杜潁濤

摘要：測(cè)量技術(shù)對(duì)于水利水電工程的勘測(cè)、施工以及竣工驗(yàn)收起著至關(guān)重要的作用，本文探討了地形測(cè)量、水下測(cè)量、變形監(jiān)測(cè)以及地下洞室測(cè)量等常用水利水電測(cè)量的技術(shù)方法，并分析了幾種新技術(shù)在水利水電測(cè)量上的應(yīng)用，以期對(duì)我國(guó)水利水電工程測(cè)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(cè)量技術(shù)

水利水電工程測(cè)量是工程測(cè)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(cè)量?jī)?nèi)容，水利水電工程測(cè)量分為地形測(cè)量、水下測(cè)量、變形監(jiān)測(cè)以及地下洞室測(cè)量等幾部分，通過(guò)對(duì)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）、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(cè)量領(lǐng)域，目前已經(jīng)涵蓋了線路測(cè)量、地籍與界線測(cè)量、旌工測(cè)量、計(jì)量測(cè)量等多方面內(nèi)容，而且還會(huì)不斷拓寬。

1、水利水電工程測(cè)量的常用技術(shù)

（一）、變形監(jiān)測(cè)

1、變形監(jiān)測(cè)的含義

變形監(jiān)測(cè)又稱變形測(cè)量，是對(duì)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。水利水電工程的變形監(jiān)測(cè)主要包括基準(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，目前常用的變形監(jiān)測(cè)方法主要有大地測(cè)量法、基準(zhǔn)線測(cè)量法以及液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量方法等。

2、變形測(cè)量常用方法

（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，測(cè)量設(shè)備主要有電子水準(zhǔn)儀、精密全站儀，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)量方法利用常規(guī)大地測(cè)量?jī)x器，理論方法成熟，數(shù)據(jù)可靠，觀測(cè)費(fèi)用較低，但觀測(cè)時(shí)間長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度高，橫度易受觀測(cè)條件影響，自動(dòng)化和智能化程度較低。

（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。

①、視準(zhǔn)線法的優(yōu)點(diǎn)是所用設(shè)備普通，操作簡(jiǎn)便，費(fèi)用少，但受照準(zhǔn)精度、大氣折光等多種因素影響，操作誤差不易控制，精度會(huì)受到明顯的影響。近年來(lái)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(cè)主要方法，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、測(cè)量方便、速度快、精度高、成本低等特點(diǎn)。引張線讀數(shù)儀由早期人工測(cè)讀引張線儀發(fā)展到目前的步進(jìn)電機(jī)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(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)自動(dòng)化觀測(cè)。對(duì)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(jiǎn)化引張線的觀測(cè)程序，可實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化觀測(cè)。

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(cè)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(cè)、撓度觀測(cè)和傾斜測(cè)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(cuò)動(dòng)監(jiān)測(cè)、撓度監(jiān)測(cè)，或用作水平位移的基準(zhǔn)點(diǎn)監(jiān)測(cè)。垂線監(jiān)測(cè)由傳

（3）、液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量方法

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(guò)各種類型的傳感器測(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(guò)一種壓力傳感器，允許兩容器之間的高差從過(guò)去的數(shù)厘米達(dá)到數(shù)米。

（二）、水下地形測(cè)量技術(shù)

近年來(lái)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(guò)無(wú)線電臺(tái)接收，用戶接收機(jī)接收修正值來(lái)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(wú)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。

（三）、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(kāi)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）。

二、幾種新技術(shù)在水利水電測(cè)量上的應(yīng)用

（一）、CAD技術(shù)在水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

近年來(lái)，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增強(qiáng)，開(kāi)始逐步加大對(duì)大江大河的整治力度。對(duì)水庫(kù)和堤防除險(xiǎn)加固工程投資巨大。與之相應(yīng)的勘測(cè)設(shè)計(jì)工作量也急劇增大。傳統(tǒng)的手工繪圖、計(jì)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(cè)設(shè)計(jì)條件。在水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)行業(yè)實(shí)現(xiàn)了計(jì)算繪圖與測(cè)量的一體化，從數(shù)據(jù)錄入到輸出都是在自動(dòng)化軟件的管理下進(jìn)行，在計(jì)算機(jī)之間或計(jì)算機(jī)與設(shè)備之間以數(shù)據(jù)流的形式交流，實(shí)現(xiàn)了無(wú)紙化辦公，自動(dòng)化計(jì)算，不但極大地提高了效率，還避免了人為的錯(cuò)誤?？赡芤郧笆止び?jì)算要三個(gè)工日的工作量，不到一分鐘就計(jì)算完成了。

（二）、遙感技術(shù)在水利水電勘測(cè)中的應(yīng)用

根據(jù)遙感的平臺(tái)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(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)工程中有關(guān)地質(zhì)問(wèn)題及相關(guān)的環(huán)境等問(wèn)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(dòng)性以及評(píng)價(jià)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(duì)于危險(xiǎn)地帶的監(jiān)視

在大型水利水電工程庫(kù)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(wèn)題的地帶進(jìn)行監(jiān)測(cè)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(jìn)行地質(zhì)解譯，結(jié)合野外的現(xiàn)場(chǎng)觀察，可以方便快捷的判定該地區(qū)的地質(zhì)活動(dòng)強(qiáng)度與穩(wěn)定性。

3、遙感技術(shù)對(duì)于非地表資料的判讀

利用遙感影像，特別是彩紅外影像進(jìn)行巖溶及巖溶水文地質(zhì)調(diào)查有其特殊的優(yōu)勢(shì)，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(jìn)行中小比例尺地質(zhì)測(cè)繪填圖

在保持必須的野外考察和成圖現(xiàn)場(chǎng)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(cè)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(cè)繪時(shí)間，提升工作效率。

三、結(jié)語(yǔ)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)—步發(fā)展，以及GPS、Rs、GIS、3S集成技術(shù)等測(cè)繪新技術(shù)以及數(shù)字化測(cè)繪、地面測(cè)量等先進(jìn)技術(shù)設(shè)備的應(yīng)用，水利水電工程測(cè)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(lái)的水利水電工程測(cè)量技術(shù)定會(huì)向著，測(cè)囂數(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)化的方向發(fā)展。

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