宋坤

現(xiàn)代測(cè)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(yáng) 550000）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(guó)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(cè)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(cè)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(cè)繪；水利工程；水文地質(zhì)；運(yùn)用分析

1 引言

可持續(xù)發(fā)展理念的深化帶動(dòng)了清潔能源的開(kāi)發(fā)，水利工程項(xiàng)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(cè)繪工作，而從測(cè)繪工作的效率、成本、質(zhì)量等方面綜合考慮，將現(xiàn)代測(cè)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(jìn)行的同時(shí)，強(qiáng)化對(duì)于自然生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，推動(dòng)社會(huì)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。

2 現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)概述

現(xiàn)代化測(cè)繪技術(shù)是現(xiàn)代對(duì)于傳統(tǒng)測(cè)繪方法而言的，隨著社會(huì)不斷發(fā)展，測(cè)繪技術(shù)不僅在水利工程管理中得到運(yùn)用，在其他各項(xiàng)工程建設(shè)中也得到更大更廣泛的推廣，可以說(shuō)通過(guò)現(xiàn)代化測(cè)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(shí)質(zhì)性工作的效率，就目前來(lái)看，大量測(cè)繪儀器的投入使用具有非常實(shí)用的價(jià)值?，F(xiàn)代化測(cè)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(jìn)行測(cè)量，再通過(guò)技術(shù)手段提供數(shù)字化自動(dòng)化的信息數(shù)據(jù)，其在發(fā)展過(guò)程也開(kāi)始代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測(cè)量設(shè)備。就全站儀而言，在反射器的指引下，可以自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、跟蹤，實(shí)現(xiàn)了水利工程測(cè)繪的準(zhǔn)確定位，也可以及時(shí)進(jìn)行三維坐標(biāo)等轉(zhuǎn)換，對(duì)于數(shù)據(jù)的記錄和相關(guān)處理也可以在內(nèi)置微型計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，在數(shù)據(jù)提取上有了很大便利，通過(guò)合理有效的轉(zhuǎn)換，有助于現(xiàn)代測(cè)量工作隨時(shí)開(kāi)展。在一級(jí)控制測(cè)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(zhǔn)站點(diǎn)等制約。在水利工程中的放樣作業(yè)中，測(cè)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 現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用

3.1 地形圖勘測(cè)

傳統(tǒng)測(cè)量模式中，地形圖的勘測(cè)主要包括了外業(yè)測(cè)量和內(nèi)業(yè)分析，由專(zhuān)業(yè)測(cè)量人員攜帶測(cè)量設(shè)備進(jìn)行野外實(shí)地測(cè)量，然后利用采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)業(yè)成圖。在地形圖勘測(cè)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(zhuān)用圖編制與修訂的主要手段之一。同時(shí)利用遙感像片，還可以對(duì)水利工程進(jìn)行流域規(guī)劃，并結(jié)合像片判讀，對(duì)水利工程所處流域的地形地貌、地質(zhì)水文、地表植被等進(jìn)行深入分析和研究，從而對(duì)壩址進(jìn)行選擇，并對(duì)水庫(kù)淹沒(méi)和浸潤(rùn)的范圍進(jìn)行明確，做好庫(kù)區(qū)搬遷工作，保證周邊居民的生命財(cái)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(duì)于斜坡穩(wěn)定性以及高陡邊坡地質(zhì)的測(cè)量工作，在具體應(yīng)用中，需要首先對(duì)水利工程的測(cè)區(qū)環(huán)境進(jìn)行考察，獲得完整的區(qū)域數(shù)據(jù)信息，以小型測(cè)站為基礎(chǔ)，對(duì)標(biāo)靶和掃描儀的位置進(jìn)行確認(rèn)，針對(duì)特殊區(qū)域進(jìn)行拍照，提供給后期圖形編輯處理。應(yīng)該采用決定方式對(duì)每一個(gè)標(biāo)靶的坐標(biāo)進(jìn)行精密測(cè)量，并轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的坐標(biāo)系，以方便進(jìn)行處理和分析。之后，利用Cyclone軟件得到地物特征點(diǎn)，以固定格式輸出并導(dǎo)入CASS，對(duì)地物進(jìn)行繪制。

3.2 庫(kù)容計(jì)算

水庫(kù)庫(kù)容的計(jì)算是水利工程建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是測(cè)繪工作的一部分。在傳統(tǒng)測(cè)繪模式中，受技術(shù)條件的影響，水庫(kù)庫(kù)容的計(jì)算通常都是采用手工計(jì)算的方式，工作量巨大、耗時(shí)長(zhǎng)，而且可能存在人為誤差，精度難以保證。利用現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)中的數(shù)字地形圖，通過(guò)加大采集點(diǎn)密度的方式，能夠有效提高地形圖上水庫(kù)面積計(jì)算的精度和準(zhǔn)度，同時(shí)還可以在地形圖中繪制等高線，增加水庫(kù)庫(kù)容計(jì)算的層次，進(jìn)一步提升庫(kù)容計(jì)算的精度。與傳統(tǒng)手工計(jì)算方式相比，這種方式得到的水庫(kù)庫(kù)容更加高效，也更加精準(zhǔn)，同時(shí)方便實(shí)現(xiàn)水庫(kù)的自動(dòng)化管理。

3.3 點(diǎn)位測(cè)設(shè)

點(diǎn)位的測(cè)設(shè)是水利工程施工測(cè)量的基本目標(biāo)之一，主要是結(jié)合已知的坐標(biāo)、高程、長(zhǎng)度和角度等數(shù)據(jù)，對(duì)點(diǎn)位進(jìn)行測(cè)量和設(shè)置，需要注意，施工測(cè)量對(duì)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(cè)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(gè)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(diǎn)進(jìn)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(duì)于中間過(guò)渡控制點(diǎn)的需求，從而減輕工作量。在針對(duì)水工建筑進(jìn)行點(diǎn)位測(cè)設(shè)的過(guò)程中，可以在包含設(shè)計(jì)建筑的數(shù)字地形圖中，直接獲得設(shè)計(jì)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，將其輸入到全站儀中，配合棱鏡移動(dòng)，就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于設(shè)計(jì)點(diǎn)的準(zhǔn)確放樣；如果條件允許，也可以采用移動(dòng)動(dòng)態(tài)GPS進(jìn)行直接放樣。通過(guò)這樣的形式能夠簡(jiǎn)化圖紙測(cè)量點(diǎn)位坐標(biāo)的環(huán)節(jié)，在減輕工作負(fù)擔(dān)的同時(shí)，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(cè)

這里以GNSS技術(shù)在水利變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用為例進(jìn)行分析。GNSS技術(shù)在接收監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)之后需要通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的軟件將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，具體流程如圖1所示。多數(shù)的GNSS技術(shù)接收機(jī)，收集的數(shù)據(jù)是記錄在接收機(jī)的內(nèi)存里，數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)專(zhuān)用的電纜將接收機(jī)和計(jì)算機(jī)來(lái)連接，同時(shí)在處理軟件的菜單中選擇傳輸數(shù)據(jù)選項(xiàng)，之后就能將水利工程地震變形觀測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)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(cè)方法的選擇

①水利工程滑坡監(jiān)測(cè)中點(diǎn)的分類(lèi)。如水利工程滑坡變形監(jiān)測(cè)選用的是小型的平面控制網(wǎng)，具有專(zhuān)用性、高精度的特點(diǎn)，主要由三個(gè)點(diǎn)和兩個(gè)等級(jí)的網(wǎng)組成，三個(gè)點(diǎn)包括基準(zhǔn)點(diǎn)、工作基點(diǎn)和變形觀測(cè)點(diǎn)。②基準(zhǔn)網(wǎng)的設(shè)計(jì)原則。a.監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)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(cè)點(diǎn)的數(shù)量不要太多，數(shù)量控制在能夠?qū)φ麄€(gè)水利工程的滑坡范圍進(jìn)行控制，其中對(duì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)圖形的強(qiáng)度要求高，要求其符合監(jiān)測(cè)網(wǎng)的精度。b.監(jiān)測(cè)點(diǎn)因?yàn)槭遣贾迷诨伦冃误w上，因此，布點(diǎn)設(shè)計(jì)要全面而又重點(diǎn)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(cè)點(diǎn)的移動(dòng)要體現(xiàn)滑坡體的移動(dòng)特點(diǎn)，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(zhǔn)點(diǎn)，將其作為高程工作的基點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)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(cè)網(wǎng)的設(shè)計(jì)

①在對(duì)GNSS技術(shù)變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)基準(zhǔn)點(diǎn)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)選定后，要擬定監(jiān)測(cè)方案，具體的監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)如下：a.實(shí)行多臺(tái)GNSS技術(shù)接收機(jī)的同步觀測(cè)；b.在衛(wèi)星分布較多的時(shí)候進(jìn)行多期觀測(cè)；c.基準(zhǔn)點(diǎn)之間以及其和變形點(diǎn)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(jí)的GNSS技術(shù)坐標(biāo)，進(jìn)而將其作為變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)的基準(zhǔn)，從而提升基線解算的精度。②要對(duì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)進(jìn)行布設(shè)。監(jiān)測(cè)網(wǎng)的布設(shè)要對(duì)滑坡形成的條件進(jìn)行研究，對(duì)影響水利工程滑坡穩(wěn)定的因素進(jìn)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(fēng)化、人工開(kāi)挖、水利工程荷載等。

3.4.3 GNSS技術(shù)變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理

GNSS技術(shù)變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理是GNSS監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心，數(shù)據(jù)處理水平的高低對(duì)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(cè)數(shù)據(jù)處理主要是對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域、監(jiān)測(cè)點(diǎn)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行采集處理，包括原始數(shù)據(jù)的輸入、處理、檢驗(yàn)、設(shè)備故障診斷等。水利工程監(jiān)測(cè)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(cè)數(shù)據(jù)采集與處理流程示意圖

3.5 資源管理

在當(dāng)前的技術(shù)條件下，GIS技術(shù)是水利資源管理的有效平臺(tái)，RS技術(shù)則是水資源監(jiān)測(cè)的重要手段，在這兩種技術(shù)的相互配合下，能夠?yàn)樗こ痰墓芾硖峁┛陀^真實(shí)的數(shù)據(jù)信息，在水利工程選址、規(guī)劃、設(shè)計(jì)以及施工的各個(gè)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(mén)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(kù)，通過(guò)對(duì)各種數(shù)據(jù)信息的收集、整理和分析，得到詳細(xì)全面的水資源信息，在此基礎(chǔ)上，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于水資源的合理利用。

4 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，在水利工程建設(shè)中，應(yīng)用現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)能夠顯著地提升測(cè)繪工作的效率和質(zhì)量，獲得更加準(zhǔn)確全面的數(shù)據(jù)信息，為水利工程的設(shè)計(jì)和施工管理奠定良好的基礎(chǔ)，切實(shí)保證水利工程的整體質(zhì)量和穩(wěn)定運(yùn)行。

[1]龔振文.論現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)在高原地區(qū)水利工程中的作用[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2013（1）：184～185.

[2]楊飛.水利工程管理中現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用分析與討論[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（5）：200.

[3]郭曉剛.現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)在水利信息化中的應(yīng)用[J].工程技術(shù)：引文版，2016（73）：00172.

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2016-9-10