水利工程測繪技術應用存在的問題及對策

張從康

（重慶南江地質工程勘察院，重慶 401147）

前言

20世紀60年代，隨著光電技術、計算機技術和精密機械技術的發展，1963年Fennel終于研制了編碼電子經緯儀，從此常規的測量方法邁向自動化的新時代。經過70年代電子測角技術的深入研究和發展，到了80年代出現了電子測角技術的大發展--電子測角方法從最初的編碼度盤測角，發展到光柵度盤測角和動態法測角。由于電子測微技術的改進和發展，電子測角精度大大提高。

由于測繪工作一直是各種工程的先行兵，因而測繪工作的成敗，測繪成臬的準確性有著舉足輕重的地位。因為一項水利工程從立項到町行性研究再到初步設計直至最后的施工都離不開測繪的支持。因此，測繪工作的效率、精度，以及反映實地情況的準確度在工程中起著關鍵性的作用，甚至可以說決定著一項工程的未來，因而先進的測繪儀器、測繪技術和測繪方法也就必須在工作中得到應用。否則，我們就無法面對高強度的任務，無法在規定的時間內提交出合格的測繪產品。

1 測繪技術在工程中的最新應用

現代水利工程規模大，工期較長，技術高，所以在前期規劃設計時需要大量的原始數據做基礎，因而對測繪速度有著更高的要求，水利工程往往是任務突然，工期緊迫，所以對測繪的要求就是在短時間內提供海量數據，這靠傳統的作業模式是行不通的，這時就需要高科技技術在短時問內獲取數據。在水利工程中，應用到如下的測繪技術和測繪方法，對于這些方法的掌握和實踐，既豐富了測繪理論，又加快了測繪速度。

1.1 平面控制測量

控制測量是工程測量中比較有代表性的一個工序，也是最關鍵的一環，整個工程的資料是否準確和這一環節有著最直接的聯系。

本次測鼉的首級控制網采用GPS快速靜態測量。進行GPS靜態測量時，認為GPS接收機的天線在整個觀測過程中的位置是靜止，在數據處理時，將接收機天線的位置作為一個不隨時間的改變而改變的量，通過接收到的衛星數據的變化來求得待定點的坐標。在測量中，GPS靜態測量的具體觀測模式是多臺接收機在不同的測站上進行靜止同步觀測，時間由40分鐘到十幾小時不等。安裝在基準站上的GPS接收機觀測4顆衛星后便可進行三維定位，解算出基準站的坐標。由于存在著軌道誤差、時鐘誤差、SA影響，大氣影響、多徑效應以及其他誤差，解算出的坐標與基準站的已知坐標是不一樣的，存在誤差。基準站利用數據鏈將此改正數發送出去，由用戶站接收，并且對其解算的用戶站坐標進行改正。最后得到的改正后的用戶坐標己消去了基準站和用戶站的共同誤差。

在經典測繪技術中，對于基本平面一般采用導線網進行平面的基本控制。雖然其優點是靈活多變，并且推進容易，但是精度較差，中途需要多次多條件檢核。針對本工程線路長的特點，如果想取得可靠的精度，只能提高導線網的等級，這將增加了作業難度，延緩了作業進度。但如果采用GPS差分技術一一RTK進行快速定位，則可提高測鼉速度，減少工作量，且能達到可靠的精度。

1.2 高程控制測量

高程控制網是大地控制網的一部分。高程控制網用水準測量方法建立。一般采用從整體到局部，逐級建立控制的原則。首級高程控制測量采用WILD NA2自動安平水準儀和瓦水準標尺進行，Sharp PC-E500袖珍計算機現場記錄和測站限差檢驗。測量前需要迸I角檢驗。用WILD NA2自動安平水準儀是借助于自動安平補償器獲得水平視線的一種水準儀。它的特點主要是當望遠鏡視線有微量傾斜時，補償器在霞力作用F對望遠鏡作相對移動，從而能自動而迅速地獲得視線水平時的標尺讀數。

隨著工程的進行，人數越來越不夠，為了能加快進度，決定使用電子水準儀來解決這一問題。數字水準儀是目前最先進的水準儀，配合專門的條碼水準尺，通過儀器中內置的數字成像系統，自動獲取水準尺的條碼讀數，不再需要人工讀數。這種儀器可大大降低測繪作業勞動強度，避免人為的主觀讀數誤差，提高測量精度和效率。同時還可以將記錄員解放出來，一定程度上緩解了人員緊張的問題，增加了工作效率。

2 測繪技術存在的問題與解決措施

水利工程固有屬性決定其必定工程大，周期長，范圍廣。而作為一切工作之首的測繪工作就顯得尤其重要。因為一項水利工程從立項到可行性研究再到初步設計直至最后的施工都離不開測繪的支持。因此，測繪工作的效率、精度，以及反映實地情況的準確度在水利工程中起著關鍵性的作用，甚至可以說決定著一項水利工程的未來，因而先進的測繪儀器、測繪技術和測繪方法也就必須在工作中得到應用。然而，任何一項技術都不是完美的，在水利工作中，同樣也會遇到很多問題。目前，我認為，在測量中還有如下幾個方面的技術仍難以直接獲取數據，對于此類工作，仍需要用測繪方法或者測繪儀器的組合來完成，而沒有一款針對此種數據獲取的儀器出現。

2.1 實時性

實時性的最終目的還是需要增加網絡的應用，無論是有線的或者無線的。目前，通過TCP-COM已經可以實現遠距離的RTK作業，在服務器上可以查看數據的傳輸、流通，但是內業電腦直接獲得測量數據還有一定的問題，只能后處理。

2.2 水下數據獲取

目前沒有一種單一設備或者技術能夠實現水下技術，但是可以通過一系列的一起組合進行數據采集，例如RTK+測深儀等。

應用GPS進行水下地形測量的步驟：運用GPS和導航軟件對測量船進行定位，并指導測量船在指定測量斷面上航行，導航軟件每隔一個時間段自動紀錄水深數據，并進行驗證潮位輸出，結合RTK所測量的平面坐標。從而實現對于水下地形的測量任務。

2.3 地下數據獲取

如修建地下建筑物如隧洞等。洞內平面控制測量在未貫通前都是支導線，其計算方法可參照導線計算。首先要根據洞室相向或單向開挖長度及設計貫通精度要求，對洞內導線進行設計，估算預期的誤差、確定導線施測的等級，以保證洞室開挖軸線的正確，即貫通精度，更為合理、經濟的選擇測量設備及測量方案。根據隧洞設計開挖圖，按一定比例尺在CAD或圖紙上繪出隧洞開挖平面圖及貫通面位置，充分考慮開挖施工時洞內的測量環境(如通視條件及出渣等對測量的影響)，以及測量精度的提高，合理的選出導線點位置，并展于圖上。

3 結束語

GPS是一個由覆蓋全球的24顆衛星組成的衛星系統。這個系統可以保證在任意時刻，地球上任意一點都可以同時觀測到4顆衛星，以保證衛星可以采集到該觀測點的經緯度和高度，以便實現導航、定位、授時等功能。差分GPS測量是使用兩臺以上接收機對衛星進行同步觀測。這種觀測方式可消除或減弱定位過程中的某些誤差影響，如衛星鐘誤差、接收機鐘誤差、大氣傳播誤差和衛星軌道誤差，從而獲得精確的測量數據。GPS靜態的模式，利用衛星信號，通過差分計算來獲取點位坐標的技術，類似于后方交會技術，即在未知點上觀測一旁位置的衛星的種方法，這種方法以及儀器的出現，使得傳統測繪中的點位通視問題被徹底解決，實現了設站自由的作業模式。

[1]張慕良,葉澤榮.水利工程測量.第3版[M].北京:水利水電出版社,1994.

[2]清華大學土木工程系測量教研組.普通測量.第4版[M].北京:中國建筑工業出版社,1990.

[3]吳子安,吳棟材.水利工程測量[M].北京:測繪出版社,1990.