水利水電工程測量技術(shù)探析

杜潁濤

摘要：測量技術(shù)對于水利水電工程的勘測、施工以及竣工驗收起著至關(guān)重要的作用，本文探討了地形測量、水下測量、變形監(jiān)測以及地下洞室測量等常用水利水電測量的技術(shù)方法，并分析了幾種新技術(shù)在水利水電測量上的應(yīng)用，以期對我國水利水電工程測量技術(shù)的發(fā)展起到一定的理論指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：水利水電工程；測量技術(shù)

水利水電工程測量是工程測量學(xué)科的分支，是直接為水利水電工程建設(shè)服務(wù)的專業(yè)性學(xué)科。按照測量內(nèi)容，水利水電工程測量分為地形測量、水下測量、變形監(jiān)測以及地下洞室測量等幾部分，通過對大地測量技術(shù)、衛(wèi)星定位技術(shù)（GPS）、數(shù)字攝影測量與遙感技術(shù)（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)等技術(shù)的不斷融合，水利水電工程測量領(lǐng)域，目前已經(jīng)涵蓋了線路測量、地籍與界線測量、旌工測量、計量測量等多方面內(nèi)容，而且還會不斷拓寬。

1、水利水電工程測量的常用技術(shù)

（一）、變形監(jiān)測

1、變形監(jiān)測的含義

變形監(jiān)測又稱變形測量，是對變形體進行測量，確定其空間位置及內(nèi)部形態(tài)的變化特征。水利水電工程的變形監(jiān)測主要包括基準網(wǎng)測量、工作基點測量、變形體變形監(jiān)測、監(jiān)測資料分析等內(nèi)容，目前常用的變形監(jiān)測方法主要有大地測量法、基準線測量法以及液體靜力水準測量方法等。

2、變形測量常用方法

（1）、大地測量法

大地測量方法是變形監(jiān)測的經(jīng)典方法，可完成變形監(jiān)測基準網(wǎng)測量、工作基點測量、變形體變形監(jiān)測等工作，測量設(shè)備主要有電子水準儀、精密全站儀，測量方法包括傳統(tǒng)的三角測量、幾何水準測量、交會測量和現(xiàn)代的邊角測量、三角高程測量等方法。大地測量方法利用常規(guī)大地測量儀器，理論方法成熟，數(shù)據(jù)可靠，觀測費用較低，但觀測時間長，勞動強度高，橫度易受觀測條件影響，自動化和智能化程度較低。

（2）、基準線測量法

基準線法是水平位移變形監(jiān)側(cè)的常用方法，土石壩、重力壩、支墩壩等直線形大壩的壩體、壩基一般采用引張線法、真空激光準直法和垂線法觀測，若壩體較短可采用視準線法、大氣激光準直法觀測；拱壩壩體壩基主要采用垂線法或大地測量法觀測；近壩區(qū)巖體、高邊坡、滑坡體水平位移監(jiān)測主要采用大地測量法、視準線法和垂線法。

①、視準線法的優(yōu)點是所用設(shè)備普通，操作簡便，費用少，但受照準精度、大氣折光等多種因素影響，操作誤差不易控制，精度會受到明顯的影響。近年來采用較少。

②、引張線法是一種廣泛應(yīng)用的大壩水平位移監(jiān)測主要方法，具有設(shè)備簡單、測量方便、速度快、精度高、成本低等特點。引張線讀數(shù)儀由早期人工測讀引張線儀發(fā)展到目前的步進電機光電跟蹤式引張線儀、電容感應(yīng)式引張線儀、CCD式引張線儀以及電磁感應(yīng)式引張線儀，基本實現(xiàn)了實時自動化觀測。對于短距離引張線，取消了系統(tǒng)中的浮托裝置，提高引張線的綜合精度，簡化引張線的觀測程序，可實現(xiàn)完全自動化觀測。

③、垂線包括正垂線和倒垂線兩種形式，是水利水電工程水平位移變形監(jiān)測的主要方法。正垂線―般采用“―線多站式”，可用于水工建筑物各高程面處的水平位移監(jiān)測、撓度觀測和傾斜測量等；倒垂線―般要求深入穩(wěn)定的基巖內(nèi)，大多用于巖層錯動監(jiān)測、撓度監(jiān)測，或用作水平位移的基準點監(jiān)測。垂線監(jiān)測由傳

（3）、液體靜力水準測量方法

液體靜力水準測量系統(tǒng)特別適用于壩體廊道內(nèi)高程觀測及高程傳遞，它通過各種類型的傳感器測量容器的液面高度，可同時獲取數(shù)十乃至數(shù)百個監(jiān)測點的高程，具有高精度、遙測、自動化、可移動和持續(xù)測量等特點。兩容器間的距離可達數(shù)十公里，如用于跨河與跨海峽的水準測量；通過一種壓力傳感器，允許兩容器之間的高差從過去的數(shù)厘米達到數(shù)米。

（二）、水下地形測量技術(shù)

近年來隨著衛(wèi)星定位技術(shù)的發(fā)展，DGPS、GPS RTK及CORS系統(tǒng)配合多波束測深儀進行水下地形測量得到了廣泛的應(yīng)用。DGPS（差分全球定位系統(tǒng)）是以某已知點作為基準點，基準點的GPS接收機連續(xù)接收衛(wèi)星信號，并與已知點的位置進行比較，確定當(dāng)時誤差的偽距修正值，將這些修正值通過無線電臺接收，用戶接收機接收修正值來實時校正GPS信號，它具有全天侯、實時連續(xù)、高精度等特點。目前GPS RTK及CORS系統(tǒng)定位已達到厘米級的定位精度，并且能夠做到實時無驗潮測量。以上幾種定位技術(shù)進行水下地形測量與岸上基準點交會法、極坐標(biāo)法等定位技術(shù)相比。具有極大的優(yōu)勢，特別是較大面積的水下地形測量，可以大大縮短工作周期，減輕勞動強度。

（三）、數(shù)字地形測繪技術(shù)

隨著全站儀和計算機技術(shù)的普及應(yīng)用，形成了多種大比例尺地形圖的數(shù)字測繪方法，開發(fā)出具有自主知識版權(quán)的優(yōu)秀數(shù)字成圖軟件，采用三維測繪技術(shù)，不僅可滿足地形圖和專業(yè)圖測繪成圖，還可進行GIS前端數(shù)據(jù)采集與更新。數(shù)字化測繪技術(shù)作業(yè)模式主要采用電子平板模式、數(shù)字測記模式和數(shù)字攝影測量模式（含數(shù)字近景攝影測量模式）。

二、幾種新技術(shù)在水利水電測量上的應(yīng)用

（一）、CAD技術(shù)在水利水電勘測設(shè)計中的應(yīng)用

近年來，隨著國家經(jīng)濟實力的增強，開始逐步加大對大江大河的整治力度。對水庫和堤防除險加固工程投資巨大。與之相應(yīng)的勘測設(shè)計工作量也急劇增大。傳統(tǒng)的手工繪圖、計算不能滿足其任務(wù)要求，利用CAD技術(shù)，則極大地改善了勘測設(shè)計條件。在水利水電勘測設(shè)計行業(yè)實現(xiàn)了計算繪圖與測量的一體化，從數(shù)據(jù)錄入到輸出都是在自動化軟件的管理下進行，在計算機之間或計算機與設(shè)備之間以數(shù)據(jù)流的形式交流，實現(xiàn)了無紙化辦公，自動化計算，不但極大地提高了效率，還避免了人為的錯誤?？赡芤郧笆止び嬎阋齻€工日的工作量，不到一分鐘就計算完成了。

（二）、遙感技術(shù)在水利水電勘測中的應(yīng)用

根據(jù)遙感的平臺分類，可以將遙感技術(shù)分為航天遙感、航空遙感和地面遙感共三大類。遙感技術(shù)由于視域廣闊、信息豐富、具立體感、衛(wèi)星影像成周期性重現(xiàn)以及獲取資料快速等特點，被廣泛應(yīng)用于水利水電勘測設(shè)計工程中有關(guān)地質(zhì)問題及相關(guān)的環(huán)境等問題的調(diào)查與研究。

1、遙感技術(shù)在區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性研究

遙感圖像能提供大量宏觀的線性構(gòu)造信息，較為全面的反映區(qū)域地質(zhì)特征、水系分布特征和地貌形態(tài)，所以遙感圖像成為研究區(qū)域構(gòu)造格架，確定斷裂體系及活動性以及評價工程及其周緣地區(qū)的構(gòu)造穩(wěn)定性所必不可缺的參考資料。

2、遙感技術(shù)對于危險地帶的監(jiān)視

在大型水利水電工程庫區(qū)岸坡的滑坡、崩塌、泥石流以及某些松散堆積體等易出現(xiàn)問題的地帶進行監(jiān)測與調(diào)查中，有一些工程應(yīng)用遙感技術(shù)利用航衛(wèi)片或彩紅外片進行地質(zhì)解譯，結(jié)合野外的現(xiàn)場觀察，可以方便快捷的判定該地區(qū)的地質(zhì)活動強度與穩(wěn)定性。

3、遙感技術(shù)對于非地表資料的判讀

利用遙感影像，特別是彩紅外影像進行巖溶及巖溶水文地質(zhì)調(diào)查有其特殊的優(yōu)勢，像片解譯不僅能很好地判讀各種巖溶地貌現(xiàn)象，而且還可以充分利用和其它介質(zhì)紅外光譜的差異，判斷地下水的分布和泉水分布等。

4、代替人工進行中小比例尺地質(zhì)測繪填圖

在保持必須的野外考察和成圖現(xiàn)場校核工作的前提下，中小比例尺地質(zhì)圖可以用遙感成圖取代常規(guī)地質(zhì)測繪。建筑物及其它重要地區(qū)大比例尺工程地質(zhì)圖優(yōu)先考慮遙感成圖。這樣可以節(jié)約測繪時間，提升工作效率。

三、結(jié)語

隨著計算機技術(shù)的進—步發(fā)展，以及GPS、Rs、GIS、3S集成技術(shù)等測繪新技術(shù)以及數(shù)字化測繪、地面測量等先進技術(shù)設(shè)備的應(yīng)用，水利水電工程測量方法和手段必將不斷更新?lián)Q代，服務(wù)領(lǐng)域也將不斷拓寬。未來的水利水電工程測量技術(shù)定會向著，測囂數(shù)據(jù)采集和處理的自動化、實時化、數(shù)字化：測量數(shù)據(jù)管理的科學(xué)化、標(biāo)準化、規(guī)格化：測量數(shù)據(jù)傳播與應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)化、多樣化、社會化的方向發(fā)展。

參考文獻：

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