水電工程施工測量及變形監(jiān)測技術(shù)分析

彭 彬 中國電建集團中南勘測設(shè)計研究院有限公司，湖南 長沙 410014

水利水電工程測量是工程測量里重要的組成部分，也就是說其是專門為水利水電工程建設(shè)來服務(wù)的一門專業(yè)性非常強的學(xué)科。在實際測量中，我們可以按照工程建設(shè)的規(guī)程規(guī)范嚴(yán)格執(zhí)行。水利水電工程測量在工程建設(shè)不同時期可分為規(guī)劃設(shè)計階段的測量，施工建設(shè)階段的測量以及運營管理階段的測量，下面就對水電工程施工測量及變形監(jiān)測技術(shù)做進一步分析。

1 地形測量

我們在對水電工程施工進行測量的時候，同時也會涉及到地形方面的測量，地形測量就是指在測量中，對地形圖的測繪作業(yè)工作，簡言之就是對地球表面的物體以及地形地貌進行測繪，按照一定的比例將所測設(shè)的物體投影到水平面上，然后用統(tǒng)一規(guī)定的符號以及注記方式表示，最終繪制成為一定比例尺的地形圖。現(xiàn)階段隨著全站儀和計算機等技術(shù)的普及和應(yīng)用，在測量這方面，我們可以利用計算機技術(shù)進行數(shù)字化測圖的開發(fā)和研究，并最終繪制出數(shù)字化模型圖。利用三維數(shù)字地形的測繪技術(shù)，現(xiàn)階段已經(jīng)是數(shù)字化地形測繪技術(shù)的主流方向。現(xiàn)在的電子平板模式，還有數(shù)字測記模式以及數(shù)字?jǐn)z影測量模式是數(shù)字化測繪技術(shù)的主要三種作業(yè)模式。電子平板的模式，這種模式主要是需要應(yīng)用到全站儀，便攜機，還有地形圖繪圖軟件，而電子平板模式的作業(yè)方式有測站模式，和鏡站模式兩種。這個方法的特點就是通過模擬傳統(tǒng)的白紙測圖方法進行測繪成圖，該方法不僅有作業(yè)直觀，無需編碼的優(yōu)勢，而且在測繪中還不容易產(chǎn)生錯漏，但是便攜機的電池使用時間是非常短的，與之相對的是攜帶笨重，而且操作的穩(wěn)定性非常差，其工作的地點比較適合在平坦的地區(qū)，或者是城鎮(zhèn)地區(qū)的地形圖測繪，而不適合在環(huán)境條件非常惡劣的地方進行水利水電工程地形圖測繪工作。數(shù)字化測記模式基本上是選擇用全站儀和帶有地區(qū)編碼的地形圖內(nèi)業(yè)繪圖軟件結(jié)合野外作業(yè)現(xiàn)場繪制草圖而最終成圖的。在實際應(yīng)用中，它適合在各類的環(huán)境中用數(shù)字化測記模式進行地形圖測繪，但存在的缺點就是其作業(yè)不直觀，而且測量的點號和草圖的點號有可能會產(chǎn)生不一致的問題，很容易產(chǎn)生這一地區(qū)的物體被錯漏，由于這些客觀因素的存在，就導(dǎo)致了對現(xiàn)場繪制草圖的人員要求較高。在數(shù)字?jǐn)z影測量模式這方面，現(xiàn)在各個單位都是選用全站儀、掌上測圖系統(tǒng)以及地形圖內(nèi)業(yè)繪圖軟件。采用這種測繪方式就可以非常好的克服筆記本電腦，還有電子平板的缺點，能夠充分發(fā)揮筆記本電腦，還有電子手薄以及掌上平板的優(yōu)點，這些電子軟件不僅有可視化的界面，還有比較人性化的設(shè)計，而且其操作非常簡單、攜帶方便，最主要的優(yōu)點是對環(huán)境的適應(yīng)性非常強，所以是目前非常理想的野外測繪數(shù)據(jù)采集和成圖的工具。

2 變形監(jiān)測的技術(shù)分析

在水電工程施工測量中，為了了解大壩及其設(shè)施在施工階段及運行期間變形趨勢，分析大壩周邊邊坡穩(wěn)定性，確保大壩及其設(shè)施安全運行，必須對其定期不間斷永久監(jiān)測。變形監(jiān)測在水電工程施工測量中的地位是非常重要的，同時應(yīng)用也是非常廣泛的。變形監(jiān)測的方法也被稱為變形測量，顧名思義，就是針于對變形的物體進行測量的技術(shù)方法，通過這種變形測量的方式來確定它的空間位置，還有物體內(nèi)部的形態(tài)變化特征。在水利水電工程變形監(jiān)測領(lǐng)域中，主要有基準(zhǔn)網(wǎng)的測量，工作基點的測量，變形體的變形監(jiān)測，以及監(jiān)測資料處理，變形體的變形趨勢分析等內(nèi)容，現(xiàn)階段各個單位常用的變形監(jiān)測的方法有大地的測量法，基準(zhǔn)線的測量法以及液體靜力水準(zhǔn)的測量方法，在實踐檢驗中，其作用效果都是非常突出的，不僅測量的精度高，而且操作上也簡便，下面就以上的監(jiān)測方法進行分析探討。

2.1 大地測量的方法

大地測量的方法在實際的應(yīng)用中是變形監(jiān)測中的經(jīng)典方法，也是其及重要的方法，大地測量方法所采用的主要儀器設(shè)備有精密電子水準(zhǔn)儀和精密全站儀兩種，其測量的方法有三角測量法，幾何水準(zhǔn)測量法，還有交會測量法以及邊角測量法和三角高程測量法等。大地測量方法一般都是應(yīng)用常規(guī)的大地測量，其不僅理論方法非常成熟，而且采集的數(shù)據(jù)也非常可靠。但也存在一定缺陷，比如受地形條件影響，導(dǎo)致布網(wǎng)困難，花費人力物力較大;受環(huán)境氣候因素影響，導(dǎo)致觀測速度過慢，花費時間過長，同時在測量過程當(dāng)中測量人員野外采集數(shù)據(jù)勞動強度較大，由于存在這些不利因素導(dǎo)致了其測量的精度很容易受到影響，因此其自動化和智能化水平程度相對來說是非常低的。

2.2 基準(zhǔn)線測量的方法

基準(zhǔn)線測量方法，在水平位移變形監(jiān)測中是非常實用的一種方法，對土石壩，重力壩，還有支墩壩等這些直線形的大壩的壩體變形監(jiān)測，我們一般都是采用引張線法、真空激光準(zhǔn)直法以及垂線法來進行觀測和測量，如果大壩壩體整體長度比較短，我們就可以采用視準(zhǔn)線法，還有大氣激光準(zhǔn)直法來進行觀測。對于拱壩壩體的壩基部分，我們現(xiàn)在主要應(yīng)用的是垂線法，或者是大地測量法進行觀測和測量，而對于那些近壩區(qū)的巖體，高邊坡，滑坡體的水平位移的監(jiān)測，我們主要選擇用大地測量法，還有視準(zhǔn)線法以及垂線法來進行觀測。這就是基準(zhǔn)線測量的方法所使用的一般情況，為了在實踐中大家能熟練的應(yīng)用這些方法，所以對這方面的技術(shù)要點和關(guān)鍵環(huán)節(jié)一定要進行反復(fù)的研究和探討。

2.3 液體靜力水準(zhǔn)測量的方法

在垂直位移監(jiān)測技術(shù)中，我們實際應(yīng)用的主要有水準(zhǔn)測量技術(shù)，還有三角高程測量技術(shù)，以及液體靜力水準(zhǔn)測量技術(shù)，而現(xiàn)在發(fā)展最快的就是液體靜力水準(zhǔn)測量技術(shù)。液體靜力水準(zhǔn)測量系統(tǒng)在實踐應(yīng)用中，其特別適合應(yīng)用在對壩體廊道內(nèi)的高程觀測，還有對高程傳遞的測量，在這個過程中，其可以通過各種各樣的傳感器，對測量容器的液面高度進行有效的測量，而且還能同時獲得數(shù)十個，甚至數(shù)百個監(jiān)測點的高程數(shù)據(jù)，在實際工作中，其不僅具有精度高、可以遙測以及自動化，而且還可以移動和持續(xù)對測量的物體進行測量等優(yōu)點。同時我們還可以通過一種壓力傳感器，讓兩容器之間的高低差從過去的數(shù)厘米達到了現(xiàn)在的數(shù)米。另一個方面，我們在水下進行測量的時候，在傳統(tǒng)的水下測量中，一般的情況下我們都用經(jīng)緯儀，電磁波測距儀，還有標(biāo)尺和標(biāo)桿等工具，在定位的時候我們可以通過斷面法，或者是極坐標(biāo)法以及交會法等。在確定要測量物體的位置的時候，我們再通過測深桿和測深錘等工具，對水深的數(shù)據(jù)進行有效的采集，但是這種方法在實際的應(yīng)用中其效率非常的低，而且誤差也非常的大。近些年來，隨著我們國家衛(wèi)星定位技術(shù)的快速發(fā)展，例如說DGPS，GPSRTK，還有CORS 等系統(tǒng)，采用這先進技術(shù)和多波束測深儀的配合，現(xiàn)在已經(jīng)得到了非常廣泛的應(yīng)用。DGPS 的技術(shù)應(yīng)用原理是先通過某已知點作為基準(zhǔn)點，然后通過基準(zhǔn)點的GPS 接收機，對衛(wèi)星信號進行連續(xù)接收的工作，然后再和已知點的位置進行對比，進而可以確定測量中的當(dāng)時的誤差的偽距修正值，然后再把這些數(shù)據(jù)值進行修正處理，最后通過無線電臺對這些數(shù)據(jù)進行接收處理，用戶就可以通過接收機接收這些修正的值，進而對測量誤差來進行GPS 信號的校準(zhǔn)處理。就目前而言，GPSRTK 和CORS 系統(tǒng)的定位精度，通過實踐驗證已達到了厘米級的定位精度，這個精度單位在測量領(lǐng)域來說應(yīng)該是一個比較大的進步，經(jīng)過多年的實驗，現(xiàn)在已經(jīng)能夠做到對潮水實時無驗的測量，這個水平已經(jīng)是非常先進的了，比如說對大面積的水下地形的測量，還有一些水下的考古發(fā)掘，以及未知海域下層的測量工作時，和傳統(tǒng)測量方法相比較，可以大大的縮短工作的周期，在很大程度上減輕了勞動的強度。所以這個技術(shù)的這些優(yōu)點在以后的發(fā)展中是有著非常重要意義的。

3 總結(jié)

上文充分地對水電工程施工測量方法的分析，尤其是在變形監(jiān)測技術(shù)方面，對各種新技術(shù)的分析，大家對水電工程施工測量及變形監(jiān)測技術(shù)一定有了更深的了解，通過閱讀我們知道，未來的測量方法是依靠著先進科學(xué)技術(shù)的，所以我們在以后的應(yīng)用中，一定要多研究多探討，進而推動我們國家的水電工程施工測量及變形監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展。

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