水利工程測量中新技術的應用

中國水電建設集團十五工程局第二工程公司 貴州畢節市 551700）

摘要：作為水利工程的基礎性工作，水利工程測量就成為重中之重，是為水利工程建設服務的專門測量。本文首先說明了水利工程測量的主要工作，然后分析了水利工程中傳統測量技術的不足之處，最后詳細闡述了水利工程測量中新技術的應用。

關鍵詞：水利工程；測量；GPS技術；數字化技術

一、水利工程測量的主要工作

水利工程主要項目有土方開挖、壩體堆石、土工布、漿砌石工程、混凝土工程等。對于大壩施工測量主要分為以下幾個階段：大壩軸線的定位與測設，壩身平面控制測量，壩身高程控制測量，壩身的細部放樣測量和溢洪道測設等內容。以下將針對水利工程各道工序施工實施中，施工測量的具體實施措施而展開探討。對于水利工程中標后，立即組織測量人員，在工程施工實施前，首先按監理單位以書面形式提供的平面控制網點和高程控制網點，建立工程施工使用的平面控制網和高程控制網。

水利工程開工前，對監理單位提供的控制點進行復測，并且布設施工控制網，包括平面控制網及高程控制網，其測量等級、精度必須滿足《水利水電工程施工測量規范》規定，并且定期對其布設的施工控制網進行核查。施工過程中的跟蹤測量。工程施工從進場后的土方開挖開始，土石混合料、壩體堆石都必須跟蹤測量，主要包括：土方開挖軸線、邊坡及高程放樣；水工建筑物位置、外觀尺寸、高程放樣；預埋件尺寸、高程放樣；土方回填高程放樣等。竣工驗收測量。工程竣工前應對施工建筑物（包括隱蔽工程覆蓋前）進行測設建筑物位置和標高。對工程預埋觀測設施測量，得出精確數據，報送監理單位，并經監工程師審批后備案。

二、水利工程中傳統測量方法的不足之處

在水利工程中，河道測量是常規測量的對象，涉及測量及描述水下泥表面及相鄰地帶的物理特性的應用科學。一直以來，河道水文測量我們一般都采用的是：六分儀、經緯儀、水準儀測定，所涉及的傳統方法和設備測量周期長、精度差，而且從測量人員來看勞動強度大、耗費大，不能滿足實際檢測和工作的需要。往往河道主流變化分析主要是反映河勢情況。通常包括對河道平面形態變化、河道

縱剖面變化及深泓線變化情況的分析等。因此在對于河道平面形態變化、河道縱剖面變化及深泓線變化的測量，傳統方法顯得束手無策，再加之由于實際地形的變化錯綜復雜，河床參差不齊，所以傳統方法計算的沖淤量無法準確反映河道的沖淤變化情況。

三、水利工程測量中新技術的應用

（一）GPS 高程測量技術的應用

1、GPS 高程測量技術簡介

GPS 高程測量技術指的是將全球定位系統應用到測定地面點的大地高當中，直接或間接將地面點的大地高進行確定。這種方法因其精度極高且效率非常高，而逐漸得到廣泛應用。在利用這一方法進行測量時，需要明確相應的數值、測算方法及步驟。

（1）大地高指的是地面點沿著橢球法線到橢球面的距離，而正常高指的是地面點到似大地水準面的距離，大地水準面基本上與似大地水準面是相近的，地面點的正常高也是確定的，大地高與正常高之差即為高程異常。

（2）在進行 GPS 高程測量技術應用時，需要先進行高程轉換，而高程轉換需要首先將大地高與正常高之間的差值求出來，進而進行兩個高值之間的轉換。

（3）在使用 GPS 高程測量技術進行水利工程測量的過程中，為了達到較好的效果，則需要用恰當的方法使浪費掉的高程信息達到需求。

（4）GPS 高程測量較容易受到外界因素的影響，因此，需要不斷的加以完善，來保障其準確性及實用性。

2、GPS 高程測量技術在水利工程測量應用中的現狀

GPS 因其全天候、精準性、連續性、經濟性等優點被應用于水利工程測量中。而在水利工程測量中，GPS 主要在相對測量定位中應用，用 L1 及 L2 載波相位來實現高精度測量。這種測量方式主要是利用載波相位測量局域差分，通過差分法將接收機之間的一次差求出，再在衛星觀測歷元及接收機之間進行二次差的計算，進而用兩次求得的差，進行待定基線長度的計算。而后，要進行關鍵技術的確定，作業模式一般根據算法模型來確定，分為 RTK、快速靜態及靜態幾個模式。其中靜態作業模式高精度測量的應用范圍相對較大，這種作業模式一般應用在大壩的變形測量及國家大地測量等測量當中；快讀靜態測量的作業效率非常高，并且精度能夠達到厘米級，因此這種測量方式在水利工程測量中被廣為推崇。RTK 作業模式具有快速性及實時性的特點，并且精度也能夠達到厘米級，一般被應用于數據采集及工程放樣當中。在當前 GPS 在水利工程測量的應用當中，并沒有充分發揮其優勢，還需要進一步的利用及完善。

3、GPS 高程測量技術在水利工程測量中應用需注意的問題

GPS 高程測量技術在水利工程測量應用中還存在很多問題：

（1）幾何水準法是水利工程測量中常用的測量方法，但這一測量方法的作業效率非常低，因此，GPS 高程測量的科學性研究尤為重要，是保障水利工程測量精準性的基礎。

（2）GPS 在軌衛星數據有限性的特點，在對空視線受阻的狀況下，不能夠有效的保障水利工程的正常結算，勢必會影響到定位的精確性。

（3）GPS 高程測量在水利工程測量的應用中需要解決相關的問題。一方面，GPS 高程測量所獲得的僅僅是大地高，而水準測量需要正常高的數值，因此，確定似大地水準面對高程測量來說非常關鍵；另一方面，似大地水準面在確定時，需要運用測區及其周邊的數學高程模型、重力場模型、大地水準模型等，并運用

中立法技術來進行重力似大地水準面的計算；進而用平面似合的方式來進行重力似大地水準面糾正參數的計算；最終用糾正參數對似大地水準面的精度分析及糾正計算。

（二）數字化測量技術的應用

1、數字化技術的特點

與傳統的技術相比，數字化技術具有鮮明的特點，首先就是快速處理問題，通過電子設備的使用將數學中的二進制和電路通、斷兩種狀態相聯系，硬件設備就可以進行計算，與人腦的計算相比，電子設備的效率明顯要高很多，然后將現實問題建立相應的數學模型，輸入到電子設備中就可以通過計算來解決。現在廣泛的使用的計算機軟件就是采用了這樣數字化的原理，甚至一些專家提出了任何問題都可以數字化的理念，由此可以看出未來發展的方向，數字化無疑占有重要的位置。在實際的工業生產和工程測量中，數字化技術都具有廣泛的應用。如在實際的工程測量中，采用數字化技術，很多問題都可以交給設備來處理，人們只需要將相應的設備放到指定的位置即可，然后等待設備測量的結果，尤其是近些年便攜設備的使用，一個人就可以進行操作，極大地提高了測量的效率。

2.在水利工程測量中的應用

（1）數字化設備的使用

近些年以數字化技術為基礎逐漸地興起了自動化技術，最大程度地減少人為的作用，這樣不但能夠提高工作的效率，同時也可以減少人為因素支出的成本。在水利工程測量中，同樣可以采用這樣的設備，傳統的水利工程測量都是利用測量工具，得到初步的參數，然后還需要進行相應的計算才能夠獲得想要的結果。如果采用數字化設備就可以節省這個計算的步驟，通過安裝相應的程序，測量設備可以直接給出想要的結果，這樣在測量結果出來的第一時間，人們就可以看到直觀的數據，從而了解附近水域的情況。對于實際的水利工程測量來說，這些數字化設備的使用，無疑可以提高測量的效率，同時能夠極大地提高測量的精度。

（2）同時測量多個區域

傳統的水利工程測量中，一次只能測量一個區域，要想同時測量多個區域，只能增加相應的測量人員，而且在得出測量結果后，通過相應的統計分析后才能夠知道具體的結果。如果能夠采用數字化技術利，用先進的網絡技術，將整個區域內的數字化設備連接起來，然后設立一個中央服務器，這樣就可以將不同區域的測量結果及時地傳輸到中央服務器上，然后服務器進行統計分析工作。這樣就可以同時測量多個區域，其中任何一個地方出現了問題都可以及時地發現，而且系統運作起來比較方便，只需要在安裝的時候，人們將設備放到指定的地點，然后定期地進行維護和檢測即可，不需要過多的測量人員，所有的測量和計算工作都交給設備來完成，這樣測量和計算的效率都將會得到極大的提升。在水域出現問題時，系統能夠直觀地反映出來，結合最新的人工智能技術，系統還可以在多個區域測量結果的基礎上對水域未來的情況進行簡單的預測，方便人們對水患進行預防。

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