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一、定义
1.测量学是研究对地球整体及其表面和外层空间中的各种自然和人造物体上与地理空间分布有关的信息进行采集处理、管理、更新和利用的科学和技术。工程测量学包含于测量学，是测量学领域的一门学科。
2.工程测量学研究工程建设中设计、施工和管理各阶段测量工作的理论、技术和方法。为工程建设提供的测量数据和大比例尺地图，保障工程选址合理，按设计施工和进行有效管理。一般的工程建设分为规划设计、施工建设和运营管理三个阶段。工程测量学是研究这三阶段所进行的各种测量工作。它是测绘学在国民经济和建设中的直接应用。
二、发展作用
历史上工程测量学的发展主要受到战争的推动，战国时期修筑的午道，公元前210年秦始皇修建的“堑山堙谷，千八百里”直道，古罗马构筑的兵道，以及公元前218年欧洲修建的通向意大利的“汉尼拨通道”等，都是的道路。修建中均应用了测量工具进行地形勘测、定线测量和隧道定向开挖测量。在测量学上的发展为世界测量学的发展产生了巨大的影响。的采矿业是世界上发展早的，在公元前二千多年的黄帝时代就已开始应用金属如铜器、铁器等，到了周代金属工具已普遍应用。据《周礼》记载，在周朝已建立了专门的采矿部门，开采时很重视矿体形状，并使用矿产地质图来辨别矿产的分布。
四大发明的指南针，从司南、指南鱼算起，有二千多年的历史，对矿山测量和其它工程勘测有很大的贡献。
现在科技的迅猛发展，工程测量学在得到了广泛应用，目前工程测量学主要应用在工业测量、线路工程测量、水利工程测量、桥梁工程测量、隧道工程测量、建筑工程测量、矿山测量、海洋测量、军事工程测量等方面。
三、应用领域
工程测量学主要研究在工程、工业和城市建设以及资源开发各个阶段所进行的地形和有关信息的采集和处理，施工放样、设备安装、变形监测分析和预报等的理论、方法和技术，以及研究对测量和工程有关的信息进行管理和使用的学科。因此工程测量学主要应用于工业建设、铁路、公路、桥梁、隧道、水利工程、地下工程、管线（输电线、输油管）工程、矿山和城市建设等领域。
四、主要测量仪器
1) 经纬仪、水准仪、全站仪和GPS接收机是工程测量的通用仪器。
2) 仪器包括机械式、光电式及光机电（子）多传感器集成式仪器或测量系统。
3) 基准线测量或准直测量仪器：有正垂、倒锤及垂线观测仪、引张线仪、各种激光准直仪、铅直仪（向下、向上）、自准直仪以及尼龙丝或金属丝准直测量系统等。
4) 距离测量仪器：中长距离、短距离和微距离测量。ME500O、铟瓦线尺测距仪DISTINVAR、应变仪DISTERMETER、双频激光干涉仪、CCD线列传感器测量，距离测量精度从毫米、微米级进入到纳米级。
5) 高程测量：液体静力水准测量系统。
6) 倾斜测量（又称挠度曲线测量）。
7) 三维激光扫描仪：图像工程测量。
8) 混合测量系统：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，可做精密定位测量、准直测量，可测量坐标、偏距、倾斜度、厚度、表面粗糙度和平直度，还可测量振动频度以及物体的动态变化等。
五、各通用仪器介绍
1. 经纬仪
经纬仪，经纬仪是测量任务中用于测量角度的精密测量仪器，可以用于测量角度、工程放样以及粗略的距离测取，主要测量水平角和竖直角。整套仪器由仪器、脚架部两部分组成。是根据测角原理设计的。目前常用的是光学经纬仪。经纬仪的结构（主要常用部件）： 1. 望远镜制动螺旋 2. 望远镜 3. 望远镜微动螺旋 4.水平制动 5. 水平微动螺旋 6. 脚螺旋 9. 光学瞄准器 10.物镜调焦 11.目镜调焦 12. 度盘读数显微镜调焦 13. 竖盘指标管水准器微动螺旋 14. 光学对中器 15.基座圆水准器 16.仪器基座 17. 竖直度盘 18. 垂直度盘照明镜 19. 照准部管水准器20. 水平度盘位置变换手轮。望远镜与竖盘固连，安装在仪器的支架上，这一部分称为仪器的照准部，属于仪器的上部。望远镜连同竖盘可绕横轴在垂直面内转动，望远镜的视准轴应与横轴正交，横轴应通过水盘的刻画中心。照准部的数轴（照准部旋转轴）插入仪器基座的轴套内，照准部可以作水平转动。
分类：经纬仪根据度盘刻度和读数方式的不同，分为游标经纬仪，光学经纬仪和电子经纬仪；目前我国主要使用光学经纬仪和电子经纬仪，游标经纬仪早已淘汰。按精度分为精密经纬仪和普通经纬仪；按轴系构造分为复测经纬仪和方向经纬仪。此外，有可自动按编码穿孔记录度盘读数的编码度盘经纬仪；可连续自动瞄准空中目标的自动跟踪经纬仪；利用陀螺定向原理迅速独立测定地面点方位的陀螺经纬仪和激光经纬仪；具有经纬仪、子午仪和天顶仪三种作用的供天文观测的全能经纬仪；将摄影机与经纬仪结合一起供地面摄影测量用的摄影经纬仪等。
经纬仪主要由望远镜、水平度盘、竖直度盘、水准器、基座等组成。测量时，将经纬仪安置在三脚架上，用垂球或光学对点器将仪器中心对准地面测站点上，用水准器将仪器定平，用望远镜瞄准测量目标，用水平度盘和竖直度盘测定水平角和竖直角。
2. 水准仪
水准仪（英文：level）是根据水准测量原理建立水平视线测量地面点间高差的仪器。水准仪是在17～18世纪发明了望远镜和水准器后出现的。20世纪初，在制出内调焦望远镜和符合水准器的基础上生产出微倾水准仪。20世纪50年代初出现了自动安平水准仪；60年代研制出激光水准仪；90年代出现电子水准仪或数字水准仪。水准仪主要部件有望远镜、管水准器（或补偿器）、垂直轴、基座、脚螺旋。水准仪是按仪器所能达到的每千米往返测高差中数的偶然中误差这一精度指标划分的，共分为4个等级。水准仪型号都以DS 开头，分别为“大地”和“水准仪”的汉语拼音个字母，通常书写省略字母D。其后"0.5”、“1”、“3”、“10”等数字表示该仪器的精度。S3级和S10级水准仪又称为普通水准仪，用于三、四等水准及普通水准测量，S0.5级和S1级水准仪称为精密水准仪，用于一、二等精密水准测量：
| 水准仪型号 | DS0.5 | DS1 | DS3 | DS10 |
| 千米往返高差中数偶然中误差 | ≤0.5mm | ≤1mm | ≤3mm | ≤10mm |
| 主要用途 | 一等水准测量及地震监测 | 二等水准测量及精密水准测量 | 三、四等水准测量及一般工程水准测量 | 一般工程水准测量 |
分类：按结构分为微倾水准仪、自动安平水准仪、激光水准仪和数字水准仪（又称电子水准仪）。按精度分为精密水准仪和普通水准仪。
水准仪的使用包括：水准仪的安置、粗平、瞄准、精平、读数五个步骤。
1) 安置 安置是将仪器安装在可以伸缩的三脚架上并置于两观测点之间。 首先打开三脚架并使高度适中，用目估法使架头大致水平并检查脚架是否牢固，然后打开仪器箱，用连接螺旋将水准仪器连接在三脚架上。
2) 粗平 粗平是使仪器的视线粗略水平，利用脚螺旋置圆水准气泡居于圆指标圈之中。具体方法：用仪器练。在整平过程中，气泡移动的方向与大拇指运动的方向一致。
3) 瞄准 瞄准是用望远镜准确地瞄准目标。 首先是把望远镜对向远处明亮的背景，转动目镜调焦螺旋，使十字丝清晰。再松开固定螺旋，旋转望远镜，使照门和准星的连接对准水准尺，拧紧固定螺旋。后转动物镜对光螺旋，使水准尺的清晰地落在十字丝平面上，再转动微动螺旋，使水准尺的像靠于十字竖丝的一侧。
4) 精平 精平是使望远镜的视线水平。微倾水准仪，在水准管上部装有一组棱镜，可将水准管气泡两端，折射到镜管旁的符合水准观察窗内，若气泡居中时，气泡两端的象将符合成一抛物线型，说明视线水平。若气泡两端的象不相符合，说明视线不水平。这时可用右手转动 微倾螺旋使气泡两端的象完全符合，仪器便可提供一条水平视线，以满足水准测量基本原理的要求。注意：气泡左半部分的移动方向，与右手大拇指的方向不一致。
5) 读数 用十字丝，截读水准尺上的读数。水准仪多是倒象望远镜，读数时应由上而下进行。先估读毫米级读数，后报出全部读数。注意，水准仪使用步骤一定要按上面顺序进行，不能颠倒，特别是读数前的符合水泡调整， 一定要在读数前进行。
3. 全站仪
全站仪即全站型电子测距仪（Electronic Total Station），是一种集光、机、电为一体的高技术测角测距仪器，是集水平角、垂直角、距离（斜距、平距）、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。因其一次安置仪器就可完成该测站上全部测量工作，所以称之为全站仪。
全站仪的发展经历了从组合式即光电测距仪与光学经纬仪组合，或光电测距仪与电子经纬仪组合，到整体式即将光电测距仪的光波发射接收系统的光轴和经纬仪的视准轴组合为同轴的整体式全站仪等几个阶段。
全站仪与光学经纬仪区别在于度盘读数及显示系统，电子经纬仪的水平度盘和竖直度盘及其读数装置是分别采用（编码盘）或两个相同的光栅度盘和读数传感器进行角度测量的。根据测角精度可分为0.5″，1″，2″，3″，5″，10″等几个等级。
分类：全站仪按其外观结构可积木型（Modular，又称组合型）和整体性（Integral）；全站仪按测量功能分类分为经典型全站仪、机动型全站仪（Motorized total station）、无合作目标性全站仪（Reflectorless total station）、智能型全站仪（Robotic total station）；全站仪按测距仪测距还可以分为短距离测距全站仪、中测程全站仪、长测程全站仪。
全站仪几乎可以用在所有的测量领域。电子全站仪由电源部分、测角系统、测距系统、数据处理部分、通讯接口、及显示屏、键盘等组成。同电子经纬仪、光学经纬仪相比，全站仪增加了许多特殊部件，因此而使得全站仪具有比其它测角、测距仪器更多的功能，使用也更方便。这些特殊部件构成了全站仪在结构方面独树一帜的特点。全站仪的望远镜实现了视准轴、测距光波的发射、接收光轴同轴化。同轴化的基本原理是：在望远物镜与调焦透镜间设置分光棱镜系统，通过该系统实现望远镜的多功能，即既可瞄准目标，使之成像于十字丝分划板，进行角度测量。同时其测距部分的外光路系统又能使测距部分的光敏二极管发射的调制红外光在经物镜射向反光棱镜后，经同一路径反射回来，再经分光棱镜作用使回光被光电二极管接收；为测距需要在仪器内部另设一内光路系统，通过分光棱镜系统中的光导纤维将由光敏二极管发射的调制红外光传也送给光电二极管接收 ，进行而由内、外光路调制光的相位差间接计算光的传播时间，计算实测距离。同轴性使得望远镜一次瞄准即可实现同时测定水平角、垂直角和斜距等全部基本测量要素的测定功能。加之全站仪强大、便捷的数据处理功能，使全站仪使用极其方便。
不同型号的全站仪，其具体操作方法会有较大的差异。下面简要介绍全站仪的基本操作与使用方法。
1）水平角测量
按角度测量键，使全站仪处于角度测量模式，照准个目标A。
设置A方向的水平度盘读数为0°00′00″。
照准第二个目标B，此时显示的水平度盘读数即为两方向间的水平夹角。
2）距离测量
（1）设置棱镜常数
测距前须将棱镜常数输入仪器中，仪器会自动对所测距离进行改正。
（2）设置大气改正值或气温、气压值
光在大气中的传播速度会随大气的温度和气压而变化，15℃和760mmHg是仪器设置的一个标准值，此时的大气改正为0ppm。实测时，可输入温度和气压值，全站仪会自动计算大气改正值（也可直接输入大气改正值），并对测距结果进行改正。
（3）量仪器高、棱镜高并输入全站仪。
（4）距离测量
照准目标棱镜中心，按测距键，距离测量开始，测距完成时显示斜距、平距、高差。
全站仪的测距模式有精测模式、跟踪模式、粗测模式三种。精测模式是常用的测距模式，测量时间约2.5S，小显示单位1mm；跟踪模式，常用于跟踪移动目标或放样时连续测距，小显示一般为1cm，每次测距时间约0.3S；粗测模式，测量时间约0.7S，小显示单位1cm或1mm。在距离测量或坐标测量时，可按测距模式（MODE）键选择不同的测距模式。
应注意，有些型号的全站仪在距离测量时不能设定仪器高和棱镜高，显示的高差值是全站仪横轴中心与棱镜中心的高差。
3）坐标测量
（1）设定测站点的三维坐标。
（2）设定后视点的坐标或设定后视方向的水平度盘读数为其方位角。当设定后视点的坐标时，全站仪会自动计算后视方向的方位角，并设定后视方向的水平度盘读数为其方位角。
（3）设置棱镜常数。
（4）设置大气改正值或气温、气压值。
（5）量仪器高、棱镜高并输入全站仪。
（6）照准目标棱镜，按坐标测量键，全站仪开始测距并计算显示测点的三维坐标。
4. GPS接收机
GPS接收机是接收全球定位系统卫星信号并确定地面空间位置的仪器。GPS卫星发送的导航定位信号，是一种可供无数用户共享的信息资源。对于陆地、 海洋和空间的广大用户，只要拥有能够接收、跟踪、变换和测量GPS信号的接收设备， 即GPS信号接收机。
分类：按接收机的用途分为导航型接收机、测地型接收机；按载波频率分为单频接收机、双频接收机；根据接收机所具有的通道种类可分为多通道接收机、序贯通道接收机和多路多用通道接收机；接收机工作原理可分为码相关型接收机、平方型接收机、混合型接收机、干涉型接收机。
用GPS接收机如何准确测距？GPS接收机是通过计量信号在卫星和接收机之间的往返时间来计算距离的。事实证明，这是一个相当精细的过程。在某一时刻（假定是午夜），卫星开始发送一长串称为伪随机码的数字序列。同样，接收机也在午夜开始发出相同的数字序列。当卫星信号到达接收机时，数字序列的传送会比接收机发出信号的时间稍稍滞后。时间延迟的长度就是信号传送的时间。接收机将这一时间乘以光速就可以计算出信号传送的距离。假设信号是以直线传送的，则这一结果即为接收机到卫星的距离。为了使这一测量法准确有效，接收机和卫星都需要可以到纳秒的同步时钟。为了使卫星定位系统使用同步时钟，我们需要在所有卫星以及接收机上都安装原子钟。但原子钟的价格在5-10万美元之间，对于普通消费者而言有点太贵了。全球卫星定位系统的方案解决了这一难题。每一颗卫星上仍然使用昂贵的原子钟，但接收机使用的是经常需要调校的普通石英钟。
简言之，接收机接收来自四颗或更多卫星的信号并计算自身的误差。换句话说，接收机使用的“当前时间”必须是值。正确的时间值的意义在于，使接收机收到的所有信号就好像都来自太空中的单一点。这一时间值是所有卫星上原子钟的统一时间。因此接收机就可以将自身的时钟调整到这一时间值，进而使接收机的时间与所有卫星上的原子钟相同。GPS接收机就可以“免费”获得原子钟的度。当测量到四颗定位卫星到您所处位置的距离时，您就可以画出相交于一点的四个球面。即使您的数字有误差，三个球面仍然可能相交，但如果您的测量有误，四个球面就不可能相交于一点。由于接收机利用自身内置的时钟来测量所有的距离，距离测量会呈现一定的比例误差。接收机可以轻易地计算出使四个球面相交于一点所进行的必要调整。基于此，接收机需要重新设置自身的时钟以便和卫星原子钟同步。接收机只要开启就处在不断的调整中，这也意味着接收机几乎与卫星中昂贵的原子钟一样。接收机还必须知道卫星的确切位置。这并不是特别难办到的事，因为卫星运行在很高的既定轨道上。GPS接收机储存有星历，其作用是告诉接收机每颗卫星在各个时刻的位置。
虽然一些外在因素，如月球和太阳的引力作用，会缓慢地改变卫星运行的轨道，但美国部会不断监控卫星的位置，并把任何调整信息都作为卫星信号的一部分传送给所有的GPS接收机。虽然这一系统工作性能不错，但错误还是会不时发生。其中一个原因是，这一测量方式是建立在一种假设上的，即无线电信号会匀速（光速）穿过大气层。事实上，地球大气层在一定程度上减慢了电磁能量的传播速度，特别是当电磁信号进入电离层和对流层时。延迟状况因您在地球上所处地点的不同而不同，这意味着很难将这一因素准确地纳入距离的计算中去。难题还在于无线电信号可能被大型物体反弹回去，例如摩天大楼，这将导致接收机计算出的与卫星的距离比实际的要远。糟的情况是，有时卫星会发送错误的星历数据，误报自己的位置。
差分GPS（DGPS）有助于纠正此类错误。其基本原理是用一个已知位置的固定接收机站来测算GPS的误差。由于机站的DGPS硬件已经知道它自己的位置，它可以很容易地计算出它覆盖范围内的接收机的误差。该机站会向所在区域内所有装配DGPS的接收机发送无线电信号，为这一区域提供信号纠正信息。一般而言，能获得这些纠正信息使DGPS接收机比普通的接收机要得多。现在GPS接收机基本的功能就是接收来自至少四颗卫星的信号，并且将这些信号中的信息与电子星历的信息相结合以计算出接收机在地球上的位置。一旦接收机计算完毕，它就可以告诉您它所处位置的经度、纬度和海拔（或与之类似的测量信息）。为了使导航更加人性化，大多数接收机会把这些原始数据标注在存储于内存中的地图文件上。
