1、1现代测绘技术在水利工程中的应用摘要：测量工作贯穿于水利工程勘测、设计、施工、运行整个过程, 对水利工程建设和管理有着十分重要的作用. 现行的水利工程测量工作一般使用水准仪、经纬仪、平板仪和全站仪等仪器进行测绘, 或是使用航测仪器进行航测成图, 其成果一般都以图件的形式提交和使用, 存在着工作量大、外业辛苦、成图时间长、精度不高、难以提供及时的测绘保障等问题。本文分析了现代测量仪器的发展现状，探讨了现代测绘技术在水利工程中的应用。 关键词：测绘技术水利工程应用 中图分类号： TV 文献标识码： A 文章编号： 测绘工作一直是各种工程的先行兵，因而测绘工作的成败，测绘成果的准确性有着举足轻重的地
2、位。因为一项水利工程从立项到可行性研究再到初步设计直至最后的施工都离不开测绘的支持。因此，测绘工作的效率、精度，以及反实地情况的准确度在工程中起着关键性的作用，甚至可以说决定着一项工程的未来，因而先进的测绘仪器、测绘技术和测绘方法也就必须在工作中得到应用。 一、现代测量仪器的发展现状 现代测量仪器正向着自动化、数字化方向发展，大有淘汰传统的光学测量仪器（水准仪、经纬仪、平板仪）的趋势。目前各厂家推出的新型全站仪大都有以下新功能：自动调焦照准目标、短距离（200m 以内）2无棱镜合作测距、测量软件机内操作、大容量测量数据存储（5000 个点以上）和操作菜单化（中文菜单提示）等。目前还出现了“自动
3、目标识别全站仪” ，可以自动跟踪反射器并实时得到三维坐标，通过软件和设计值比较，控制施工过程。大面积的一级控制测量早已使用 GPS 全球定位系统。目前，用于控制测量的静态 GPS 接收机已实现天线、接收机和电源一体化，重量仅 1KG 左右，操作完全自动化。用于图根控制测量和采集数据的实时动态 GPS（PTK 载波相位差分）接收机，可以瞬时获得地面点的厘米级坐标。另外，它还可以在 3050KM 范围内按坐标进行施工放样。将全站仪和 GPS 集成一体，就出现了“超站仪” 。它改变了工程测量以外的作业模式，实现控制测量、碎部测量和施工放样的一体化和无缝衔接作业。三维激光影像扫描仪可以快速、精确和可靠
4、地获得被识别物体三维空间数据，在桥梁变形、水坝监测及建模、土石滑坡监控、开挖容量测量、城市数字化测量等方面非常有用。 二、现代测绘技术在水利工程中的应用 “三 S”技术集成为水资源普查、流域规划提供科学依据 水资源普查、流域规划是水利建设的前提. 水利建设者和决策者必须对当地水资源进行全面分析, 掌握其开发利用情况和利用现状. “三S”技术集成能建立流域地表的时空模型, 它不仅提供流域地表及其环境的几何信息, 且能给出空间位置, 根据需要建立水利建设地理信息系统, 对水利建设所需的各种数据进行系统的输入、分析和处理, 从而得到当地水资源的详尽资料. 在此基础上建设者和决策者可进行较为科学的、更
5、具有指导意义的流域规划。 3遥感技术在水利工程勘测中的应用 利用遥感像片已成为编制和订正小比例尺地形图、像片图和专用图的重要手段. 这些小比例尺地形图, 专用图可直接进行水利工程的流域规划. 根据象片判读进一步研究流域的地形特点、地质构造, 以选择合适的坝址, 确定水库淹没、浸润和坍塌范围, 以及库区搬迁、淹没损失和经济赔偿等, 即便在无人烟的地方, 遥感像片也能提供信息. 上述工作可在内业由人工和计算机完成. 由此可见, 利用遥感技术可明显减少野外工作量, 提高成图速度, 缩短成图时间。 利用 GPS 进行水利工程控制测量 水利工程一般选址于深山沟壑之中, 对测量来说, 地形复杂, 地表植被
6、覆盖较多, 通视条件较差, 国家控制点稀少, 光学仪器控制测量难度较大. 利用 GPS 就能较好地解决这些问题, 因为 GPS 接收机不受地形条件、气候、时间的限制和影响, 能够及时准确地完成控制测量和其它定位工作. 如果采用机载 GPS 进行航摄, 那么航测外业就能大幅度减少或者免做像控点, 减少测绘工作量, 提高效率。 利用电子平板仪测制水利工程用图 地形图的测绘是将地表面的地物( 自然的或人工的) 和地貌( 地面的高低起伏) 按一定的比例尺, 用规定的符号测绘到图上。 水利工程对所使用的地形图要求较高, 图上作业多. 为了满足水利工程用图的需要,除了使用现有的地图资料外, 每项水利工程都
7、要测制一定数量不同比例的地形图, 和控制测量一样, 地形图的测制也非常困难. 电子平板仪一般使用全站仪采集目标点数据, 便携计算机处理数据, 这4样就简化了测图过程, 具体说有这样几个特点:（1）直接测算出目标点的三维坐标, 通过传送线输给计算机处理成图, 无需读数记手薄和在图板上手工绘制;（2）全站仪有高精度、长视距等特性( 和平板仪比较) , 既减少了图根点的布设密度, 又可以方便地增补图根点; （3）电子平板仪测图不受图幅分幅限制, 利于展开测图工作, 省去了图幅拼接, 从而消除拼图误差; （4）成果即为数字地图, 便于收藏携带, 可以方便地绘出不同比例尺的地形图和其它专用图。 电子平板
8、仪由全站仪、计算机及测图软件组成, 设备投资相对较少, 效益明显, 是取代平板仪和建立数字地图的理想外业设备。 数字地图在水利工程规划设计中的应用 地形图在水利工程规划设计中的应用主要包括: 在地形图上进行工程总体规划布置, 确定水工建筑物的坐标、高程、方位和规模;在地形图上布置渠道、隧洞、管道等建筑物, 并绘制方向断面图; 在地形图上确定水库汇水面积、淹没边界线, 以便确定水库建设搬迁的范围, 以及进行水库库容计算、绘制库容曲线等。 数字地图可以从电子平板仪、全自动测图系统和经数字化设备数字化获取. 全站仪等设备采集数据, 计算机进行数据处理建立数学地面模型( 存贮地面特征点的三维坐标表示地
9、面的状态) , 并生成数字地图. 数字地图和数字地面模型的核心意义在于可以根据图上任一点的平面坐标内插来求得该点的高程, 据此可以插绘等高线、绘制断面图, 进行道路、管线、建筑物等工程的规划设计. 数字地图的计算机处理, 十分有利于水利工程规划设计的计算机辅助设计( CAD) 应用, 即编制水利工程5规划设计软件就能在数字地图上实现计算机辅助设计, 如计算库容量, 只需输入坝底高程和库中水位高程, 就能在数字地图上计算出库容量和绘制出不同水位高程的库容曲线。 GPS, 数字地图等在水利工程建设施工中的应用 水利工程建设施工测量的含义是把图纸上设计好的建筑物的高程和平面位置测设到地面上, 以便据
10、此施工, 这项工作又称施工放样. 所谓测设建筑物, 实际上是将建筑物的特征点在相应的地面上标定出来.因此大中型水利工程都要在施工区域内布设施工控制网, 以网内控制点为基础进行由整体到局部的施工放样, 使用 GPS 可以大量减少施工控制网中的中间过渡控制点.在测设水工建筑物中, 如果使用已包含有设计建筑物的数字地图, 配合全站仪, 测设某一点时只需用鼠标点定数字地图上的设计点就能得到该点的三维坐标, 然后根据全站仪上的坐标显示, 指挥棱镜移动直至坐标显示与设计点一致, 就完成了该点的放样.在操作中, 数字地图自动完成测设点数值的运算提取, 由计算机控制全站仪等仪器, 自动完成放样工作. 这样的工
11、作方式, 具有快速、准确和避免人为误差影响, 提高放样精度和效率等特点。 GPS, 数字地图等在水利工程运行管理和工程监测中的应用水利工程运行管理的工作较多, 主要包括: 水库蓄水时间、排放时间的确定; 水库蓄水量、排放水量的确定;为保证大坝安全运行而进行的定期大坝变形监测等. 在工程整个运行管理过程中, 测绘手段先进与否, 直接影响运行管理效果。 6传统的水库库容计算一般采用手工计算, 首先要在地形图上计算出各等高线与坝体围成的面积, 然后以等高距计算出容积. 这样的计算方法, 一是图上面积用求积仪或是解析法量算, 其精度受仪器和采点密度及采点精度的影响, 量算出的面积与实际相差较大; 二是
12、整体精度受地形等高距的影响; 三是工作量大, 计算时间长. 而采用数字地图, 由于数字地图可加大采集点的密度, 能提高图上面积计算的精度, 同时还可插绘等高线, 增加计算机库容的层次, 提高容积计算精度. 在大坝的变形监测中, 用 GPS 代替经纬仪 , 对监测基准点的选点条件大为改善, 用经纬仪必须保证基准点和国家控制点及观测点的通视, 而 GPS 不需要点之间的通视条件,故避免了地形条件的影响, 显得布点灵活方便. 另一方面, GPS 不受气候和时间的限制,可以随时进行观测, 在遇到突发事件( 如自然灾害) 时, 可实现实时监测. 再者 GPS 的高精度定位, 完全满足大坝监测精度要求. 观测数据的自动处理直接给出大坝水平位移和垂直位移等数值, 从而便于分析, 及时处理。 参考文献： 1 朱小军.现代测绘技术在石化工程测量中的应用与改进J. 中国石油和化工标准与质量. 2011(08) 2 刘敏,韩建敏.浅谈工程测量中新技术的应用J. 黑龙江科技信息. 2011(01)
