關(guān)于水利水電工程測(cè)量技術(shù)的探討

崔小民

【摘 要】測(cè)繪在水利工程建設(shè)中具有基礎(chǔ)性和重要性的特征。如何更好地在水利水電領(lǐng)域消化和應(yīng)用國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的新技術(shù)和新知識(shí)，如何在管理上做到應(yīng)對(duì)未來行業(yè)良好、有序發(fā)展的挑戰(zhàn)，為水利水電事業(yè)的建設(shè)打好基礎(chǔ)，提供更好的成長(zhǎng)環(huán)境是水利水電工作者的一項(xiàng)重要任務(wù)和課題。

【關(guān)鍵詞】水利水電；工程測(cè)量；測(cè)量技術(shù)

引言：

大數(shù)據(jù)時(shí)代來臨，電子計(jì)算機(jī)技術(shù)以及數(shù)字化理念已經(jīng)深入各行各業(yè)當(dāng)中，水利水電工程當(dāng)中的工程測(cè)量技術(shù)無疑可以結(jié)合數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行多元化整合發(fā)展，其存在的角度以及發(fā)展的方向可以定性為具有數(shù)字理念精準(zhǔn)化模型測(cè)繪技術(shù)。因此本文從技術(shù)入手，以傳統(tǒng)模式結(jié)合現(xiàn)代化理念信息為主要發(fā)展方向，對(duì)此進(jìn)行全新的現(xiàn)代化理念分析。

一、我國(guó)水利水電測(cè)繪的建設(shè)遠(yuǎn)景

首先應(yīng)加強(qiáng)測(cè)繪科技創(chuàng)新，加強(qiáng)對(duì)于國(guó)內(nèi)外先進(jìn)水利水電測(cè)繪技術(shù)和方法的研究，尤其注重在國(guó)內(nèi)環(huán)境下應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)問題，以做到將先進(jìn)知識(shí)和科技轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)力，達(dá)到真正的科技創(chuàng)新和進(jìn)步。其次，科技的競(jìng)爭(zhēng)，歸根結(jié)底是人才的競(jìng)爭(zhēng)，加強(qiáng)水利水電測(cè)繪專業(yè)隊(duì)伍的建設(shè)，要做到科研與工程，管理和技術(shù)并通、并重的人才培養(yǎng)，有利于我國(guó)水利水電事業(yè)的發(fā)展。再次，要研究制定水利測(cè)繪信息資源共享的使用立法規(guī)范，建立系統(tǒng)內(nèi)測(cè)繪信息資源共享機(jī)制，規(guī)定信息數(shù)據(jù)的密級(jí)劃分，按照互惠互利的原則交換數(shù)據(jù)來發(fā)揮整體功能，有助于大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的建設(shè)和發(fā)展，服務(wù)行業(yè)和社會(huì)。第四，要完善測(cè)繪檔案計(jì)算機(jī)輔助管理機(jī)制，還應(yīng)該對(duì)原有測(cè)繪檔案資源開展數(shù)字化建設(shè)，建成測(cè)繪檔案信息數(shù)據(jù)庫和基于局域網(wǎng)絡(luò)的綜合管理數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)水利測(cè)繪科技檔案管理計(jì)算機(jī)化、信息發(fā)布網(wǎng)絡(luò)化。

二、水利工程測(cè)量技術(shù)

1、控制測(cè)量

控制測(cè)量技術(shù)時(shí)現(xiàn)代化水利水電工程測(cè)量技術(shù)的基礎(chǔ)，也是前期測(cè)繪技術(shù)的基礎(chǔ)現(xiàn)代化控制測(cè)量技術(shù)主要有三大方向，通俗來講稱為3S技術(shù)。首先是GPS技術(shù)，這一技術(shù)時(shí)現(xiàn)代化數(shù)字技術(shù)以及衛(wèi)星遙感定位技術(shù)的綜合產(chǎn)物，能夠準(zhǔn)確有效的對(duì)地點(diǎn)以及測(cè)繪方向做出正確判斷，也稱之為全球定位系統(tǒng)，能夠全球、全面積、全層次、全空間的覆蓋想要定位的地點(diǎn)，通過與數(shù)字化的精準(zhǔn)結(jié)合，做出準(zhǔn)確的方向定位，相比于傳統(tǒng)的定點(diǎn)測(cè)量方式，這種定位系統(tǒng)更加快速更加便捷，覆蓋方向更加全面。其次是GIS技術(shù)，這是地理信息采集技術(shù)，相比于傳統(tǒng)的人工記錄以及人工測(cè)量方式，GIS技術(shù)在多空間、多維度、多架構(gòu)層次上給予被采集地理信息更加全面的分析以及統(tǒng)計(jì)，通過人工控制的方式，結(jié)合地理信息數(shù)據(jù)庫以及電子信息采集系統(tǒng)，對(duì)被采集的地理信息進(jìn)行綜合分析，從結(jié)構(gòu)上調(diào)整傳統(tǒng)人工的不足。利用多媒體以及計(jì)算機(jī)幾何模型，對(duì)當(dāng)?shù)氐牡乩硇畔⑦M(jìn)行建模，從而掌握細(xì)節(jié)情況，分析后天不足，為精準(zhǔn)測(cè)量進(jìn)行鋪墊。最后是RS技術(shù)，RS技術(shù)時(shí)GPS、GIS技術(shù)的綜合補(bǔ)充，是一種用于補(bǔ)測(cè)、補(bǔ)繪的綜合遙感技術(shù)，利用聲波遙感技術(shù)、光學(xué)遙感技術(shù)、物理遙感技術(shù)等對(duì)GIS、GPS系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)充，補(bǔ)充的方式作為細(xì)節(jié)被納入用數(shù)字化技術(shù)建立的模型當(dāng)中，從而進(jìn)行綜合技術(shù)細(xì)節(jié)補(bǔ)充，完善建模模型以及技術(shù)理念。

2、水利控制測(cè)量及放樣測(cè)量

使用測(cè)量用GPS或者雙模衛(wèi)星測(cè)量?jī)x器，水利水電工程中對(duì)河道開挖邊界，巷道中心線，壩址中心線，壩址基礎(chǔ)邊界進(jìn)行較全面的控制性測(cè)量。隨著衛(wèi)星儀器的使用，從三角鎖網(wǎng)、三邊網(wǎng)、邊角網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)等傳統(tǒng)測(cè)量方式，已經(jīng)逐漸被替代為GPS控制網(wǎng)、混合控制網(wǎng)等現(xiàn)代化控制測(cè)量技術(shù)。因?yàn)槟壳盎臼紾PS測(cè)量?jī)x器的測(cè)量精度已經(jīng)達(dá)到了厘米級(jí)別，且水利工程一般處于較為開闊的地帶，附近鮮有高大建筑物或上空屏蔽建筑物，所以，GPS測(cè)量?jī)x器對(duì)于整個(gè)水利控制測(cè)量工作能完全勝任。

而相比較平面坐標(biāo)網(wǎng)，水利水電工程中的高程控制測(cè)量就顯得更為重要。因?yàn)樗姽こ痰暮哟哺叱毯蛪雾敻叱瘫仨殗?yán)格控制，否則會(huì)影響水渠導(dǎo)水性和水渠運(yùn)行安全性，對(duì)于大型水庫的建設(shè)，更是如果高程控制不合理，輕則會(huì)影響水電發(fā)電效率，給水輪機(jī)控制帶來困難，重則會(huì)直接影響到大壩運(yùn)行的安全。

因?yàn)镽TK技術(shù)的廣泛使用，在清理河道的過程中，以及在堤壩建設(shè)的過程中，我們會(huì)高密度的對(duì)整個(gè)工程進(jìn)行基于質(zhì)量控制的追蹤式測(cè)量，通過若干控制點(diǎn)的反復(fù)測(cè)量，能得到施工過程的放樣偏差，可以在第一時(shí)間與計(jì)算機(jī)內(nèi)的設(shè)計(jì)模型和實(shí)際施工模型進(jìn)行比對(duì)，從而制定應(yīng)急措施，以確保整個(gè)施工過程均在高精度的狀態(tài)下進(jìn)行。

3、3S技術(shù)應(yīng)用于水電站工程規(guī)劃設(shè)計(jì)及管理

3S集成把GPS技術(shù)、遙感技術(shù)、地理信息技術(shù)融為一體，由GPS和RS向GIS輸送海量的水電站測(cè)區(qū)地形，地貌等空間數(shù)據(jù)，由GIS進(jìn)行水電站測(cè)區(qū)的空間分析、預(yù)測(cè)、決策，完成水電站工程規(guī)劃設(shè)計(jì)及管理工作。

水電站工程規(guī)劃需大量地形，地貌，水文，地質(zhì)及社會(huì)經(jīng)濟(jì)等各方面信息，而RS和GPS的結(jié)合能夠?yàn)樗娬竟こ桃?guī)劃提供大量實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)信息，GIS可把RS和GPS所測(cè)繪得到的各種數(shù)據(jù)裝進(jìn)電腦，進(jìn)行可視化的規(guī)劃設(shè)計(jì)、管理、監(jiān)測(cè)，如水電站工程的總體布局方案比選、論證、分析、評(píng)估，模擬水電站工程的環(huán)境、生態(tài)影響，也可進(jìn)行水電站工程景觀地規(guī)劃、水電站工程環(huán)境及生態(tài)規(guī)劃、水電站工程交通規(guī)劃等。3S可用在庫區(qū)空間形態(tài)、地形地貌地質(zhì)構(gòu)造、三維水流流動(dòng)的展示，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行水電站工程選址、大壩及堤防，各水工建筑，水電站廠房的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工管理工作，例如水電站建設(shè)淹沒范圍，移民安置規(guī)劃、農(nóng)業(yè)灌溉用水渠道選線及環(huán)境影響評(píng)價(jià)、防洪規(guī)劃、水電站工程抗震設(shè)計(jì)、金沙江河道管理、水電站工程物料貯運(yùn)管理。

總之3S技術(shù)觀測(cè)、分析、預(yù)測(cè)、決策的各種信息接入水電站勘測(cè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，工程測(cè)量信息系統(tǒng)，電站日常管理辦公系統(tǒng)，加上實(shí)時(shí)三維GIS和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就能形成“天地一體化”的大測(cè)繪系統(tǒng)。能實(shí)時(shí)為規(guī)劃設(shè)計(jì)及管理部門提供海量信息，以便作出科學(xué)決策，因此3S集成具有實(shí)時(shí)采集、處理和更新數(shù)據(jù)的功能，是新地理信息時(shí)代的智慧測(cè)繪手段。

4、水下地形測(cè)量技術(shù)

傳統(tǒng)的水下地形測(cè)量采用一般多以經(jīng)緯儀、電磁波測(cè)距儀及標(biāo)尺、標(biāo)桿為主要工具，用斷面法或極坐標(biāo)法及交會(huì)法定位，用測(cè)深桿和測(cè)深錘來采集水深數(shù)據(jù)，這種方法存在作業(yè)效率低，誤差大等諸多缺點(diǎn)，近來已經(jīng)很少被采用。

近年來隨著衛(wèi)星定位技術(shù)的發(fā)展，DGPS，GPSRTK及CORS系統(tǒng)配合多波束測(cè)深儀進(jìn)行水下地形測(cè)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(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，基準(zhǔn)點(diǎn)的GPS接收機(jī)連續(xù)接收衛(wèi)星信號(hào)，并與已知點(diǎn)的位置進(jìn)行比較，確定當(dāng)時(shí)誤差的偽距修正值，將這些修正值通過無線電臺(tái)接收，用戶接收機(jī)接收修正值來實(shí)時(shí)校正GPS信號(hào)，它具有全天侯、實(shí)時(shí)連續(xù)、高精度等特點(diǎn)。目前GPSRTK及CORS系統(tǒng)定位已達(dá)到厘米級(jí)的定位精度，并且能夠做到實(shí)時(shí)無驗(yàn)潮測(cè)量。以上幾種定位技術(shù)進(jìn)行水下地形測(cè)量與岸上基準(zhǔn)點(diǎn)交會(huì)法、極坐標(biāo)法等定位技術(shù)相比，具有極大的優(yōu)勢(shì)，特別是較大面積的水下地形測(cè)量，可以大大縮短工作周期，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。

結(jié)束語：

測(cè)繪新技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用，使傳統(tǒng)水利工程測(cè)量技術(shù)發(fā)生全新的變革，全面應(yīng)用到水電站地形測(cè)繪，施工放樣，竣工測(cè)量。信息化測(cè)繪將在水電站勘測(cè)、施工、監(jiān)測(cè)、管理方面全面應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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