分析水利水電工程測(cè)量技術(shù)

曾德排

廣東省河源市

摘要：當(dāng)前水利水電工程測(cè)量技術(shù)得到了迅速發(fā)展。今后將繼續(xù)大力促進(jìn)水利水電工程測(cè)量?jī)x器和方法的更新?lián)Q代，積極推廣測(cè)繪新技術(shù)的應(yīng)用，推動(dòng)水利水電工程測(cè)量快速發(fā)展。

關(guān)鍵詞：水利水電；工程測(cè)量；測(cè)量技術(shù)

作為水利水電工程正常施工的基礎(chǔ)性因素之一，測(cè)量技術(shù)在水利水電工程中有著舉足輕重的地位。近些年來(lái)，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，水利水電工程測(cè)量技術(shù)的發(fā)展也是日新月異，計(jì)算機(jī)技術(shù)、精確定位技術(shù)、微電子技術(shù)、激光技術(shù)等先進(jìn)科技成果為工程測(cè)量提供了新的方法和手段。由于水利水電工程在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位決定著需要采取有效措施確保這一行業(yè)的發(fā)展，由此論述水利水電工程測(cè)量技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀就顯得尤為重要。這可以促進(jìn)水利水電工程測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)而提高水利水電工程的質(zhì)量，進(jìn)而確保國(guó)民經(jīng)濟(jì)的順利、有序、健康發(fā)展。

1 水利水電工程測(cè)量技術(shù)的現(xiàn)狀

作為一種集規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工為一體的全過(guò)程管理和全方位技術(shù)，工程測(cè)量是多專業(yè)測(cè)繪的綜合學(xué)科。就目前而言，工程測(cè)量的工作內(nèi)容主要包括：1）規(guī)劃階段。規(guī)劃階段的測(cè)量主要是為后續(xù)的施工做好合理、科學(xué)的預(yù)測(cè)和估計(jì)，由此在規(guī)劃階段首先要為流域的綜合利用和水利樞紐的布置等設(shè)計(jì)比例適中的地形圖，同時(shí)對(duì)于重點(diǎn)的引水排水和河道沖污情況等特殊地域則需要提供包括水下地形在內(nèi)的大比例的地形圖。2）施工階段。施工階段主要是要做好水利樞紐地區(qū)的地殼、滑坡、危崖的安全監(jiān)測(cè)。此外也要做好各種線路和施工控制網(wǎng)的測(cè)量。3）運(yùn)行階段的測(cè)量。水利水電工程進(jìn)入運(yùn)行管理階段后，重點(diǎn)是要針對(duì)相關(guān)建筑物和庫(kù)區(qū)的淤積、電站的泄洪做好監(jiān)測(cè)。

2 平面控制測(cè)量技術(shù)

在水利水電工程中，傳統(tǒng)的平面控制網(wǎng)主要采用三角網(wǎng)及電磁波測(cè)距導(dǎo)線建立。近年來(lái)GPS衛(wèi)星定位技術(shù)在水利水電工程中得到了廣泛應(yīng)用，其充分彌補(bǔ)了常規(guī)控制測(cè)量的局限性，并體現(xiàn)出了極大的優(yōu)越性。目前，已形成了以GPS衛(wèi)星定位技術(shù)為主、傳統(tǒng)控制測(cè)量方法為輔的GPS網(wǎng)、邊角網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)等混合網(wǎng)的靈活多樣的現(xiàn)代控制測(cè)量技術(shù)。在實(shí)際工作中，施工測(cè)量控制網(wǎng)主要采用邊角網(wǎng)，或采用由GPS布設(shè)首級(jí)網(wǎng)的混合網(wǎng)。大范圍測(cè)圖控制網(wǎng)基本采用GPS控制網(wǎng)作為首級(jí)控制，并根據(jù)需要加密混合網(wǎng)等。圖跟控制已從傳統(tǒng)的電磁波測(cè)距導(dǎo)線發(fā)展為目前的GPS RTK測(cè)量技術(shù)。由于RTK技術(shù)具有作業(yè)效率高、定位精度高、無(wú)須通視、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崟r(shí)提供流動(dòng)站在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，并在一定范圍內(nèi)達(dá)到厘米級(jí)精度，被廣泛應(yīng)用于圖根控制測(cè)量，地籍測(cè)繪、數(shù)字化測(cè)圖及施工放樣等各種工作中。

未來(lái)應(yīng)充分利用GPS RTK技術(shù)的優(yōu)越性，并積極引進(jìn)連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱CORS系統(tǒng)）在水利水電工程控制中的應(yīng)用。CORS系統(tǒng)是利用多基站網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)建立的連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)綜合系統(tǒng)，是現(xiàn)代GPS發(fā)展的必然趨勢(shì)。CORS系統(tǒng)由基準(zhǔn)站網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理中心、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、定位導(dǎo)航數(shù)據(jù)播發(fā)系統(tǒng)、用戶應(yīng)用系統(tǒng)五個(gè)部分組成。向不同類型、不同層次、不同需求的用戶提供不同類型的GPS觀測(cè)值、各種差分改正信息、以及其它相關(guān)的GPS服務(wù)。與傳統(tǒng)的GPS作業(yè)相比連續(xù)運(yùn)行參考站具有作用范圍廣、24小時(shí)不間斷運(yùn)行、精度更高、野外單機(jī)作業(yè)等眾多優(yōu)點(diǎn)，能夠極大地提高作業(yè)效率，減少測(cè)量成本。

3 數(shù)字地形測(cè)繪技術(shù)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在國(guó)內(nèi)越來(lái)越普及，數(shù)字地形測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用而生。這些方式一方面可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)繪成圖，也可對(duì)GIS前端所收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行更新。數(shù)字地形測(cè)繪技術(shù)一般具有以下3種系統(tǒng)：一是電子平板數(shù)字測(cè)圖的系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)一般由全站儀、電子平板以及繪圖軟件等組成[3]。這個(gè)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是可以模擬傳統(tǒng)的白紙進(jìn)行成圖，不需要編制代碼進(jìn)行作業(yè)，也不容易出現(xiàn)紕漏。不過(guò)，電子平板所使用的電池之使用壽命不長(zhǎng)，一般只有3個(gè)小時(shí)，穩(wěn)定性也比較差。由于這個(gè)系統(tǒng)的體積比較笨重，為此僅比較適于一些平坦的地區(qū)進(jìn)行地形的測(cè)圖，對(duì)于一些自然環(huán)境非常不好的水利水電工程之地形圖的測(cè)繪則不適宜。二是測(cè)記法數(shù)字測(cè)圖的系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)一般由全站儀、電子手薄、草圖、繪圖軟件（帶有地物編碼的地形圖）等部分組成。這個(gè)系統(tǒng)的缺點(diǎn)為測(cè)量作業(yè)不夠直觀，需要測(cè)量的點(diǎn)號(hào)跟草圖的點(diǎn)號(hào)有可能不一樣，容易出現(xiàn)地物的紕漏，同時(shí)要求現(xiàn)場(chǎng)繪圖工作人員的專業(yè)水平比較高。三是掌上數(shù)字測(cè)圖的系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)是由全站儀、掌上電腦以及繪圖軟件。本系統(tǒng)所采用的掌上電腦，有效克服了電子平板之缺點(diǎn)，充分發(fā)揮出了電子手薄與掌上平板之固有的優(yōu)點(diǎn)，可以進(jìn)行可視化界面操作，并且操作比較簡(jiǎn)單、攜帶也比較方便，可以適應(yīng)各種環(huán)境。鑒于此，這個(gè)系統(tǒng)是當(dāng)前使用比較廣，在野外測(cè)繪效果理想的數(shù)據(jù)采集與及成圖的工具。

4 變形監(jiān)測(cè)技術(shù)

變形監(jiān)測(cè)技術(shù)一般可以分為外部變形監(jiān)測(cè)以及內(nèi)部變形監(jiān)測(cè)等2個(gè)部分，常見的水利水電工程外部變形監(jiān)測(cè)技術(shù)有下面3種[4]：一是大地測(cè)量法。這種方法是一種經(jīng)典的方法。這個(gè)方法測(cè)量理論與測(cè)量方法比較成熟，所測(cè)的數(shù)據(jù)比較可靠，所測(cè)的費(fèi)用也低，不過(guò)觀測(cè)的時(shí)間比較長(zhǎng)，測(cè)量勞動(dòng)的強(qiáng)度比較高，測(cè)量精度跟觀測(cè)條件的關(guān)系比較大。觀測(cè)條件不好，則測(cè)量精度不高。測(cè)量數(shù)據(jù)的處理方式難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化或智能化操作，需要人工操作。二是基準(zhǔn)線測(cè)量法?；鶞?zhǔn)線測(cè)量法屬于變形監(jiān)側(cè)（水平位移）之比較常見的方法。目前對(duì)近壩區(qū)巖體、高邊坡以及滑坡體水平位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)的方法主要是運(yùn)用大地測(cè)量法、視準(zhǔn)線法以及垂線法。三是液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量法。當(dāng)前，這種方法在國(guó)內(nèi)發(fā)展很快。液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)比較適用于壩體廊道內(nèi)高程觀測(cè)以及高程的傳遞，它是運(yùn)用不同類型的傳感器來(lái)對(duì)容器之液面高度進(jìn)行測(cè)量。實(shí)踐表明，它可以在同一時(shí)間獲取非常多的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，有時(shí)數(shù)十個(gè)、有時(shí)數(shù)百個(gè)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)之高程。精度高、自動(dòng)化程度高、可以持續(xù)進(jìn)行測(cè)量已經(jīng)在實(shí)際工作中得到了有力的證明。

5 水利水電工程測(cè)量技術(shù)的發(fā)展前景

第三次浪潮席卷全球的時(shí)候，“知識(shí)經(jīng)濟(jì)”和“數(shù)字地球”的發(fā)展已是大勢(shì)所趨。由此，水利水電工程測(cè)量工作者必須充分利用現(xiàn)代設(shè)備和科學(xué)成果，積極革新測(cè)量的方法，實(shí)現(xiàn)工程測(cè)量技術(shù)的自動(dòng)化、數(shù)字化、電子化的目標(biāo)。此外，要加強(qiáng)與工程測(cè)量技術(shù)有關(guān)的交叉學(xué)科和邊緣學(xué)科的研究，最大限度的拓展工程測(cè)量的服務(wù)范圍，提高工程測(cè)量的服務(wù)質(zhì)量。

概觀之，水利水電工程測(cè)量技術(shù)的發(fā)展前景主要是以下兩個(gè)方面：1）數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)。主要是工程控制網(wǎng)、監(jiān)測(cè)網(wǎng)等技術(shù)的快速發(fā)展，將使數(shù)據(jù)的處理和采取實(shí)現(xiàn)全天候、自動(dòng)化、信息化的目的。2）GPS技術(shù)。在水利水電工程測(cè)量中，GPS 的應(yīng)用已獲得了很好的效果。其具備經(jīng)典測(cè)量方法不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)勢(shì)將使在其他方面獲得更為廣泛的應(yīng)用。隨著GPS 接收機(jī)的不斷改良和國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)后處理軟件的不斷開發(fā)與利用，這將促使GPS 在應(yīng)用領(lǐng)域和定位測(cè)量技術(shù)方面不斷地拓寬和發(fā)展，并為以后促進(jìn)測(cè)繪科技的發(fā)展和應(yīng)用更好地服務(wù)。

6 結(jié)語(yǔ)

總之，我國(guó)水利水電工程測(cè)量技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)取得了顯著成績(jī)，今后將繼續(xù)大力促進(jìn)水利水電工程測(cè)量?jī)x器和方法的更新?lián)Q代，積極推廣測(cè)繪新技術(shù)的應(yīng)用，推動(dòng)水利水電工程測(cè)量快速發(fā)展。

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