宋坤
現(xiàn)代測繪技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用分析
宋坤
(貴州中水建設(shè)管理股份有限公司 貴州貴陽 550000)
隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展,水利工程建設(shè)工程數(shù)量日益增加,其作為國家的基礎(chǔ)工程設(shè)施,在生產(chǎn)以及生活中發(fā)揮著非常大的功效,而測繪技術(shù)作為水利工程管理施工工作的前提。本文結(jié)合現(xiàn)代測繪技術(shù)等方面的內(nèi)容,分析其在水利工程中的具體應(yīng)用。
現(xiàn)代測繪;水利工程;水文地質(zhì);運用分析
可持續(xù)發(fā)展理念的深化帶動了清潔能源的開發(fā),水利工程項目也隨之快速發(fā)展。為了保證水利工程的質(zhì)量,要求做好測繪工作,而從測繪工作的效率、成本、質(zhì)量等方面綜合考慮,將現(xiàn)代測繪技術(shù)應(yīng)用于水利工程領(lǐng)域,有著良好的效果,能夠在確保水利工程建設(shè)順利進行的同時,強化對于自然生態(tài)環(huán)境的保護,推動社會的持續(xù)健康發(fā)展,應(yīng)該得到相關(guān)技術(shù)人員的重視。
現(xiàn)代化測繪技術(shù)是現(xiàn)代對于傳統(tǒng)測繪方法而言的,隨著社會不斷發(fā)展,測繪技術(shù)不僅在水利工程管理中得到運用,在其他各項工程建設(shè)中也得到更大更廣泛的推廣,可以說通過現(xiàn)代化測繪技術(shù)的應(yīng)用極大的降低了水利工程管理的工作難度,提升了實質(zhì)性工作的效率,就目前來看,大量測繪儀器的投入使用具有非常實用的價值。現(xiàn)代化測繪儀器主要有超站儀和全站儀,可以在復(fù)雜的水利條件下進行測量,再通過技術(shù)手段提供數(shù)字化自動化的信息數(shù)據(jù),其在發(fā)展過程也開始代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測量設(shè)備。就全站儀而言,在反射器的指引下,可以自動進行數(shù)據(jù)采集、跟蹤,實現(xiàn)了水利工程測繪的準確定位,也可以及時進行三維坐標等轉(zhuǎn)換,對于數(shù)據(jù)的記錄和相關(guān)處理也可以在內(nèi)置微型計算機上進行,在數(shù)據(jù)提取上有了很大便利,通過合理有效的轉(zhuǎn)換,有助于現(xiàn)代測量工作隨時開展。在一級控制測量中采用的超站儀,完全可以結(jié)合于GPS技術(shù)的,擺脫了空間限制,不受基準站點等制約。在水利工程中的放樣作業(yè)中,測量工作上都有所幫助,提升了工作能力,也降低了工作難度。
3.1 地形圖勘測
傳統(tǒng)測量模式中,地形圖的勘測主要包括了外業(yè)測量和內(nèi)業(yè)分析,由專業(yè)測量人員攜帶測量設(shè)備進行野外實地測量,然后利用采集到的數(shù)據(jù)進行內(nèi)業(yè)成圖。在地形圖勘測中,比較常用的技術(shù)包括了RS技術(shù)和三維激光掃描技術(shù),其中RS技術(shù)能夠得到可靠的遙感圖片,已經(jīng)逐漸發(fā)展成為小比例尺地形圖、像片圖和專用圖編制與修訂的主要手段之一。同時利用遙感像片,還可以對水利工程進行流域規(guī)劃,并結(jié)合像片判讀,對水利工程所處流域的地形地貌、地質(zhì)水文、地表植被等進行深入分析和研究,從而對壩址進行選擇,并對水庫淹沒和浸潤的范圍進行明確,做好庫區(qū)搬遷工作,保證周邊居民的生命財產(chǎn)安全。三維激光掃描技術(shù)在水利工程中能夠?qū)崿F(xiàn)對于斜坡穩(wěn)定性以及高陡邊坡地質(zhì)的測量工作,在具體應(yīng)用中,需要首先對水利工程的測區(qū)環(huán)境進行考察,獲得完整的區(qū)域數(shù)據(jù)信息,以小型測站為基礎(chǔ),對標靶和掃描儀的位置進行確認,針對特殊區(qū)域進行拍照,提供給后期圖形編輯處理。應(yīng)該采用決定方式對每一個標靶的坐標進行精密測量,并轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的坐標系,以方便進行處理和分析。之后,利用Cyclone軟件得到地物特征點,以固定格式輸出并導入CASS,對地物進行繪制。
3.2 庫容計算
水庫庫容的計算是水利工程建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),也是測繪工作的一部分。在傳統(tǒng)測繪模式中,受技術(shù)條件的影響,水庫庫容的計算通常都是采用手工計算的方式,工作量巨大、耗時長,而且可能存在人為誤差,精度難以保證。利用現(xiàn)代測繪技術(shù)中的數(shù)字地形圖,通過加大采集點密度的方式,能夠有效提高地形圖上水庫面積計算的精度和準度,同時還可以在地形圖中繪制等高線,增加水庫庫容計算的層次,進一步提升庫容計算的精度。與傳統(tǒng)手工計算方式相比,這種方式得到的水庫庫容更加高效,也更加精準,同時方便實現(xiàn)水庫的自動化管理。
3.3 點位測設(shè)
點位的測設(shè)是水利工程施工測量的基本目標之一,主要是結(jié)合已知的坐標、高程、長度和角度等數(shù)據(jù),對點位進行測量和設(shè)置,需要注意,施工測量對于放樣精度和地形圖的精度都有著較高的要求,需要做好測量管理工作。在該水利工程中,由于工程規(guī)模巨大,為了保證施工效果,需要在整個施工區(qū)域內(nèi)布設(shè)相應(yīng)的施工控制網(wǎng),利用網(wǎng)內(nèi)的控制點進行施工放樣工作。GPS技術(shù)的應(yīng)用能夠極大地減少施工控制網(wǎng)對于中間過渡控制點的需求,從而減輕工作量。在針對水工建筑進行點位測設(shè)的過程中,可以在包含設(shè)計建筑的數(shù)字地形圖中,直接獲得設(shè)計點的三維坐標,將其輸入到全站儀中,配合棱鏡移動,就能夠?qū)崿F(xiàn)對于設(shè)計點的準確放樣;如果條件允許,也可以采用移動動態(tài)GPS進行直接放樣。通過這樣的形式能夠簡化圖紙測量點位坐標的環(huán)節(jié),在減輕工作負擔的同時,也可以有效避免人為誤差,提升放樣的效率和質(zhì)量。
3.4 變形監(jiān)測
這里以GNSS技術(shù)在水利變形監(jiān)測中的應(yīng)用為例進行分析。GNSS技術(shù)在接收監(jiān)測數(shù)據(jù)之后需要通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的軟件將數(shù)據(jù)進行處理,具體流程如圖1所示。多數(shù)的GNSS技術(shù)接收機,收集的數(shù)據(jù)是記錄在接收機的內(nèi)存里,數(shù)據(jù)傳輸通過專用的電纜將接收機和計算機來連接,同時在處理軟件的菜單中選擇傳輸數(shù)據(jù)選項,之后就能將水利工程地震變形觀測數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C,計算機將數(shù)據(jù)分流,生成四種數(shù)據(jù)文件。
圖1 GNSS技術(shù)數(shù)據(jù)處理流程圖
3.4.1 GNSS技術(shù)變形監(jiān)測方法的選擇
①水利工程滑坡監(jiān)測中點的分類。如水利工程滑坡變形監(jiān)測選用的是小型的平面控制網(wǎng),具有專用性、高精度的特點,主要由三個點和兩個等級的網(wǎng)組成,三個點包括基準點、工作基點和變形觀測點。②基準網(wǎng)的設(shè)計原則。a.監(jiān)測網(wǎng)點要設(shè)立在比較穩(wěn)定的地區(qū),比如滑坡體以外的穩(wěn)定地區(qū)。監(jiān)測點的數(shù)量不要太多,數(shù)量控制在能夠?qū)φ麄€水利工程的滑坡范圍進行控制,其中對監(jiān)測網(wǎng)圖形的強度要求高,要求其符合監(jiān)測網(wǎng)的精度。b.監(jiān)測點因為是布置在滑坡變形體上,因此,布點設(shè)計要全面而又重點突出,特別是注意水利工程滑坡體的裂縫、地質(zhì)分界等方面。監(jiān)測點的移動要體現(xiàn)滑坡體的移動特點,切忌將其埋設(shè)在松散的表層上。c.可以在滑坡體的穩(wěn)定地區(qū)設(shè)置水準點,將其作為高程工作的基點,實現(xiàn)監(jiān)測系統(tǒng)和高程系統(tǒng)的統(tǒng)一。
3.4.2 GNSS技術(shù)變形監(jiān)測網(wǎng)的設(shè)計
①在對GNSS技術(shù)變形監(jiān)測網(wǎng)基準點和監(jiān)測點選定后,要擬定監(jiān)測方案,具體的監(jiān)測方案設(shè)計如下:a.實行多臺GNSS技術(shù)接收機的同步觀測;b.在衛(wèi)星分布較多的時候進行多期觀測;c.基準點之間以及其和變形點之間的距離不要大于5000m,在水利工程有條件的地方引入高級的GNSS技術(shù)坐標,進而將其作為變形監(jiān)測網(wǎng)的基準,從而提升基線解算的精度。②要對監(jiān)測網(wǎng)進行布設(shè)。監(jiān)測網(wǎng)的布設(shè)要對滑坡形成的條件進行研究,對影響水利工程滑坡穩(wěn)定的因素進行考慮。其中內(nèi)部影響因素包括水利工程地區(qū)土質(zhì)狀況、巖體結(jié)構(gòu)和地應(yīng)力等,外部影響因素包括地震、風化、人工開挖、水利工程荷載等。
3.4.3 GNSS技術(shù)變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理
GNSS技術(shù)變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理是GNSS監(jiān)測系統(tǒng)的核心,數(shù)據(jù)處理水平的高低對水利工程滑坡體穩(wěn)定性能的判斷、分析以及處理具有重要意義。GNSS技術(shù)變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理主要是對各個監(jiān)測區(qū)域、監(jiān)測點的原始數(shù)據(jù)進行采集處理,包括原始數(shù)據(jù)的輸入、處理、檢驗、設(shè)備故障診斷等。水利工程監(jiān)測數(shù)據(jù)采集與處理流程如圖2所示。
圖2 水利工程監(jiān)測數(shù)據(jù)采集與處理流程示意圖
3.5 資源管理
在當前的技術(shù)條件下,GIS技術(shù)是水利資源管理的有效平臺,RS技術(shù)則是水資源監(jiān)測的重要手段,在這兩種技術(shù)的相互配合下,能夠為水利工程的管理提供客觀真實的數(shù)據(jù)信息,在水利工程選址、規(guī)劃、設(shè)計以及施工的各個環(huán)節(jié)都發(fā)揮著非常關(guān)鍵的作用。另外,水利主管部門還可以利用GIS技術(shù),繪制相應(yīng)的流域水系分布,構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫,通過對各種數(shù)據(jù)信息的收集、整理和分析,得到詳細全面的水資源信息,在此基礎(chǔ)上,可以實現(xiàn)對于水資源的合理利用。
總而言之,在水利工程建設(shè)中,應(yīng)用現(xiàn)代測繪技術(shù)能夠顯著地提升測繪工作的效率和質(zhì)量,獲得更加準確全面的數(shù)據(jù)信息,為水利工程的設(shè)計和施工管理奠定良好的基礎(chǔ),切實保證水利工程的整體質(zhì)量和穩(wěn)定運行。
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2016-9-10