熊 群 汪細(xì)剛

（江西銅安工程集團(tuán)有限公司，江西 高安 330800）

引言

水利水電工程測(cè)量一般包括控制測(cè)量、地形測(cè)量、施工測(cè)量、水下測(cè)量、竣工測(cè)量和變形監(jiān)測(cè)等幾部分內(nèi)容，由于大量采用新儀器、新方法，對(duì)經(jīng)典大地測(cè)量技術(shù)、衛(wèi)星定位技術(shù)（GPS）、數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量與遙感技術(shù)（RS）、GIS技術(shù)、地籍與界線測(cè)量及多種專業(yè)工程測(cè)量技術(shù)的不斷融合，涵蓋了線路測(cè)量、地籍與界線測(cè)量、施工測(cè)量、計(jì)量測(cè)量等方面內(nèi)容，水利水電工程測(cè)量服務(wù)領(lǐng)域得到了不斷拓寬。

1 控制測(cè)量技術(shù)

控制測(cè)量則是一切水利水電工程測(cè)量工作的基礎(chǔ)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，水利水電控制測(cè)量由傳統(tǒng)控制測(cè)量過渡到現(xiàn)代控制測(cè)量模式，即以GPS等空間定位技術(shù)為主、傳統(tǒng)測(cè)繪方法為輔，快速高效、高精度確定空間點(diǎn)位的三維坐標(biāo)。

水利水電工程控制測(cè)量按水利水電工程階段和服務(wù)內(nèi)容劃分為測(cè)圖控制網(wǎng)和專用控制網(wǎng)兩種類型，包含平面控制和高程控制兩方面測(cè)量技術(shù)。水利水電工程平面控制網(wǎng)測(cè)量技術(shù)由傳統(tǒng)的三角（鎖）網(wǎng)發(fā)展為三邊網(wǎng)、邊角網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)、GPS網(wǎng)、混合網(wǎng)等現(xiàn)代控制網(wǎng)測(cè)量技術(shù)，近年來GPS衛(wèi)星定位技術(shù)得到廣泛應(yīng)用：大區(qū)域測(cè)圖控制網(wǎng)基本采用GPS控制網(wǎng)技術(shù)，中小區(qū)域測(cè)圖平面控制網(wǎng)采用GPS控制網(wǎng)作為首級(jí)網(wǎng)或采用多種設(shè)備觀測(cè)的混合網(wǎng)；專用平面控制網(wǎng)主要采用邊角同測(cè)網(wǎng)，部分工程采用GPS布設(shè)首級(jí)網(wǎng)或直接布設(shè)為GPS混合網(wǎng)。水利水電工程高程控制網(wǎng)測(cè)量儀器從光學(xué)水準(zhǔn)儀發(fā)展到自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀再到數(shù)字水準(zhǔn)儀、液體靜力水準(zhǔn)系統(tǒng)。觀測(cè)方法從人工讀數(shù)發(fā)展到自動(dòng)讀數(shù)紀(jì)錄、自動(dòng)觀測(cè)，作業(yè)方式從單一的幾何水準(zhǔn)發(fā)展到測(cè)距三角高程、靜力水準(zhǔn)、GPS擬合水準(zhǔn)等多元作業(yè)方式。數(shù)字水準(zhǔn)儀具有測(cè)量速度快、精度高、使用方便、勞動(dòng)強(qiáng)度輕、可實(shí)現(xiàn)內(nèi)外業(yè)一體化等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用。布置了數(shù)量足夠分布均勻的高程控制點(diǎn)的小型GPS網(wǎng)，GPS高程可達(dá)到四等水準(zhǔn)側(cè)量的精度；高差不大的平原、丘陵地區(qū)可采用GPS高程開展三、四跨河水準(zhǔn)測(cè)量；若測(cè)區(qū)建立了高精度的精化大地水準(zhǔn)面，長距離的GPS高程可達(dá)到二等水準(zhǔn)測(cè)量的精度。

2 數(shù)字地形測(cè)繪技術(shù)

隨著全站儀和計(jì)算機(jī)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(cè)繪方法，開發(fā)出具有自主知識(shí)版權(quán)的優(yōu)秀數(shù)字成圖軟件，采用三維測(cè)繪技術(shù)，不僅可滿足地形圖和專業(yè)圖測(cè)繪成圖，還可進(jìn)行GIS前端數(shù)據(jù)采集與更新。

數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)作業(yè)模式主要采用電子平板模式、數(shù)字測(cè)記模式和數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量模式（含數(shù)字近景攝影測(cè)量模式）。

電子平板數(shù)字測(cè)圖系統(tǒng)：全站儀+便攜機(jī)（即電子平板）+地形圖繪圖軟件，包括測(cè)站和鏡站兩種作業(yè)方式，其特點(diǎn)是模擬傳統(tǒng)白紙成圖，作業(yè)直觀，無需編碼，測(cè)繪不易產(chǎn)生錯(cuò)漏，但便攜機(jī)電池使用時(shí)間短（通常為3h左右）、相對(duì)笨重且穩(wěn)定性差，比較適合平坦地區(qū)、城鎮(zhèn)地區(qū)地形測(cè)圖，不適合環(huán)境條件惡劣的水利水電工程地形圖測(cè)繪。

測(cè)記法數(shù)字測(cè)圖系統(tǒng)：全站儀/GPSRTK+（電子手薄+）草圖+帶有地物編碼的地形圖內(nèi)業(yè)繪圖軟件。缺點(diǎn)是作業(yè)不直觀，測(cè)量點(diǎn)號(hào)與草圖點(diǎn)號(hào)可能產(chǎn)生不一致，易產(chǎn)生地物錯(cuò)漏，對(duì)現(xiàn)場繪制草圖人員要求較高，但適合各類環(huán)境數(shù)字地形圖測(cè)繪。

掌上數(shù)字測(cè)圖系統(tǒng)：全站儀+掌上測(cè)圖系統(tǒng)（即掌上電腦）+地形圖內(nèi)業(yè)繪圖軟件。掌上數(shù)字測(cè)圖系統(tǒng)克服了筆記本電腦電子平板的缺點(diǎn)，發(fā)揮筆記本電腦、電子手薄、掌上平板的優(yōu)點(diǎn)，可視化界面，人性化設(shè)計(jì)，操作簡單，攜帶方便，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，是目前較為理想的野外測(cè)繪數(shù)據(jù)采集及成圖工具。

3 變形監(jiān)測(cè)技術(shù)

變形監(jiān)測(cè)又稱變形測(cè)量或變形觀測(cè)，是對(duì)被監(jiān)測(cè)對(duì)象或物體（簡稱變形體）進(jìn)行測(cè)量，確定其空間位置及內(nèi)部形態(tài)的變化特征。變形監(jiān)測(cè)按其變形監(jiān)測(cè)部位分為外部變形監(jiān)測(cè)（外觀）和內(nèi)部變形監(jiān)測(cè)（內(nèi)觀）兩部分，涉及測(cè)量學(xué)范疇的工作主要為外部變形監(jiān)測(cè)。外部變形監(jiān)測(cè)按變形方向可分為水平位移監(jiān)測(cè)和垂直位移監(jiān)測(cè)。水利水電工程外部變形監(jiān)測(cè)包括變形監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)網(wǎng)測(cè)量、工作基點(diǎn)測(cè)量、變形體變形監(jiān)測(cè)、監(jiān)測(cè)資料分析等內(nèi)容，常用水利水電工程外部變形監(jiān)測(cè)方法主要有以下幾種：

3.1 大地測(cè)量法

大地測(cè)量方法是變形監(jiān)測(cè)的經(jīng)典方法，可完成變形監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)網(wǎng)測(cè)量、工作基點(diǎn)測(cè)量、變形體變形監(jiān)測(cè)等工作，側(cè)量設(shè)備采用電子水準(zhǔn)儀、精密全站儀（或測(cè)量機(jī)器人），測(cè)量方法包括傳統(tǒng)的三角測(cè)量、幾何水準(zhǔn)測(cè)量、交會(huì)測(cè)量和現(xiàn)代的邊角測(cè)量、三角高程測(cè)量等方法。大地測(cè)量方法主要特征：利用常規(guī)大地測(cè)量儀器，理論和方法成熟，測(cè)量數(shù)據(jù)可靠，觀測(cè)費(fèi)用相對(duì)較低，但觀測(cè)時(shí)間長，勞動(dòng)強(qiáng)度高，精度受到觀測(cè)條件影響較大，觀測(cè)和數(shù)據(jù)處理的自動(dòng)化和智能化程度較低。

3.2 基準(zhǔn)線測(cè)量法

基準(zhǔn)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(zhǔn)直法和垂線法觀測(cè)，若壩體較短可采用視準(zhǔn)線法、大氣激光準(zhǔn)直法觀測(cè)；拱壩壩體壩基主要采用垂線法或大地測(cè)量法觀測(cè)；近壩區(qū)巖體、高邊坡、滑坡體水平位移監(jiān)測(cè)主要采用大地測(cè)量法、視準(zhǔn)線法和垂線法。

3.3 液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量方法

垂直位移監(jiān)測(cè)技術(shù)主要有水準(zhǔn)測(cè)量、三角高程測(cè)量、液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量技術(shù)，目前發(fā)展最快的是液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量技術(shù)。液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)特別適用于壩體廊道內(nèi)高程觀測(cè)及高程傳遞，它通過各種類型的傳感器側(cè)量容器的液面高度，可同時(shí)獲取數(shù)十乃至數(shù)百個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的高程，具有高精度、遙測(cè)、自動(dòng)化、可移動(dòng)和持續(xù)測(cè)量等特點(diǎn)。兩容器間的距離可達(dá)數(shù)十公里，如用于跨河與跨海峽的水準(zhǔn)測(cè)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(dá)到數(shù)米。

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、GPS RTK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GPS RTK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。

5 結(jié)束語

隨著測(cè)繪新技術(shù)發(fā)展和測(cè)繪新設(shè)備應(yīng)用，水利水電工程測(cè)量技術(shù)得到了日新月異的發(fā)展。水利水電工程測(cè)量技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和方向是：測(cè)量數(shù)據(jù)采集和處理的自動(dòng)化、實(shí)時(shí)化、數(shù)字化；測(cè)量數(shù)據(jù)管理的科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化；測(cè)量數(shù)據(jù)傳播與應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)化、多樣化、社會(huì)化。

[1]王晏民,洪立波等.現(xiàn)代工程測(cè)量技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用,2007(4)

[2]專業(yè)測(cè)繪與工程測(cè)量[J].測(cè)繪文摘，2009，(03).

[3]卓健成.測(cè)量工程的現(xiàn)代發(fā)展動(dòng)態(tài)[J].冶金測(cè)繪，1993，(01).