水利工程測量中新技術(shù)的應(yīng)用

中國水電建設(shè)集團(tuán)十五工程局第二工程公司 貴州畢節(jié)市 551700）

摘要：作為水利工程的基礎(chǔ)性工作，水利工程測量就成為重中之重，是為水利工程建設(shè)服務(wù)的專門測量。本文首先說明了水利工程測量的主要工作，然后分析了水利工程中傳統(tǒng)測量技術(shù)的不足之處，最后詳細(xì)闡述了水利工程測量中新技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：水利工程；測量；GPS技術(shù)；數(shù)字化技術(shù)

一、水利工程測量的主要工作

水利工程主要項目有土方開挖、壩體堆石、土工布、漿砌石工程、混凝土工程等。對于大壩施工測量主要分為以下幾個階段：大壩軸線的定位與測設(shè)，壩身平面控制測量，壩身高程控制測量，壩身的細(xì)部放樣測量和溢洪道測設(shè)等內(nèi)容。以下將針對水利工程各道工序施工實施中，施工測量的具體實施措施而展開探討。對于水利工程中標(biāo)后，立即組織測量人員，在工程施工實施前，首先按監(jiān)理單位以書面形式提供的平面控制網(wǎng)點和高程控制網(wǎng)點，建立工程施工使用的平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)。

水利工程開工前，對監(jiān)理單位提供的控制點進(jìn)行復(fù)測，并且布設(shè)施工控制網(wǎng)，包括平面控制網(wǎng)及高程控制網(wǎng)，其測量等級、精度必須滿足《水利水電工程施工測量規(guī)范》規(guī)定，并且定期對其布設(shè)的施工控制網(wǎng)進(jìn)行核查。施工過程中的跟蹤測量。工程施工從進(jìn)場后的土方開挖開始，土石混合料、壩體堆石都必須跟蹤測量，主要包括：土方開挖軸線、邊坡及高程放樣；水工建筑物位置、外觀尺寸、高程放樣；預(yù)埋件尺寸、高程放樣；土方回填高程放樣等?？⒐を炇諟y量。工程竣工前應(yīng)對施工建筑物（包括隱蔽工程覆蓋前）進(jìn)行測設(shè)建筑物位置和標(biāo)高。對工程預(yù)埋觀測設(shè)施測量，得出精確數(shù)據(jù)，報送監(jiān)理單位，并經(jīng)監(jiān)工程師審批后備案。

二、水利工程中傳統(tǒng)測量方法的不足之處

在水利工程中，河道測量是常規(guī)測量的對象，涉及測量及描述水下泥表面及相鄰地帶的物理特性的應(yīng)用科學(xué)。一直以來，河道水文測量我們一般都采用的是：六分儀、經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀測定，所涉及的傳統(tǒng)方法和設(shè)備測量周期長、精度差，而且從測量人員來看勞動強度大、耗費大，不能滿足實際檢測和工作的需要。往往河道主流變化分析主要是反映河勢情況。通常包括對河道平面形態(tài)變化、河道

縱剖面變化及深泓線變化情況的分析等。因此在對于河道平面形態(tài)變化、河道縱剖面變化及深泓線變化的測量，傳統(tǒng)方法顯得束手無策，再加之由于實際地形的變化錯綜復(fù)雜，河床參差不齊，所以傳統(tǒng)方法計算的沖淤量無法準(zhǔn)確反映河道的沖淤變化情況。

三、水利工程測量中新技術(shù)的應(yīng)用

（一）GPS 高程測量技術(shù)的應(yīng)用

1、GPS 高程測量技術(shù)簡介

GPS 高程測量技術(shù)指的是將全球定位系統(tǒng)應(yīng)用到測定地面點的大地高當(dāng)中，直接或間接將地面點的大地高進(jìn)行確定。這種方法因其精度極高且效率非常高，而逐漸得到廣泛應(yīng)用。在利用這一方法進(jìn)行測量時，需要明確相應(yīng)的數(shù)值、測算方法及步驟。

（1）大地高指的是地面點沿著橢球法線到橢球面的距離，而正常高指的是地面點到似大地水準(zhǔn)面的距離，大地水準(zhǔn)面基本上與似大地水準(zhǔn)面是相近的，地面點的正常高也是確定的，大地高與正常高之差即為高程異常。

（2）在進(jìn)行 GPS 高程測量技術(shù)應(yīng)用時，需要先進(jìn)行高程轉(zhuǎn)換，而高程轉(zhuǎn)換需要首先將大地高與正常高之間的差值求出來，進(jìn)而進(jìn)行兩個高值之間的轉(zhuǎn)換。

（3）在使用 GPS 高程測量技術(shù)進(jìn)行水利工程測量的過程中，為了達(dá)到較好的效果，則需要用恰當(dāng)?shù)姆椒ㄊ估速M掉的高程信息達(dá)到需求。

（4）GPS 高程測量較容易受到外界因素的影響，因此，需要不斷的加以完善，來保障其準(zhǔn)確性及實用性。

2、GPS 高程測量技術(shù)在水利工程測量應(yīng)用中的現(xiàn)狀

GPS 因其全天候、精準(zhǔn)性、連續(xù)性、經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)點被應(yīng)用于水利工程測量中。而在水利工程測量中，GPS 主要在相對測量定位中應(yīng)用，用 L1 及 L2 載波相位來實現(xiàn)高精度測量。這種測量方式主要是利用載波相位測量局域差分，通過差分法將接收機之間的一次差求出，再在衛(wèi)星觀測歷元及接收機之間進(jìn)行二次差的計算，進(jìn)而用兩次求得的差，進(jìn)行待定基線長度的計算。而后，要進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)的確定，作業(yè)模式一般根據(jù)算法模型來確定，分為 RTK、快速靜態(tài)及靜態(tài)幾個模式。其中靜態(tài)作業(yè)模式高精度測量的應(yīng)用范圍相對較大，這種作業(yè)模式一般應(yīng)用在大壩的變形測量及國家大地測量等測量當(dāng)中；快讀靜態(tài)測量的作業(yè)效率非常高，并且精度能夠達(dá)到厘米級，因此這種測量方式在水利工程測量中被廣為推崇。RTK 作業(yè)模式具有快速性及實時性的特點，并且精度也能夠達(dá)到厘米級，一般被應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集及工程放樣當(dāng)中。在當(dāng)前 GPS 在水利工程測量的應(yīng)用當(dāng)中，并沒有充分發(fā)揮其優(yōu)勢，還需要進(jìn)一步的利用及完善。

3、GPS 高程測量技術(shù)在水利工程測量中應(yīng)用需注意的問題

GPS 高程測量技術(shù)在水利工程測量應(yīng)用中還存在很多問題：

（1）幾何水準(zhǔn)法是水利工程測量中常用的測量方法，但這一測量方法的作業(yè)效率非常低，因此，GPS 高程測量的科學(xué)性研究尤為重要，是保障水利工程測量精準(zhǔn)性的基礎(chǔ)。

（2）GPS 在軌衛(wèi)星數(shù)據(jù)有限性的特點，在對空視線受阻的狀況下，不能夠有效的保障水利工程的正常結(jié)算，勢必會影響到定位的精確性。

（3）GPS 高程測量在水利工程測量的應(yīng)用中需要解決相關(guān)的問題。一方面，GPS 高程測量所獲得的僅僅是大地高，而水準(zhǔn)測量需要正常高的數(shù)值，因此，確定似大地水準(zhǔn)面對高程測量來說非常關(guān)鍵；另一方面，似大地水準(zhǔn)面在確定時，需要運用測區(qū)及其周邊的數(shù)學(xué)高程模型、重力場模型、大地水準(zhǔn)模型等，并運用

中立法技術(shù)來進(jìn)行重力似大地水準(zhǔn)面的計算；進(jìn)而用平面似合的方式來進(jìn)行重力似大地水準(zhǔn)面糾正參數(shù)的計算；最終用糾正參數(shù)對似大地水準(zhǔn)面的精度分析及糾正計算。

（二）數(shù)字化測量技術(shù)的應(yīng)用

1、數(shù)字化技術(shù)的特點

與傳統(tǒng)的技術(shù)相比，數(shù)字化技術(shù)具有鮮明的特點，首先就是快速處理問題，通過電子設(shè)備的使用將數(shù)學(xué)中的二進(jìn)制和電路通、斷兩種狀態(tài)相聯(lián)系，硬件設(shè)備就可以進(jìn)行計算，與人腦的計算相比，電子設(shè)備的效率明顯要高很多，然后將現(xiàn)實問題建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，輸入到電子設(shè)備中就可以通過計算來解決?，F(xiàn)在廣泛的使用的計算機軟件就是采用了這樣數(shù)字化的原理，甚至一些專家提出了任何問題都可以數(shù)字化的理念，由此可以看出未來發(fā)展的方向，數(shù)字化無疑占有重要的位置。在實際的工業(yè)生產(chǎn)和工程測量中，數(shù)字化技術(shù)都具有廣泛的應(yīng)用。如在實際的工程測量中，采用數(shù)字化技術(shù)，很多問題都可以交給設(shè)備來處理，人們只需要將相應(yīng)的設(shè)備放到指定的位置即可，然后等待設(shè)備測量的結(jié)果，尤其是近些年便攜設(shè)備的使用，一個人就可以進(jìn)行操作，極大地提高了測量的效率。

2.在水利工程測量中的應(yīng)用

（1）數(shù)字化設(shè)備的使用

近些年以數(shù)字化技術(shù)為基礎(chǔ)逐漸地興起了自動化技術(shù)，最大程度地減少人為的作用，這樣不但能夠提高工作的效率，同時也可以減少人為因素支出的成本。在水利工程測量中，同樣可以采用這樣的設(shè)備，傳統(tǒng)的水利工程測量都是利用測量工具，得到初步的參數(shù)，然后還需要進(jìn)行相應(yīng)的計算才能夠獲得想要的結(jié)果。如果采用數(shù)字化設(shè)備就可以節(jié)省這個計算的步驟，通過安裝相應(yīng)的程序，測量設(shè)備可以直接給出想要的結(jié)果，這樣在測量結(jié)果出來的第一時間，人們就可以看到直觀的數(shù)據(jù)，從而了解附近水域的情況。對于實際的水利工程測量來說，這些數(shù)字化設(shè)備的使用，無疑可以提高測量的效率，同時能夠極大地提高測量的精度。

（2）同時測量多個區(qū)域

傳統(tǒng)的水利工程測量中，一次只能測量一個區(qū)域，要想同時測量多個區(qū)域，只能增加相應(yīng)的測量人員，而且在得出測量結(jié)果后，通過相應(yīng)的統(tǒng)計分析后才能夠知道具體的結(jié)果。如果能夠采用數(shù)字化技術(shù)利，用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將整個區(qū)域內(nèi)的數(shù)字化設(shè)備連接起來，然后設(shè)立一個中央服務(wù)器，這樣就可以將不同區(qū)域的測量結(jié)果及時地傳輸?shù)街醒敕?wù)器上，然后服務(wù)器進(jìn)行統(tǒng)計分析工作。這樣就可以同時測量多個區(qū)域，其中任何一個地方出現(xiàn)了問題都可以及時地發(fā)現(xiàn)，而且系統(tǒng)運作起來比較方便，只需要在安裝的時候，人們將設(shè)備放到指定的地點，然后定期地進(jìn)行維護(hù)和檢測即可，不需要過多的測量人員，所有的測量和計算工作都交給設(shè)備來完成，這樣測量和計算的效率都將會得到極大的提升。在水域出現(xiàn)問題時，系統(tǒng)能夠直觀地反映出來，結(jié)合最新的人工智能技術(shù)，系統(tǒng)還可以在多個區(qū)域測量結(jié)果的基礎(chǔ)上對水域未來的情況進(jìn)行簡單的預(yù)測，方便人們對水患進(jìn)行預(yù)防。

參考文獻(xiàn)：

[1]沈家濤. 現(xiàn)代測繪技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用及改進(jìn)建議[J]. 中國高新技術(shù)企業(yè). 2011（28）

[2]何莉萍，袁珂珂，徐紅梅. 淺議新時期地質(zhì)測繪技術(shù)與發(fā)展[J]. 中國新技術(shù)新產(chǎn)品. 2011（05）

[3]李木子. 淺析數(shù)字化測繪技術(shù)及其在工程測量中的應(yīng)用[J]. 中小企業(yè)管理與科技（下旬刊）. 2010（08）