基于CATIA二次開發(fā)的水電站平面監(jiān)測控制網(wǎng)三維設(shè)計

孫　璇，　何　濤，　李　菁

(中國電建集團成都勘測設(shè)計研究院有限公司，四川 成都　610072)

基于CATIA二次開發(fā)的水電站平面監(jiān)測控制網(wǎng)三維設(shè)計

孫璇，何濤，李菁

(中國電建集團成都勘測設(shè)計研究院有限公司，四川 成都610072)

摘要：以某水電站平面監(jiān)測控制網(wǎng)設(shè)計為例，著重介紹了利用CATIA二次開發(fā)的監(jiān)測模塊進行大型水電站平面監(jiān)測控制網(wǎng)三維設(shè)計的方法和其所具有的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：CATIA；二次開發(fā)；平面監(jiān)測控制網(wǎng)；設(shè)計

1概述

變形監(jiān)測系統(tǒng)基準(zhǔn)的建立是監(jiān)測工作首先需要解決的問題。在水電站變形監(jiān)測布設(shè)中的多種監(jiān)測儀器和監(jiān)測系統(tǒng)只有將其納入統(tǒng)一的基準(zhǔn)中，才能進一步發(fā)揮其互相檢核、互相補充的作用。大型水電站工程一般通過布設(shè)平面監(jiān)測控制網(wǎng)來建立統(tǒng)一、穩(wěn)定的基準(zhǔn)。

在具體建網(wǎng)過程中，由于需要滿足大型樞紐建筑物整體覆蓋的要求并受到地形、地質(zhì)條件的制約，網(wǎng)形布置往往受到很大的限制。通常，平面監(jiān)測控制網(wǎng)設(shè)計需要通過圖上選點——現(xiàn)場踏勘——測量坐標(biāo)——內(nèi)業(yè)計算的過程才能最終確定布置方案。但由于大型水電站多處于深山峽谷區(qū)，控制網(wǎng)網(wǎng)形只能沿河谷狹長布置且同岸的通視條件一般較差，交通極為不便，從而導(dǎo)致現(xiàn)場初次選定的點位經(jīng)常在內(nèi)業(yè)計算中發(fā)現(xiàn)其不能達到精度要求，需要重新進行選點計算。這種現(xiàn)狀造成控制網(wǎng)設(shè)計的難度大且容易漏掉最優(yōu)方案。

基于CATIA二次開發(fā)的監(jiān)測模塊進行水電站平面監(jiān)測控制網(wǎng)三維設(shè)計是一種全新的設(shè)計工作方法，該方法根據(jù)平面監(jiān)測控制網(wǎng)的傳統(tǒng)設(shè)計流程，以CATIA設(shè)計平臺為基礎(chǔ)，通過二次開發(fā)的監(jiān)測模塊，實現(xiàn)三維環(huán)境下平面監(jiān)測控制網(wǎng)點的快速布置及坐標(biāo)提取、測點間通視檢查、平差計算及成果輸出等功能。筆者以某水電站平面監(jiān)測控制網(wǎng)設(shè)計為例，著重介紹了利用CATIA二次開發(fā)的監(jiān)測模塊進行大型水電站平面監(jiān)測控制網(wǎng)三維設(shè)計的方法和其所具有的優(yōu)勢。

2平面監(jiān)測控制網(wǎng)三維設(shè)計過程

2.1三維選點

由于大型水電站控制網(wǎng)精度要求高，但因其壩址區(qū)的通視條件和交通條件往往較差，從而造成傳統(tǒng)控制網(wǎng)設(shè)計選點十分困難，設(shè)計人員往往需要在沒有道路的情況下攀爬到擬選點位上判斷該點與其它點的通視情況。而三維選點的實現(xiàn)可以幫助設(shè)計人員克服二維設(shè)計中的局限性，進而減少了傳統(tǒng)控制網(wǎng)設(shè)計必須現(xiàn)場選點并由儀器觀測所選點位坐標(biāo)的工作量，提高了設(shè)計效率。

其具體操作方法為：在已有水電站壩址區(qū)三維可視化地形模型和大壩輪廓模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)工程需要并結(jié)合地形條件初步選擇合適的點位。打開定位界面后，在模型曲面上點擊所選點位，可對該點命名并由系統(tǒng)記錄該點的模型坐標(biāo)系坐標(biāo)，將該坐標(biāo)通過模型的轉(zhuǎn)換參數(shù)可轉(zhuǎn)換到工程坐標(biāo)系上。

2.2對監(jiān)測點進行通視檢查

利用CATIA二次開發(fā)的監(jiān)測模塊進行通視檢查，可以避免人眼在模型上判斷通視可能產(chǎn)生的錯漏，其為計算機輔助設(shè)計具有的獨特優(yōu)勢，可以增強設(shè)計過程的精準(zhǔn)程度，提高設(shè)計質(zhì)量。其具體操作方法為：

打開通視檢查界面后，選取需要通視的任意兩個測點，由計算機通過算法自動檢查兩點間是否通視。如果發(fā)現(xiàn)兩點之間不能通視，可調(diào)整點位后重新進行通視檢查，系統(tǒng)會自動記錄調(diào)整后的坐標(biāo)。

2.3平差計算

通視檢查完成后，即可在CATIA環(huán)境中直接調(diào)用計算程序和已選點位坐標(biāo)進行平差計算。打開水平計算界面后，設(shè)置計算參數(shù)，由程序自動進行計算后輸出計算結(jié)果和誤差橢圓并形成報表，從而實現(xiàn)了從選點到計算的一站式設(shè)計，減少了傳統(tǒng)控制網(wǎng)平差計算必須手工錄入點位坐標(biāo)的工作量，避免了差錯的產(chǎn)生，其水平計算界面見圖1。某工程以TN05為已知點，TN05——TN06為已知方向進行計算，所得結(jié)果與直接采用建策AutoMeas+DAM6.0自動測量系統(tǒng)計算的成果完全一致。

2.4優(yōu)化設(shè)計

圖1　水平計算界面示意圖

受益于三維模型的直觀可視化和坐標(biāo)讀取的便捷，可在地形模型上初選多種控制網(wǎng)布置方案并進行通視檢查和平差計算，從中選取精度最高、費用最省的設(shè)計方案，完成優(yōu)化設(shè)計。

3結(jié)語

在已有壩址區(qū)三維地形圖的基礎(chǔ)上，通過CATIA二次開發(fā)實現(xiàn)三維環(huán)境下平面監(jiān)測控制網(wǎng)的布置、通視檢查、優(yōu)化設(shè)計及報表輸出等功能，可以避免傳統(tǒng)控制網(wǎng)設(shè)計中必須進行的現(xiàn)場選點——放樣坐標(biāo)——內(nèi)業(yè)計算——再現(xiàn)場調(diào)整的繁瑣的設(shè)計工作，從而幫助設(shè)計人員克服二維設(shè)計中的局限性，增強設(shè)計過程的精準(zhǔn)程度，進而提高設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量。

收稿日期:2015-12-12

中圖分類號:TV7;TV522;TV222

文獻標(biāo)識碼:B

文章編號:1001-2184(2016)03-0071-02

作者簡介:

孫璇(1982-)，女，四川成都人，工程師，學(xué)士，注冊測繪師，從事水電站變形監(jiān)測設(shè)計工作；

何濤(1979-)，男，吉林梅河口人，工程師，學(xué)士，從事水電站變形監(jiān)測設(shè)計工作；

李菁(1984-)，女，四川成都人，工程師，從事水電站變形監(jiān)測設(shè)計工作.

(責(zé)任編輯：李燕輝)

美姑河柳洪水電站汛前泄洪閘底板修復(fù)工作順利完成

美姑河位于涼山彝族自治州美姑縣境內(nèi)，流域面積3 183 km2，汛期以“多泥沙”、來水“暴漲暴落”為特點。柳洪水電站為美姑河流域規(guī)劃“一庫五級”梯級水電站中的第四級，最大壩高36.5 m，設(shè)計水頭358 m,系“低閘、高水頭”引水式水電站。柳洪水電站自2007年投產(chǎn)以來，大壩三孔泄洪閘底板實現(xiàn)了八個安全度汛期。經(jīng)巡視檢查，三孔泄洪閘底板護坦連接段高強抗沖磨混凝土經(jīng)歷多年汛期推移質(zhì)沖擊磨損后，護坦連接段混凝土保護層均不同程度損壞，3#泄洪閘護坦連接段部分鋼筋外露。經(jīng)公司研究決定，安排在2015～2016年度枯水期進行修復(fù)。針對柳洪水電站所處的美姑河度汛期來水特點，通過分析比較，最終確定選用由中國水利水電科學(xué)研究院提供的修復(fù)方案，即首先清理破損的混凝土，恢復(fù)鋼筋；再用高彈性抗沖磨砂漿填平；然后全斷面涂刷抗沖磨型SK手刮聚脲。經(jīng)過公司認真組織實施，已于2016年4月3日完成了柳洪水電站三孔泄洪閘底板護坦連接段混凝土修復(fù)工作，為2016年電站安全度汛創(chuàng)造了有利條件。

(四川美姑河水電開發(fā)有限公司孫祥)