何 雯 歐陽駿 徐小芹 陳瑜彬

(1.湖北省第二測繪院,湖北武漢 430071;2.長江水利委員會水文局,湖北武漢 430010)

大比例尺數字測圖技術在三峽工程中的應用

何 雯1歐陽駿2徐小芹1陳瑜彬2

(1.湖北省第二測繪院,湖北武漢 430071;2.長江水利委員會水文局,湖北武漢 430010)

隨著科學技術的發(fā)展,新的測繪儀器及測圖技術越來越多地應用到生產實踐中,水利工程建設與運用中使用 3S技術及數字測圖技術后,生產效率與成果質量大大提高。水利工程測量使用現代測圖技術與 3S技術相結合,可使測量效率及準確率更高,同時也使后期加工處理更為方便迅捷。介紹了大比例尺數字測圖技術在三峽工程建設、壩體變形觀測及水庫水資源調配等方面的應用情況?？蔀轭愃频墓こ淘O計及運用提供參考。

工程地質勘察;測繪儀器;測繪技術;3S技術;測圖技術;三峽水利樞紐

1 數字測繪儀器

隨著電子科技的高度發(fā)展,尤其是計算機技術的迅猛發(fā)展,現代測量儀器正向著自動化、數字化方向發(fā)展,信息化測繪儀——全站儀是電子經緯儀和測距儀的集成,不僅具有電子測角和電子測距的功能,而且還具有自動記錄、存儲和運算的能力,有很高的作業(yè)效率,使得大比例尺地面數字測圖技術日趨成熟,成為目前主要的成圖方法,從而促使地形圖測繪走向自動化、數字化、信息化[1]。

目前,大面積的一級控制測量已開始使用 GPS全球定位系統(tǒng)。用于控制測量的靜態(tài) GPS接收機已實現天線、接收機和電源一體化,操作已實現了完全自動化。將全站儀和 GPS集成一體,就出現了“超站儀”。超站儀改變了工程測量以外的作業(yè)模式,可以實現控制測量、碎部測量和施工放樣的一體化和無縫銜接作業(yè)?，F代測量儀器的內部大都帶有存儲器,用于記錄、存儲工程測量數據,并可用通用的掌上計算機(PDA)實現數據記錄、處理和實時傳輸一體化。

2 數字測圖技術

現代數字測圖技術正向著高科技和數字化方向發(fā)展,其中的“3S”技術是現代數字測圖的代表?！?S”是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)、遙感(RS)和地理信息系統(tǒng)(GIS)的合稱。GPS是美國研制的精密衛(wèi)星導航定位系統(tǒng),該系統(tǒng)可向全球所有用戶全天候地提供高精度的三維坐標、三維速度和時間信息;RS是一種遠距離、大面積幾何形態(tài)、位置以及相關物理特性的傳感手段;GIS是地球空間信息的集成表達、統(tǒng)計分析、管理的信息系統(tǒng)。前兩者是當代最先進的能實時快速獲取數據和信息的采集工具,后者是數據和地球空間信息處理、分析乃至決策的平臺。利用當代多種先進的數據通信技術,實現數據從采集工具到分析管理決策平臺之間的自動交換,就可形成一個從信息獲取到信息處理、分析決策,再到最后實現反饋控制的自動控制綜合平臺?！?S”集成技術提供了對地球系統(tǒng)進行長期的立體的監(jiān)測能力,為收集、處理和分析地球系統(tǒng)變化的數量數據提供了工具。在大型水利工程中,“3S”技術是最基本、最有效的數據和信息采集、分析處理、表達決策的工具,它貫穿自勘測、設計、質量監(jiān)控、安全監(jiān)控、竣工驗收到運行監(jiān)控管理的所有階段[2,3]。

3 數字測圖技術在三峽工程中的應用

現代測繪技術深入到了三峽水利樞紐建設的各個階段,其應用主要體現在以下幾個方面。

3.1 勘測規(guī)劃設計階段

在三峽水利樞紐規(guī)劃設計中,勘測施工坐標框架即控制網的建立,已采用 GPS定位代替?zhèn)鹘y(tǒng)的三角測量,勘測階段已完全采用全數字攝影測量技術和野外數字測圖技術獲得數字地形圖。利用數字地形圖可以實現三維虛擬現實,在三維可視化可量測景觀上呈現多種工程設計方案,實現各種工程設計仿真,庫區(qū)淹沒面積的統(tǒng)計以及及時計算出相應的土石方工程量,做出該區(qū)域的環(huán)境評估,在較短時間內提出多種設計方案,使設計更加合理、科學,最終獲得最佳設計方案。

3.2 施工建設階段

三峽水利樞紐在施工建設和現場管理中,除大量采用全站儀進行施工放樣、土石方驗收,采用數字水準儀測定挖填深度、測量坡度以外,還采用三維近地激光影像掃描、GPS-RTK實時測圖與工程放樣、航空攝影和衛(wèi)星攝影測量等方法進行實時的工程進度管理,并可輔以移動通信和網絡通信等手段,實現遠程實時監(jiān)控。在山體開挖、隧道開鑿等危險施工中,運用智能全站儀或 GPS與 GIS集成技術,可實現工程機械的自動化運行和工程安全及質量的監(jiān)控。智能全站儀可以控制機械掘進(隧道)的位置和方向,GPS可以實時定出施工車輛的位置和姿態(tài),可實現現場土方自動挖掘控制和工程量精密計算,從而實現開挖和掘進的自動化。

3.3 工程竣工驗收階段

大型水利工程項目竣工之后,需要進行竣工測繪,三峽工程也不例外?，F代測繪技術能夠快速地獲取多種工程運行期間的測試文檔、圖表資料等信息,實現數字化管理,并作為工程驗收評估和今后長期安全運行的原始依據。

3.4 在變形監(jiān)測中的應用

在三峽水利樞紐工程竣工之后,需要對水庫大壩、大型橋梁等進行連續(xù)的、精密的監(jiān)測?，F代測繪技術提供了連續(xù)、實時的安全運行監(jiān)控手段。如采用 GPS、智能全站儀和數字垂線儀等技術,綜合其他工業(yè)傳感器,即可實現全自動、無人或少人值守的工程運行方式。比如,利用三維激光影像掃描儀,可以對監(jiān)測對象(大壩、橋梁)進行全方位的監(jiān)測,幾秒鐘內即可對整體幾百萬個掃描數據進行毫米級的分析,并可以隨時準確了解觀測對象的整體模型變形情況。

3.5 水庫水資源調配

利用全數字攝影測量或數字測圖技術建立數字地面模型(DTM),應用 GIS的分析決策功能,利用水下地形測量系統(tǒng)(實時動態(tài) GPS和數字測控儀集成),結合 DTM,能夠建立水庫庫容數字模型。在已知某一水位的條件下,就能及時求出其水庫容量。此外,遙感技術的應用,能夠較準確地提供某一地區(qū)的干旱情況。根據庫容和旱情,即可以合理精確地實施水資源的調配。

4 結 語

隨著經濟全球化、全球信息化的加速發(fā)展,測繪技術的發(fā)展也是日新月異。與此同時,地理空間數據基于 Internet的網上數據分發(fā)、數據查詢、電子商務等方面也將得到迅速發(fā)展。在科技飛速發(fā)展的今天,傳統(tǒng)意義上的工程測量己發(fā)生了巨大的變革,新儀器、新技術的應用,使測量行業(yè)具有了更高的科技含量,同時對測繪人員綜合素質的要求也越來越高[4]。因此,我們還需不斷深入地研究其理論和方法,使之在廣泛的實踐中得到創(chuàng)新和完善,結合水利工程建設中的實際問題,為實施"數字水利"作出貢獻。

[1]賀麗娟,曹振一.數字化測繪技術在工程測量中的應用[J].西北水電,2002,(2):28-31.

[2]王文革,田春華.數字化測圖的現狀與發(fā)展[J].中國新技術新產品,2009,(17):80.

[3]楊德麟.大比例尺數字測圖的原理方法與應用[M].北京:清華大學出版社,2001.

[4]邊 微,李西燦.數字化測圖實踐與認識[J].山東農業(yè)大學學報(自然科學版),2004,(3):386-390.

P623

A

1006-0081(2010)12-0037-02

2010-09-28

何 雯,女,湖北省第二測繪院,助理工程師.

(編輯:趙秋云)