李宇昱

（廣州市宏濤水務(wù)勘測設(shè)計有限公司，廣東廣州 510405）

0 引言

水利水電工程是推動經(jīng)濟發(fā)展的強大動力，其中，測量技術(shù)已在整個系統(tǒng)顯示出重要優(yōu)勢。相關(guān)部門將順應(yīng)未來發(fā)展趨勢，對以往的運行模式進行梳理，并據(jù)此發(fā)現(xiàn)不足，對水利工程施工測量技術(shù)進行科學、全面的分析，挖掘施工測量技術(shù)的核心。有效、高效地記錄結(jié)果測量結(jié)果，滿足節(jié)水工程實施中的各種要求，使建設(shè)進入新時代，通過切實有效的分析，提高工程的整體質(zhì)量。

1 測量在水利水電工程中的重要性

在水利水電中，無論工程大小，系統(tǒng)的工程測量、道路測量、大尺度測繪等都是必不可少的測量技術(shù)。為了提高工程質(zhì)量和施工效率，需要關(guān)注新時代測量技術(shù)和測量技術(shù)的新發(fā)展，圖1為水利水電測繪流程圖。

圖1 水利水電測繪流程

2 水利水電工程測量技術(shù)的發(fā)展

2.1 自動化

水利工程勘察時，需要收集全面、準確的勘察數(shù)據(jù)。因此，必須確保在勘測過程中可以全天實時觀察目標區(qū)域。這種工作方式使測量技術(shù)更傾向于隨時隨地開發(fā)測量數(shù)據(jù)的自動化測量、提取和分析，從而使水保護項目在測量和數(shù)據(jù)采集方面取得進一步進展。目前我國大地測量和測繪技術(shù)自動化開發(fā)最重要的進步之一是大地測量技術(shù)和3S 技術(shù)的結(jié)合。這種技術(shù)組合的主要優(yōu)點是它可以更直接地測量被測設(shè)備上的數(shù)據(jù)，并避免許多煩瑣的程序。此外，在接收到信息后，可以更加自主和自動地處理信息：識別系統(tǒng)可以立即分析數(shù)據(jù)，傳輸合格數(shù)據(jù)并發(fā)出不合格數(shù)據(jù)的信號，促進早期發(fā)現(xiàn)和解決問題。此外，這兩種技術(shù)的結(jié)合可以更好地減少工作流程中人工操作帶來的誤差，提高測量數(shù)據(jù)的準確性，為水務(wù)管理項目的質(zhì)量奠定良好基礎(chǔ)。

2.2 數(shù)字化

由于科學、技術(shù)和計算機的飛速發(fā)展，數(shù)字測量技術(shù)越來越多地應(yīng)用于水保護工程的測量過程中?，F(xiàn)代計量學的種類比較齊全，包括網(wǎng)絡(luò)工程、計算機工程、信息技術(shù)等，可以很好地應(yīng)用于水管理中的工程測量。測量技術(shù)數(shù)字化的主要特點在于對測量的標準和要求更加嚴格。通過更精確的數(shù)字測量，可以更直觀、更精確地標記和映射待測區(qū)域。使用數(shù)字化不僅可以提高繪圖效率，還可以提高水利工程測繪質(zhì)量，與傳統(tǒng)的測繪方法相比，數(shù)字測量方法具有很大的優(yōu)勢，不僅提高了數(shù)據(jù)傳輸速率，而且縮短了測量過程所需的時間。此外，信息技術(shù)使地圖能夠縮放到一定比例，在一定程度上滿足工程測量的要求[1]。

3 測量應(yīng)用技術(shù)

3.1 數(shù)字化測繪技術(shù)

現(xiàn)代數(shù)字測量技術(shù)在觀測和測量過程中發(fā)揮著重要作用?；趻呙枋噶抗ぞ叩氖褂?，可以實現(xiàn)水部門大比例尺測量圖的輸入，數(shù)字信息處理高效、便捷、準確。

3.1.1 電子數(shù)字平面屏幕測繪系統(tǒng)

電子全站儀+筆記本電腦（例如電子平板電腦）+地形測繪軟件，包括測量站和鏡像站兩種操作模式。它提供了一份模仿傳統(tǒng)映射的白皮書，直觀的操作，無須編碼，記錄和映射不是一件容易的事。導(dǎo)致錯誤和遺漏，但便攜電池續(xù)航時間短（一般3h 左右），比較重，穩(wěn)定性差，更適合平原和市區(qū)的地形測繪，但不利于環(huán)境條件極差的水利水電工程地形測繪。

3.1.2 測量和記錄方法——數(shù)字測繪系統(tǒng)

全站儀/GPSRTK+（電子參考+）草圖+用于內(nèi)部繪制帶有目標代碼的地形圖的軟件。缺點是使用不直觀，測量點號和草圖點號可能不兼容，土壤特征容易出現(xiàn)錯誤和遺漏。在現(xiàn)場做草圖需要大量人力，但它確實有效，被用于各種數(shù)字地形環(huán)境調(diào)查和制圖。

3.1.3 便攜式數(shù)字測繪系統(tǒng)

電子全站儀+便攜式測圖系統(tǒng)（例如掌上電腦）+用于繪制地形圖的軟件。便攜式數(shù)字測繪系統(tǒng)克服了筆記本電腦、平板電腦的缺點，利用便攜式電腦、纖薄的電子筆、掌上電腦、可視化界面、人性化設(shè)計、操作容易、攜帶簡單、環(huán)境適應(yīng)性強等優(yōu)點，已成為測量和制圖收集和繪制數(shù)據(jù)的理想工具[2]。

3.1.4 數(shù)字測繪技術(shù)在水利部門勘測中的具體應(yīng)用

（1）用于土方工程的起重吊裝。

（2）用于已完成的節(jié)水工程中。例如，在大陸為建筑測量歸檔文件、數(shù)據(jù)、圖表等時，數(shù)字測繪中存儲的數(shù)據(jù)可以很容易地用于實現(xiàn)3D 可視化和項目聯(lián)網(wǎng)。

（3）在項目后續(xù)中的應(yīng)用。例如較大橋梁等建成后進行嚴密監(jiān)測。在節(jié)水項目中，數(shù)字成像和測繪可以為人們提供連續(xù)、實時的全自動化安全監(jiān)控數(shù)據(jù)，無論天氣如何，都是自動的。

3.2 地理信息技術(shù)（GIS）

它是一門匯集計算機科學、空間科學、計算機科學、地理測量學、測繪與遙感、環(huán)境科學和管理科學的新學科。它的技術(shù)優(yōu)勢不僅在于它的數(shù)據(jù)處理，它結(jié)合地理數(shù)據(jù)的獲取和存儲、管理、分析、3D 可視化的表示和結(jié)果的輸出，還在于它的空間請求、預(yù)測和輔助功能。GIS 現(xiàn)已發(fā)展成為一門較為成熟的技術(shù)科學，在測繪、地質(zhì)礦產(chǎn)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)和水資源管理、氣象海洋、環(huán)境監(jiān)測、城市規(guī)劃和土地利用等領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。利用GIS、數(shù)據(jù)庫、內(nèi)外一體化測繪、掃描矢量化和全數(shù)字攝影測量技術(shù)，為專業(yè)信息系統(tǒng)提供及時、準確、規(guī)范、數(shù)字化的基礎(chǔ)空間信息，打造各類專業(yè)信息系統(tǒng)，實現(xiàn)科學化、標準化、管理化信息技術(shù)，利用GIS 技術(shù)管理調(diào)查信息，繪制一些節(jié)水工程圖。利用其強大的地理數(shù)據(jù)集成和存儲功能，收集水和食品存儲項目的數(shù)據(jù)，并系統(tǒng)地管理測繪結(jié)果。

3.3 GPS 測量技術(shù)

GPS（全球定位系統(tǒng)）廣泛應(yīng)用于汽車導(dǎo)航、應(yīng)變監(jiān)測、航空航天等領(lǐng)域。由于其獨特性，GPS 測量技術(shù)也廣泛應(yīng)用于水利工程和水電測量。通過在水電工程中使用GPS 儀表，測量不再受地形等條件的影響，通過控制觀測方法和測量方案的類型，減少傳統(tǒng)測量中轉(zhuǎn)移和過渡點的測量工作。使控制點更加靈活，控制測量不受時間、天氣等自然條件的影響。GPS 相對定位結(jié)果必須滿足以下要求：

（1）數(shù)據(jù)點的最小仰角必須為20°。

（2）全網(wǎng)基線解、觀測段或基線解中臺站位置的固定（絕對）坐標應(yīng)參照衛(wèi)星軌道坐標系。這些坐標所需的精度必須至少為2.5。

（3）處理時必須考慮天線的相位中心以及站高偏差的水下和垂直分量。

（4）解中去除的相位對齊觀測數(shù)（不包括異步仰角觀測影響的值），二類點和二類點必須超過10%。

（5）基本解中剩余距離的標準差，第二層點不小于20mm，第三層和第四層點不大于30mm，第五層點不大于50mm。

（6）重復(fù)基線測量差應(yīng)小于接收機標稱精度的2～8 倍。GPS 測量技術(shù)的優(yōu)勢在中小型水利水電工程中尤為明顯，通過使用高精度GPS 功能，測量可以節(jié)省大量人員，減少工時和勞動強度。例如，在排水工程中，特別是在長距離的排水工程中，明渠排水對地形具有高度破壞性，并且極大地取決于地形條件。如果使用傳統(tǒng)的測量方法，人工和時間成本非常高。但是當在項目提案以及設(shè)計和施工階段使用GPS 計量時，它可以克服這些項目面臨的地形、交通條件和其他因素，節(jié)省并顯著減少許多手動控制，或者即使省略中間測量交叉點也節(jié)省了大量時間。更重要的是，GPS 測量獲得的數(shù)據(jù)精度非常高，這使未來項目的建設(shè)更加容易[3]。

3.4 遙感技術(shù)（RS）

3.4.1 遙感技術(shù)概述

遙感技術(shù)是一種遠距離探測和探測目標反射的電磁波、可見光、紅外線或自然輻射的技術(shù)。遙感圖像具有視野大、資源多、視角深等特點。它們可以看到大面積并充分反映情況。憑借大面積同步觀測、數(shù)據(jù)的及時性、完整性和可比性以及經(jīng)濟性等優(yōu)點，迅速走紅。高分辨率多光譜航空影像和遙感衛(wèi)星對于地球觀測和基本地理信息變得必不可少。借助遙感影像可以獲得各種中小地形圖，是一種非常方便的方法和能力，可以快速更新地形底圖、地籍圖和各種大、中、小型地形圖。

3.4.2 遙感技術(shù)的使用

遙感技術(shù)可以遠程跟蹤與洪澇有關(guān)的災(zāi)害，可實時監(jiān)測江河湖泊水位，實時監(jiān)測洪泛區(qū)。進行洪水預(yù)報，以獲取準確的信息，以減少和減輕災(zāi)害風險。目前，我國已經(jīng)建立了黃河下游洪水預(yù)警信息系統(tǒng)等自然災(zāi)害預(yù)報系統(tǒng)，例如水生環(huán)境監(jiān)測。利用紅外航拍圖像確定火力發(fā)電廠排水建筑物外水溫和空間分布、海洋油污程度和油膜厚度，以及利用TM 圖像識別水體，所有生物體都是遙感技術(shù)的實際應(yīng)用。在河口、河流、水庫淤泥及淤泥調(diào)查中，遙感監(jiān)測可以動態(tài)跟蹤河床和河口的變化，跟蹤河勢變化對于防洪和航運具有重要意義。

4 結(jié)語

加強水利水電領(lǐng)域方法和研究方法現(xiàn)代化，積極推廣大地測繪新技術(shù)應(yīng)用，加快“3S”一體化技術(shù)研究，推動傳統(tǒng)人工大地測量向發(fā)展方向發(fā)展的電子化、數(shù)字化和自動化發(fā)展，促進技術(shù)類型向技術(shù)服務(wù)的轉(zhuǎn)變有助于水資源管理和水電勘探的合理快速發(fā)展。