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

1 引言

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。

2 現(xiàn)代測繪技術(shù)概述

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 現(xiàn)代測繪技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用

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。

4 結(jié)束語

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。

[1]龔振文.論現(xiàn)代測繪技術(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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