現代測繪技術在水利工程中的應用分析

宋坤

現代測繪技術在水利工程中的應用分析

宋坤

（貴州中水建設管理股份有限公司 貴州貴陽 550000）

隨著社會經濟的快速發展，水利工程建設工程數量日益增加，其作為國家的基礎工程設施，在生產以及生活中發揮著非常大的功效，而測繪技術作為水利工程管理施工工作的前提。本文結合現代測繪技術等方面的內容，分析其在水利工程中的具體應用。

現代測繪；水利工程；水文地質；運用分析

1 引言

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。

2 現代測繪技術概述

現代化測繪技術是現代對于傳統測繪方法而言的，隨著社會不斷發展，測繪技術不僅在水利工程管理中得到運用，在其他各項工程建設中也得到更大更廣泛的推廣，可以說通過現代化測繪技術的應用極大的降低了水利工程管理的工作難度，提升了實質性工作的效率，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。現代化測繪儀器主要有超站儀和全站儀，可以在復雜的水利條件下進行測量，再通過技術手段提供數字化自動化的信息數據，其在發展過程也開始代替傳統的測量設備。就全站儀而言，在反射器的指引下，可以自動進行數據采集、跟蹤，實現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換，對于數據的記錄和相關處理也可以在內置微型計算機上進行，在數據提取上有了很大便利，通過合理有效的轉換，有助于現代測量工作隨時開展。在一級控制測量中采用的超站儀，完全可以結合于GPS技術的，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 現代測繪技術在水利工程中的應用

3.1 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。

3.2 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。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。

3.3 點位測設

點位的測設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。

3.4 變形監測

這里以GNSS技術在水利變形監測中的應用為例進行分析。GNSS技術在接收監測數據之后需要通過數據傳輸系統的軟件將數據進行處理，具體流程如圖1所示。多數的GNSS技術接收機，收集的數據是記錄在接收機的內存里，數據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據選項，之后就能將水利工程地震變形觀測數據傳輸到計算機，計算機將數據分流，生成四種數據文件。

圖1 GNSS技術數據處理流程圖

3.4.1 GNSS技術變形監測方法的選擇

①水利工程滑坡監測中點的分類。如水利工程滑坡變形監測選用的是小型的平面控制網，具有專用性、高精度的特點，主要由三個點和兩個等級的網組成，三個點包括基準點、工作基點和變形觀測點。②基準網的設計原則。a.監測網點要設立在比較穩定的地區，比如滑坡體以外的穩定地區。監測點的數量不要太多，數量控制在能夠對整個水利工程的滑坡范圍進行控制，其中對監測網圖形的強度要求高，要求其符合監測網的精度。b.監測點因為是布置在滑坡變形體上，因此，布點設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、地質分界等方面。監測點的移動要體現滑坡體的移動特點，切忌將其埋設在松散的表層上。c.可以在滑坡體的穩定地區設置水準點，將其作為高程工作的基點，實現監測系統和高程系統的統一。

3.4.2 GNSS技術變形監測網的設計

①在對GNSS技術變形監測網基準點和監測點選定后，要擬定監測方案，具體的監測方案設計如下：a.實行多臺GNSS技術接收機的同步觀測；b.在衛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技術坐標，進而將其作為變形監測網的基準，從而提升基線解算的精度。②要對監測網進行布設。監測網的布設要對滑坡形成的條件進行研究，對影響水利工程滑坡穩定的因素進行考慮。其中內部影響因素包括水利工程地區土質狀況、巖體結構和地應力等，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技術變形監測數據處理

GNSS技術變形監測數據處理是GNSS監測系統的核心，數據處理水平的高低對水利工程滑坡體穩定性能的判斷、分析以及處理具有重要意義。GNSS技術變形監測數據處理主要是對各個監測區域、監測點的原始數據進行采集處理，包括原始數據的輸入、處理、檢驗、設備故障診斷等。水利工程監測數據采集與處理流程如圖2所示。

圖2 水利工程監測數據采集與處理流程示意圖

3.5 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。

4 結束語

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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2016-9-10