水利工程中現代測繪技術的應用

摘要：在我國存在著大量的河流湖泊，其不僅能夠為人們的生活以及工農業生產提供水資源，還蘊含著取之不盡、用之不竭的能源。為了對水資源進行保護和有效利用，大量的水利工程得以建設，在蓄水、灌溉、水運、養殖、發電等方面做出了巨大的貢獻。文章對測繪技術的發展進行了分析，并對現代測繪技術在水利工程中的應用進行了研究。

關鍵詞：水利工程；現代測繪技術；水資源；控制測量；地形圖勘測；庫容計算 文獻標識碼：A

中圖分類號：TV221 文章編號：1009-2374（2016）24-0039-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.24.019

可持續發展理念的深化帶動了清潔能源的開發，水利工程項目也隨之快速發展。為了保證水利工程的質量，要求做好測繪工作，而從測繪工作的效率、成本、質量等方面綜合考慮，將現代測繪技術應用于水利工程領域，有著良好的效果，能夠在確保水利工程建設順利進行的同時，強化對于自然生態環境的保護，推動社會的持續健康發展，應該得到相關技術人員的重視。

1 現代測繪技術的發展

測繪是指針對自然地理要素或者地表人工設施的形狀、大小、空間位置以及屬性等進行相應的測定和表述，并對獲取的信息和數據信息處理，為工程建設或者城市規劃等提供準確可靠的數據支持。

在科學技術發展的帶動下，我國的測繪技術經過了多個不同的發展階段，由傳統測繪模式到數字化測繪模式，再到現在的信息化測繪模式，在測繪工作的效率、質量等方面取得了巨大的進步。現代測繪技術可以說是在信息化技術發展的背景下，對于傳統測繪技術的一次革新，其主要技術包括了3S技術，即GPS、GIS和RS，這三種技術在測繪領域的應用推動了測繪模式的變革和發展，取得了非常顯著的成就。而在不斷的發展過程中，3S技術實現了融合和集成，構建出了可靠的地球表面時空模型，不僅能夠對地面物體及其所處環境的幾何信息進行明確，還可以通過相應的定位，給出物體的精確空間位置，更能夠利用專業的平臺，進行模型的綜合分析與處理，從而滿足使用者的各種不同需求。

另外，數字化攝影測量技術同樣是現代測繪技術的重要組成部分，相比于模擬攝影測量和解析攝影測量，數字攝影測量能夠與GIS系統相互結合，實現測繪生產過程的數字化，也能夠與GPS技術結合，在不需要地面控制點的情況下，實現航空攝像測量，將繁重勞累的外業測量工作變得更加簡單輕松。

現代測繪技術發展所帶來的意義是非常重大的：一是有利于實現城市的信息化管理，通過測繪資料中不同的等級控制點坐標地形圖以及各種比例尺，可以得到城市的詳細信息，從而為城市的信息化管理提供了基礎保障；二是能夠為城市地理方位信息的繪制提供技術支持，GPS技術和RS技術的發展加快了空間信息的處理和更新速度，使得人們能夠對空間進行快速準確定位，為相關地形圖的繪制提供完善的測繪資料。

2 現代測繪技術在水利工程中的應用

以某水利工程工程的建設和管理為例，對現代測繪技術的應用情況進行分析。該水利工程兼具了防洪、灌溉、發電、養殖、水運等功能，屬于大型綜合性工程，是當地經濟建設中一個非常重要的工程項目，設計庫容量達到1.31億m3，正常蓄水位達到360m，壩體最大高度為58m，長為312m，主要建筑物包括大壩、導流洞、發電引水系統、廠房以及溢洪道等。由于水利工程自身的規模巨大，占地面積較廣，加上大部分處于環境惡劣的山林地區，地質測量的難度巨大。在這種情況下，應用現代測繪技術降低外業測量的工作量和難度，提升測繪結果的準確性與可靠性就顯得尤其重要。

2.1 控制測量

通常情況下，水利工程建設從各個方面進行考慮，在選址過程中都是選擇地形地質相對復雜的山林地區，以減少人為活動的影響，保證水利工程的穩定可靠運行。而在這些區域，不僅地表植被眾多、通視條件差，而且國家控制點極少，如果利用傳統的光學儀器進行控制測量，工程量和難度都非常大。而利用GPS技術能夠有效對上述問題進行解決，在不受通視條件、地形條件、氣候條件、時間條件等的影響下，實現快速、準確的控制測量和相應的定位工作，減少甚至摒棄對于像控點的需求，降低測量工作的難度和工作量，提升測量的工作效率。

2.2 地形圖勘測

傳統測量模式中，地形圖的勘測主要包括了外業測量和內業分析，由專業測量人員攜帶測量設備進行野外實地測量，然后利用采集到的數據進行內業成圖。在地形圖勘測中，比較常用的技術包括了RS技術和三維激光掃描技術，其中RS技術能夠得到可靠的遙感圖片，已經逐漸發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劃，并結合像片判讀，對水利工程所處流域的地形地貌、地質水文、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，做好庫區搬遷工作，保證周邊居民的生命財產安全。三維激光掃描技術在水利工程中能夠實現對于斜坡穩定性以及高陡邊坡地質的測量工作，在具體應用中，需要首先對水利工程的測區環境進行考察，獲得完整的區域數據信息，以小型測站為基礎，對標靶和掃描儀的位置進行確認，針對特殊區域進行拍照，提供給后期圖形編輯處理。應該采用決定方式對每一個標靶的坐標進行精密測量，并轉換為統一的坐標系，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。

2.3 庫容計算

水庫庫容的計算是水利工程建設的關鍵環節，也是測繪工作的一部分。在傳統測繪模式中，受技術條件的影響，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。而利用現代測繪技術中的數字地形圖，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，同時方便實現水庫的自動化管理。

2.4 點位測設

點位的測設可以說是水利工程施工測量的基本目標之一，主要是結合已知的坐標、高程、長度和角度等數據，對點位進行測量和設置，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，由于工程規模巨大，為了保證施工效果，需要在整個施工區域內布設相應的施工控制網，利用網內的控制點進行施工放樣工作。GPS技術的應用能夠極大地減少施工控制網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的過程中，可以在包含設計建筑的數字地形圖中，直接獲得設計點的三維坐標，將其輸入到全站儀中，配合棱鏡移動，就能夠實現對于設計點的準確放樣；如果條件允許，也可以采用移動動態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節，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量。

2.5 變形監測

對水利工程建筑進行相應的變形監測，是保障工程安全穩定運行的重要前提，能夠及時發現工程在使用過程中出現的各種問題，并及時對其進行分析和處理。與傳統變形監測方式相比，利用GPS設備代替經緯儀所進行的變形監測，能夠對監測基準點的選點條件進行改善，減少地形以及通視條件的約束，布點方式更加靈活；GPS設備自身的特點使得其可以在任何時間進行監測工作，不會受到氣候因素、時間因素等的影響，同時其自身的高精度定位功能完全能夠滿足大壩變形監測對于精度的要求。不僅如此，GPS設備觀測得到的數據可以在經系統自動處理后，對于原始數據直接給出大壩的水平以及垂直位移的變形數據，不需要進行人工對比計算，在簡化工作流程的同時，也方便了管理人員對于大壩變形原因的分析和處理，在確保水利工程安全穩定運行方面發揮著重要作用。

2.6 資源管理

在當前的技術條件下，GIS技術是水利資源管理的有效平臺，RS技術則是水資源監測的重要手段，在這兩種技術的相互配合下，能夠為水利工程的管理提供客觀真實的數據信息，在水利工程選址、規劃、設計以及施工的各個環節都發揮著非常關鍵的作用。另外，水利主管部門還可以利用GIS技術，繪制相應的流域水系分布，構建相應的數據庫，通過對各種數據信息的收集、整理和分析，得到詳細全面的水資源信息，在此基礎上，可以實現對于水資源的合理利用。

3 結語

總而言之，在水利工程建設中，應用現代測繪技術能夠顯著地提升測繪工作的效率和質量，獲得更加準確全面的數據信息，為水利工程的設計和施工管理奠定良好的基礎，切實保證水利工程的整體質量和穩定運行。

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作者簡介：黃波（1980-），男，江西宜春人，江西省贛西土木工程勘測設計院工程師，研究方向：測繪工程。

（責任編輯：蔣建華）