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
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。
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。
3.1 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。
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。
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1004-7344(2016)27-0108-02
2016-9-10