監(jiān)測與變形分析方法的創(chuàng)新。隨著國家重大工程及異型工程的大量增加，工程安全監(jiān)測與分析日益重要，對變形監(jiān)測的精度、頻次、實時性等方面提出了新的要求。高精度、自動化、持續(xù)、實時、動態(tài)監(jiān)測已成為現(xiàn)代變形監(jiān)測的特點。如在湖北隔河巖水電站、山西西龍池抽水蓄能電站建立了GPS高精度自動化變形監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)了大壩持續(xù)無人值守的高精度自動化監(jiān)測；地鐵運營期保護(hù)監(jiān)測也已普遍采用測量機(jī)器人自動化變形監(jiān)測系統(tǒng)[12]；泰州長江公路大橋和蘇通長江公路大橋的施工沉井實時定位、上海環(huán)球金融中心和深圳帝王大廈的樓頂位移動態(tài)監(jiān)測中，采用了GNSS RTK和CORS技術(shù)。這些技術(shù)雖然實現(xiàn)了自動化測量，但這種單點監(jiān)測模式尚不能完全滿足實際需求。數(shù)字?jǐn)z影測量、地面三維激光掃描和地基雷達(dá)干涉測量技術(shù)實現(xiàn)了面式監(jiān)測，以mm級到亞 mm級的精度獲得監(jiān)測對象表面的細(xì)部變形，已應(yīng)用于礦山開采、滑坡、橋梁等監(jiān)測中[13,14]。將表面變形、內(nèi)部變形和物理量進(jìn)行綜合分析，有利于全面了解變形過程、變形原因和分析變形機(jī)理。目前除了傳統(tǒng)的自由網(wǎng)分析、擬穩(wěn)分析、平均間隙法等變形分析方法外，更多的研究都集中在對長序列的單模型分析以及組合模型分析，如卡爾曼濾波、小波分析、頻譜分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論、回歸分析、模糊分析、突變理論、混沌分析和時間序列分析等方法及其組合應(yīng)用在變形分析與預(yù)報中，取得了較好的效果。由于受資料完整性的限制，目前主要根據(jù)單點位置變化監(jiān)測序列進(jìn)行變形分析與預(yù)報。缺乏各類監(jiān)測點間的空間同步相關(guān)分析、幾何量和物理量的聯(lián)合分析以及點面監(jiān)測的優(yōu)化組合與聯(lián)合分析。

5） 現(xiàn)代工業(yè)制造與精密設(shè)備安裝擴(kuò)展了工業(yè)測量應(yīng)用空間?，F(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)要求對產(chǎn)品的設(shè)計模擬、生產(chǎn)流程、過程控制、質(zhì)量檢驗與監(jiān)控等進(jìn)行快速高精度檢測與定位，從而產(chǎn)生了工業(yè)測量系統(tǒng)，如早期的經(jīng)緯儀交會系統(tǒng)。隨著精密制造技術(shù)、光電技術(shù)、控制技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了諸如工業(yè)全站儀、激光跟蹤儀、激光掃描儀、工業(yè)攝影測量、Indoor GPS等高精度工業(yè)測量系統(tǒng)和其他傳感器，其測量范圍從幾m到數(shù)十m，精度達(dá)亞mm級或者更高，廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、汽車、輪船等零件的幾何檢測、部件精確組裝、機(jī)器手跟蹤與校準(zhǔn)等。近年來，大型科學(xué)研究設(shè)備，如高能物理研究所需的各類粒子加速器。深空探測的大型天線、射電望遠(yuǎn)鏡等，在制造、安裝、調(diào)試等環(huán)節(jié)中，精度要求高，安裝范圍大，所受影響多。這些挑戰(zhàn)擴(kuò)展了工業(yè)測量的應(yīng)用空間[15]。2012-10落成的上海65 m射電望遠(yuǎn)鏡高70 m，重2 700 t，其總體性能全球第四，亞洲第一，在施工控制網(wǎng)建立、主面天線面檢測、副面調(diào)整機(jī)構(gòu)標(biāo)定等方面就綜合采用了工業(yè)全站儀、激光掃描儀、激光跟蹤儀、數(shù)字?jǐn)z影測量、傾斜傳感器等，同時也設(shè)計加工了諸多工裝配件[16]。相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)主要體現(xiàn)在結(jié)合項目實際的特定準(zhǔn)則下的控制網(wǎng)平差、數(shù)據(jù)擬合、坐標(biāo)變換、氣象改正模型等方面。

6） 大型工程建設(shè)管理促進(jìn)了工程測量專用地理信息系統(tǒng)的發(fā)展?；贕IS、網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)，實現(xiàn)工程測量數(shù)據(jù)采集、處理、分析、存儲和展示的一體化，為重大工程提供及時、準(zhǔn)確、標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化的基礎(chǔ)空間信息，滿足了工程建設(shè)各個階段的科學(xué)管理與決策要求。近年來，相繼出現(xiàn)了城市地下管線信息系統(tǒng)、房地產(chǎn)管理信息系統(tǒng)、水利工程測量信息系統(tǒng)、大壩安全監(jiān)測信息系統(tǒng)、地鐵安全施工與管理信息系統(tǒng)、南水北調(diào)中線工程信息化施工測量系統(tǒng)和鋼鐵公司總圖管理信息系統(tǒng)等，極大地提升了我國工程測量的信息化管理水平。

2 我國工程測量發(fā)展的思考

2.1 高精度三維工程測量參考框架建立及其實時動態(tài)傳遞的理論與方法

高精度工程測量參考框架是工程建設(shè)項目按設(shè)計規(guī)格進(jìn)行建造的測量基準(zhǔn)。隨著我國國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，對工程測量參考框架提出了更高的要求，需要開展高精度三維工程測量參考框架建立及其實時動態(tài)傳遞的理論與方法的研究。

1）研究利用GNSS和TPS建立三維高精度工程測量參考框架的理論與方法，建立mm級似大地水準(zhǔn)面模型并引入到GNSS高程測量中，改進(jìn)垂線偏差及大氣折光對TPS觀測量的影響模型，實現(xiàn)GNSS與TPS相結(jié)合的高精度正常高測量技術(shù)，實現(xiàn)高精度平面定位與正常高的實時同步測量。

2）研究三維工程測量參考框架的實時動態(tài)傳遞體系，為移動測量系統(tǒng)實時提供三維位置基準(zhǔn)，建立工程施工機(jī)械局部獨立坐標(biāo)框架與測繪地理信息數(shù)據(jù)參考框架的實時動態(tài)轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)智能施工系統(tǒng)機(jī)械手動態(tài)定位與避障導(dǎo)向。

3）探索重大工程施工控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計體系，完善測量觀測值系統(tǒng)誤差模型，提高工程測量參考框架的準(zhǔn)確度，提高工程施工測量參考框架與工程設(shè)計所用坐標(biāo)系統(tǒng)的兼容性。

4）隨著工程設(shè)計從二維走向三維，需研究在彎曲的地球表面的工程幾何要素的三維量測方法及其與工程控制網(wǎng)的參考框架統(tǒng)一，建立滿足國家重大工程施工測量要求的三維地理空間參考框架。

2.2 多傳感器集成的工程測量信息智能獲取裝備。

如何進(jìn)一步擴(kuò)展或集成各單一傳感器的優(yōu)勢以及研究新的設(shè)備，滿足科學(xué)研究和工程建設(shè)新的需要，一直是工程測量裝備研究所面臨的問題。2014-07-18，國家發(fā)展改革委員會和國家測繪地理信息局聯(lián)合發(fā)布了《國家地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2014～2020年）》，提出發(fā)展高端地面測繪裝備，包括發(fā)展數(shù)字水準(zhǔn)儀、智能化全站儀、三維激光掃描儀、現(xiàn)代工程測量與監(jiān)控系統(tǒng)等現(xiàn)代測繪地理信息技術(shù)裝備以及海洋地理信息獲取裝備，國內(nèi)市場占有率力爭達(dá)到50%以上。這為我國工程測量信息智能獲取裝備的研制帶來了前所未有的契機(jī)。

1）測量裝備功能的多樣化。高精度的GNSS接收機(jī)和全站儀已經(jīng)發(fā)展得相當(dāng)成熟。充分發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢，進(jìn)行測量設(shè)備的革新，既是現(xiàn)在，也是將來繼續(xù)進(jìn)行的工作。例如全站儀與GNSS集成的超站儀，實現(xiàn)控制測量和碎部測量一體化；掃描儀中集成全站儀功能，可以對中、整平和后視點測量，使點云能夠快速準(zhǔn)確拼接；全站儀集成掃描功能，可以實現(xiàn)局部細(xì)節(jié)測量；全站儀中集成CCD相機(jī)，快速實現(xiàn)近景相片的絕對定向及碎部點的無瞄準(zhǔn)測量等。今后類似圍繞GNSS、全站儀、CCD、掃描儀等的硬件集成與革新將會繼續(xù)。幾何水準(zhǔn)測量雖然實現(xiàn)了數(shù)字化，但其測量過程的自動化和智能化方面有待突破。

2）測量裝備的專用化。工程建設(shè)中，常常會有一些現(xiàn)有設(shè)備無法解決或者難以解決的問題，需要研究一些專門的裝備。例如地基雷達(dá)干涉測量系統(tǒng)IBIS實現(xiàn)遠(yuǎn)程的微變形遙測；基于結(jié)構(gòu)光原理的遙測坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行大壩正倒錘線自動化監(jiān)測；移動測量車能夠快速高效地采集城市地物的多種信息；鐵路軌道檢測車能夠精密快速檢驗軌道的重要幾何參數(shù)等。它們都是針對一個特殊工程問題而研制的裝備。今后在工程建設(shè)的各個領(lǐng)域都需要研究新的專用裝備解決新問題，如智能管道檢測機(jī)器人、地下空間信息采集機(jī)器人和城市道路挖掘機(jī)器人等。

3）測量裝備的便攜化。目前IBIS-L測量系統(tǒng)、地面三維激光掃描儀、高精度陀螺全站儀以及其他集成裝備，總體而言比較笨重，需要進(jìn)行設(shè)備和技術(shù)創(chuàng)新，減輕設(shè)備重量和縮小體積，以適用于各種工程。

4）機(jī)載軟件的智能化?，F(xiàn)有裝備，其自動化測量、智能化測量和簡便的操作都離不開裝備中相應(yīng)的軟件支撐。研究更多更好、高效可靠的算法，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集過程中數(shù)據(jù)的自動過濾和自動處理，將會大大提高后續(xù)數(shù)據(jù)處理的效率。同時，一些針對專一工程的后處理軟件亟待開發(fā)。典型的如基于掃描測量的地下空間三維建模中，如何在測量的過程中，自動過濾掉與建模無關(guān)的移動對象、快速實現(xiàn)站間數(shù)據(jù)和點云-影像間的配準(zhǔn)、自動分類目標(biāo)、智能識別地物和初步建模等。

2.3 基于異構(gòu)多源數(shù)據(jù)融合的工程測量信息處理與可視化

為滿足工程測量信息獲取，需要各種傳感器支撐，而每種傳感器都有自身特點，在測量范圍、測量精度、測量速度、測量密度和自動化程度等各方面各有所長，如何綜合處理與分析各類傳感器數(shù)據(jù),實現(xiàn) “點式測量”數(shù)據(jù)與“面式測量”數(shù)據(jù)的融合，幾何信息與物理信息的融合，并進(jìn)行可視化表達(dá)，研制工程測量數(shù)據(jù)智能信息處理平臺以及不同坐標(biāo)系、數(shù)據(jù)融合平臺，是工程測量領(lǐng)域今后的研究重點。

1）數(shù)據(jù)處理：①單源數(shù)據(jù)處理：開展測量機(jī)器人、地面三維激光地面、地基雷達(dá)、GNSS、測深系統(tǒng)等單源信息采集及數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)研究。比如，研究基于激光掃描技術(shù)快速獲取工程信息、三維激光掃描站間點云數(shù)據(jù)的智能、快速和高精度拼接；研究地基雷達(dá)圖像的誤差特征與改正模型，提高其實際工程變形精度；研究多波束測深數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵技術(shù)，以獲取更豐富的江、河、海底信息等等。②多源數(shù)據(jù)處理：開展三維激光掃描、D-InSAR、GNSS、數(shù)字?jǐn)z影測量、慣導(dǎo)等多源信息相融合的技術(shù)研究。例如，研究三維激光掃描、全站儀與數(shù)碼影像數(shù)據(jù)融合，構(gòu)建高精度DSM、DEM和真實三維場景，實現(xiàn)工程模型的精細(xì)重構(gòu)；研究地基雷達(dá)與激光掃描儀數(shù)據(jù)的融合，建立可視化的高精度形變監(jiān)測模型；研究車載測量系統(tǒng)中的慣導(dǎo)、GNSS、掃描點云和全景數(shù)碼影像的融合，實現(xiàn)空間動態(tài)三維建模；研究星載D-InSAR與GNSS、精密幾何水準(zhǔn)數(shù)據(jù)融合技術(shù)，建立超長線路（如高鐵）的沉降監(jiān)測模型；研究地基雷達(dá)、三維激光掃描、GNSS技術(shù)和全站儀等組合的多尺度變形監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)局部范圍內(nèi)絕對變形測量與相對變形測量的統(tǒng)一等。

2）信息可視化表達(dá)。多傳感器的連續(xù)數(shù)據(jù)采集，形成了多維度、大數(shù)據(jù)、異構(gòu)、非結(jié)構(gòu)化等混雜數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)與工程設(shè)計、施工、運營和管理等全過程信息緊密關(guān)聯(lián)。如何基于GIS平臺，緊密結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，通過對海量的復(fù)雜信息進(jìn)行分析，對多維數(shù)據(jù)、時態(tài)數(shù)據(jù)、層次數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)實現(xiàn)直觀化、關(guān)聯(lián)化、藝術(shù)化和交互化的可視化表達(dá)，將是一個研究的熱點。

2.4 基于云計算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的工程信息增值服務(wù)

隨著大型工程建設(shè)中測量信息的不斷積累，可將分布在不同區(qū)域、不同類型的大型工程測量信息匯總在一起，形成工程測量海量數(shù)據(jù)庫，采用面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)（SOA），利用云計算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，讓用戶方便高效地操作海量數(shù)據(jù)，以發(fā)現(xiàn)隱含信息，從而引導(dǎo)出新的預(yù)見和更高效的決策。因此，針對工程測量海量數(shù)據(jù)，研究數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)挖掘與信息增值服務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)與方法，建立相應(yīng)的工程信息系統(tǒng)；在統(tǒng)一的工程測量參考框架體系下，規(guī)范各種工程測量數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)；研究測繪工程信息管理和增值服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)化體系；通過云計算對工程測量增值服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行部署，利用物聯(lián)網(wǎng)對分布式測量傳感器進(jìn)行控制和操作，為特定用戶提供更加全面的工程信息增值服務(wù)，更好地解決工程建設(shè)中的各種測量難題。

2.5 基于北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的國家基礎(chǔ)設(shè)施與重大工程安全監(jiān)測與預(yù)警服務(wù)

為了保障國家基礎(chǔ)設(shè)施和重大工程的安全運營與使用，需要建立我國自主的安全監(jiān)測與預(yù)警服務(wù)系統(tǒng)。我國的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)除了具有定位、導(dǎo)航與授時功能外，還具有雙向通訊功能，在國家基礎(chǔ)設(shè)施與重大工程施工監(jiān)控、災(zāi)害監(jiān)測與預(yù)警等方面必將發(fā)揮重要作用。如何將北斗導(dǎo)航系統(tǒng)與其他定位系統(tǒng)及傳感器進(jìn)行集成，實現(xiàn)一體化協(xié)同作業(yè)和聯(lián)合數(shù)據(jù)處理，提高國家基礎(chǔ)設(shè)施與重大工程的高精度時空信息獲取水平，研究體視化動態(tài)安全監(jiān)測模型的理論與方法，建立基于專家知識庫的智能預(yù)警平臺，構(gòu)建工程環(huán)境與災(zāi)害動態(tài)集成監(jiān)測理論、方法與技術(shù)體系，革新傳統(tǒng)的安全監(jiān)測預(yù)警模式，建立我國自主的重大工程測繪保障系統(tǒng)，都是需要進(jìn)一步研究和解決的問題。

2.6 工程測量標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)與國際化競爭水平提升

工程測量涉及到國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各行各業(yè)，盡管我國在工程測量領(lǐng)域頒布實施了一批國家規(guī)范和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但由于項目特點不同，在使用過程中，出現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)之間精度和技術(shù)指標(biāo)不一致、不協(xié)調(diào)等問題，相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)跟不上技術(shù)的發(fā)展，需要進(jìn)一步完善和修訂工程測量標(biāo)準(zhǔn)體系，建立適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)機(jī)制。國家測繪地理信息局在“十三五”規(guī)劃中會進(jìn)一步重視測繪地理信息標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)，加強(qiáng)頂層設(shè)計，轉(zhuǎn)變管理模式，將市場與應(yīng)用作為工程測量標(biāo)準(zhǔn)化工作的重要驅(qū)動力量。

目前我國承擔(dān)的國際大型工程項目逐年增加，由于我國相關(guān)工程測量規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)常與國際標(biāo)準(zhǔn)不一致，而使相關(guān)的測量工作受到限制。盡管我國參與了相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)的制定，但主導(dǎo)的ISO國際標(biāo)準(zhǔn)仍然不夠，為了提升我國在工程測量領(lǐng)域的國際化競爭水平，需要爭取更多的以我國為主導(dǎo)的ISO國際標(biāo)準(zhǔn)項目。

3 結(jié) 語

工程測量發(fā)展很快，但發(fā)展還不均衡，需要大力改進(jìn)測量技術(shù)與方法，加強(qiáng)交叉學(xué)科的研究，不斷拓寬工程測量的應(yīng)用領(lǐng)域。工程測量逐漸從傳統(tǒng)工程向特殊工程、工業(yè)測量領(lǐng)域發(fā)展，從自然工程向生物測量工程發(fā)展，從地面測量手段為主向空間、地面、地下以及水下立體測量手段發(fā)展，從人工接觸測量向自動化無接觸遙測發(fā)展，從周期觀測向持續(xù)測量發(fā)展。這些發(fā)展對工程測量的理論，方法與技術(shù)提出了新的需求與挑戰(zhàn)，同時也促進(jìn)了對創(chuàng)新型工程測量科技人才的需求。2009年我國開始實行注冊測繪師制度，逐步與英國、澳大利亞等國家的注冊測量師制度接軌，國家在大學(xué)教育中實行卓越工程師計劃等，必將進(jìn)一步提升我國工程測量領(lǐng)域科技人才的培養(yǎng)水平。

總而言之，我國工程測量在信息化測繪背景下，必將向“測量方案科學(xué)化與合理化；數(shù)據(jù)獲取集成化與動態(tài)化；數(shù)據(jù)處理自動化與智能化；測量成果數(shù)字化與可視化；數(shù)據(jù)管理海量化與多源化；數(shù)據(jù)共享網(wǎng)絡(luò)化與社會化”方向發(fā)展。

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B

1672-4623（2015）03-0001-05

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.03.001

鄒進(jìn)貴,教授，主要從事工程測量方面的研究。

2015-03-26。

項目來源：國家自然科學(xué)基金資助項目（41074025、41071292、41174010、41274021、41474005、41474004）。