水利工程中現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用

摘要：在我國(guó)存在著大量的河流湖泊，其不僅能夠?yàn)槿藗兊纳钜约肮まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供水資源，還蘊(yùn)含著取之不盡、用之不竭的能源。為了對(duì)水資源進(jìn)行保護(hù)和有效利用，大量的水利工程得以建設(shè)，在蓄水、灌溉、水運(yùn)、養(yǎng)殖、發(fā)電等方面做出了巨大的貢獻(xiàn)。文章對(duì)測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了分析，并對(duì)現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：水利工程；現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)；水資源；控制測(cè)量；地形圖勘測(cè)；庫(kù)容計(jì)算 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TV221 文章編號(hào)：1009-2374（2016）24-0039-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.24.019

可持續(xù)發(fā)展理念的深化帶動(dòng)了清潔能源的開發(fā)，水利工程項(xiàng)目也隨之快速發(fā)展。為了保證水利工程的質(zhì)量，要求做好測(cè)繪工作，而從測(cè)繪工作的效率、成本、質(zhì)量等方面綜合考慮，將現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用于水利工程領(lǐng)域，有著良好的效果，能夠在確保水利工程建設(shè)順利進(jìn)行的同時(shí)，強(qiáng)化對(duì)于自然生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，推動(dòng)社會(huì)的持續(xù)健康發(fā)展，應(yīng)該得到相關(guān)技術(shù)人員的重視。

1 現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展

測(cè)繪是指針對(duì)自然地理要素或者地表人工設(shè)施的形狀、大小、空間位置以及屬性等進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)定和表述，并對(duì)獲取的信息和數(shù)據(jù)信息處理，為工程建設(shè)或者城市規(guī)劃等提供準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)支持。

在科學(xué)技術(shù)發(fā)展的帶動(dòng)下，我國(guó)的測(cè)繪技術(shù)經(jīng)過(guò)了多個(gè)不同的發(fā)展階段，由傳統(tǒng)測(cè)繪模式到數(shù)字化測(cè)繪模式，再到現(xiàn)在的信息化測(cè)繪模式，在測(cè)繪工作的效率、質(zhì)量等方面取得了巨大的進(jìn)步。現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)可以說(shuō)是在信息化技術(shù)發(fā)展的背景下，對(duì)于傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)的一次革新，其主要技術(shù)包括了3S技術(shù)，即GPS、GIS和RS，這三種技術(shù)在測(cè)繪領(lǐng)域的應(yīng)用推動(dòng)了測(cè)繪模式的變革和發(fā)展，取得了非常顯著的成就。而在不斷的發(fā)展過(guò)程中，3S技術(shù)實(shí)現(xiàn)了融合和集成，構(gòu)建出了可靠的地球表面時(shí)空模型，不僅能夠?qū)Φ孛嫖矬w及其所處環(huán)境的幾何信息進(jìn)行明確，還可以通過(guò)相應(yīng)的定位，給出物體的精確空間位置，更能夠利用專業(yè)的平臺(tái)，進(jìn)行模型的綜合分析與處理，從而滿足使用者的各種不同需求。

另外，數(shù)字化攝影測(cè)量技術(shù)同樣是現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的重要組成部分，相比于模擬攝影測(cè)量和解析攝影測(cè)量，數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量能夠與GIS系統(tǒng)相互結(jié)合，實(shí)現(xiàn)測(cè)繪生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)字化，也能夠與GPS技術(shù)結(jié)合，在不需要地面控制點(diǎn)的情況下，實(shí)現(xiàn)航空攝像測(cè)量，將繁重勞累的外業(yè)測(cè)量工作變得更加簡(jiǎn)單輕松。

現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)發(fā)展所帶來(lái)的意義是非常重大的：一是有利于實(shí)現(xiàn)城市的信息化管理，通過(guò)測(cè)繪資料中不同的等級(jí)控制點(diǎn)坐標(biāo)地形圖以及各種比例尺，可以得到城市的詳細(xì)信息，從而為城市的信息化管理提供了基礎(chǔ)保障；二是能夠?yàn)槌鞘械乩矸轿恍畔⒌睦L制提供技術(shù)支持，GPS技術(shù)和RS技術(shù)的發(fā)展加快了空間信息的處理和更新速度，使得人們能夠?qū)臻g進(jìn)行快速準(zhǔn)確定位，為相關(guān)地形圖的繪制提供完善的測(cè)繪資料。

2 現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用

以某水利工程工程的建設(shè)和管理為例，對(duì)現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用情況進(jìn)行分析。該水利工程兼具了防洪、灌溉、發(fā)電、養(yǎng)殖、水運(yùn)等功能，屬于大型綜合性工程，是當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)建設(shè)中一個(gè)非常重要的工程項(xiàng)目，設(shè)計(jì)庫(kù)容量達(dá)到1.31億m3，正常蓄水位達(dá)到360m，壩體最大高度為58m，長(zhǎng)為312m，主要建筑物包括大壩、導(dǎo)流洞、發(fā)電引水系統(tǒng)、廠房以及溢洪道等。由于水利工程自身的規(guī)模巨大，占地面積較廣，加上大部分處于環(huán)境惡劣的山林地區(qū)，地質(zhì)測(cè)量的難度巨大。在這種情況下，應(yīng)用現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)降低外業(yè)測(cè)量的工作量和難度，提升測(cè)繪結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性就顯得尤其重要。

2.1 控制測(cè)量

通常情況下，水利工程建設(shè)從各個(gè)方面進(jìn)行考慮，在選址過(guò)程中都是選擇地形地質(zhì)相對(duì)復(fù)雜的山林地區(qū)，以減少人為活動(dòng)的影響，保證水利工程的穩(wěn)定可靠運(yùn)行。而在這些區(qū)域，不僅地表植被眾多、通視條件差，而且國(guó)家控制點(diǎn)極少，如果利用傳統(tǒng)的光學(xué)儀器進(jìn)行控制測(cè)量，工程量和難度都非常大。而利用GPS技術(shù)能夠有效對(duì)上述問題進(jìn)行解決，在不受通視條件、地形條件、氣候條件、時(shí)間條件等的影響下，實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的控制測(cè)量和相應(yīng)的定位工作，減少甚至摒棄對(duì)于像控點(diǎn)的需求，降低測(cè)量工作的難度和工作量，提升測(cè)量的工作效率。

2.2 地形圖勘測(cè)

傳統(tǒng)測(cè)量模式中，地形圖的勘測(cè)主要包括了外業(yè)測(cè)量和內(nèi)業(yè)分析，由專業(yè)測(cè)量人員攜帶測(cè)量設(shè)備進(jìn)行野外實(shí)地測(cè)量，然后利用采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)業(yè)成圖。在地形圖勘測(cè)中，比較常用的技術(shù)包括了RS技術(shù)和三維激光掃描技術(shù)，其中RS技術(shù)能夠得到可靠的遙感圖片，已經(jīng)逐漸發(fā)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(shí)利用遙感像片，還可以對(duì)水利工程進(jìn)行流域規(guī)劃，并結(jié)合像片判讀，對(duì)水利工程所處流域的地形地貌、地質(zhì)水文、地表植被等進(jìn)行深入分析和研究，從而對(duì)壩址進(jìn)行選擇，并對(duì)水庫(kù)淹沒和浸潤(rùn)的范圍進(jìn)行明確，做好庫(kù)區(qū)搬遷工作，保證周邊居民的生命財(cái)產(chǎn)安全。三維激光掃描技術(shù)在水利工程中能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于斜坡穩(wěn)定性以及高陡邊坡地質(zhì)的測(cè)量工作，在具體應(yīng)用中，需要首先對(duì)水利工程的測(cè)區(qū)環(huán)境進(jìn)行考察，獲得完整的區(qū)域數(shù)據(jù)信息，以小型測(cè)站為基礎(chǔ)，對(duì)標(biāo)靶和掃描儀的位置進(jìn)行確認(rèn)，針對(duì)特殊區(qū)域進(jìn)行拍照，提供給后期圖形編輯處理。應(yīng)該采用決定方式對(duì)每一個(gè)標(biāo)靶的坐標(biāo)進(jìn)行精密測(cè)量，并轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的坐標(biāo)系，以方便進(jìn)行處理和分析。之后，利用Cyclone軟件得到地物特征點(diǎn)，以固定格式輸出并導(dǎo)入CASS，對(duì)地物進(jìn)行繪制。

2.3 庫(kù)容計(jì)算

水庫(kù)庫(kù)容的計(jì)算是水利工程建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是測(cè)繪工作的一部分。在傳統(tǒng)測(cè)繪模式中，受技術(shù)條件的影響，水庫(kù)庫(kù)容的計(jì)算通常都是采用手工計(jì)算的方式，工作量巨大、耗時(shí)長(zhǎng)，而且可能存在人為誤差，精度難以保證。而利用現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)中的數(shù)字地形圖，通過(guò)加大采集點(diǎn)密度的方式，能夠有效提高地形圖上水庫(kù)面積計(jì)算的精度和準(zhǔn)度，同時(shí)還可以在地形圖中繪制等高線，增加水庫(kù)庫(kù)容計(jì)算的層次，進(jìn)一步提升庫(kù)容計(jì)算的精度。與傳統(tǒng)手工計(jì)算方式相比，這種方式得到的水庫(kù)庫(kù)容更加高效，也更加精準(zhǔn)，同時(shí)方便實(shí)現(xiàn)水庫(kù)的自動(dòng)化管理。

2.4 點(diǎn)位測(cè)設(shè)

點(diǎn)位的測(cè)設(shè)可以說(shuō)是水利工程施工測(cè)量的基本目標(biāo)之一，主要是結(jié)合已知的坐標(biāo)、高程、長(zhǎng)度和角度等數(shù)據(jù)，對(duì)點(diǎn)位進(jìn)行測(cè)量和設(shè)置，需要注意，施工測(cè)量對(duì)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(cè)量管理工作。在該水利工程中，由于工程規(guī)模巨大，為了保證施工效果，需要在整個(gè)施工區(qū)域內(nèi)布設(shè)相應(yīng)的施工控制網(wǎng)，利用網(wǎng)內(nèi)的控制點(diǎn)進(jìn)行施工放樣工作。GPS技術(shù)的應(yīng)用能夠極大地減少施工控制網(wǎng)對(duì)于中間過(guò)渡控制點(diǎn)的需求，從而減輕工作量。在針對(duì)水工建筑進(jìn)行點(diǎn)位測(cè)設(shè)的過(guò)程中，可以在包含設(shè)計(jì)建筑的數(shù)字地形圖中，直接獲得設(shè)計(jì)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，將其輸入到全站儀中，配合棱鏡移動(dòng)，就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于設(shè)計(jì)點(diǎn)的準(zhǔn)確放樣；如果條件允許，也可以采用移動(dòng)動(dòng)態(tài)GPS進(jìn)行直接放樣。通過(guò)這樣的形式能夠簡(jiǎn)化圖紙測(cè)量點(diǎn)位坐標(biāo)的環(huán)節(jié)，在減輕工作負(fù)擔(dān)的同時(shí)，也可以有效避免人為誤差，提升放樣的效率和質(zhì)量。

2.5 變形監(jiān)測(cè)

對(duì)水利工程建筑進(jìn)行相應(yīng)的變形監(jiān)測(cè)，是保障工程安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要前提，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)工程在使用過(guò)程中出現(xiàn)的各種問題，并及時(shí)對(duì)其進(jìn)行分析和處理。與傳統(tǒng)變形監(jiān)測(cè)方式相比，利用GPS設(shè)備代替經(jīng)緯儀所進(jìn)行的變形監(jiān)測(cè)，能夠?qū)ΡO(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)的選點(diǎn)條件進(jìn)行改善，減少地形以及通視條件的約束，布點(diǎn)方式更加靈活；GPS設(shè)備自身的特點(diǎn)使得其可以在任何時(shí)間進(jìn)行監(jiān)測(cè)工作，不會(huì)受到氣候因素、時(shí)間因素等的影響，同時(shí)其自身的高精度定位功能完全能夠滿足大壩變形監(jiān)測(cè)對(duì)于精度的要求。不僅如此，GPS設(shè)備觀測(cè)得到的數(shù)據(jù)可以在經(jīng)系統(tǒng)自動(dòng)處理后，對(duì)于原始數(shù)據(jù)直接給出大壩的水平以及垂直位移的變形數(shù)據(jù)，不需要進(jìn)行人工對(duì)比計(jì)算，在簡(jiǎn)化工作流程的同時(shí)，也方便了管理人員對(duì)于大壩變形原因的分析和處理，在確保水利工程安全穩(wěn)定運(yùn)行方面發(fā)揮著重要作用。

2.6 資源管理

在當(dāng)前的技術(shù)條件下，GIS技術(shù)是水利資源管理的有效平臺(tái)，RS技術(shù)則是水資源監(jiān)測(cè)的重要手段，在這兩種技術(shù)的相互配合下，能夠?yàn)樗こ痰墓芾硖峁┛陀^真實(shí)的數(shù)據(jù)信息，在水利工程選址、規(guī)劃、設(shè)計(jì)以及施工的各個(gè)環(huán)節(jié)都發(fā)揮著非常關(guān)鍵的作用。另外，水利主管部門還可以利用GIS技術(shù)，繪制相應(yīng)的流域水系分布，構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)對(duì)各種數(shù)據(jù)信息的收集、整理和分析，得到詳細(xì)全面的水資源信息，在此基礎(chǔ)上，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于水資源的合理利用。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在水利工程建設(shè)中，應(yīng)用現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)能夠顯著地提升測(cè)繪工作的效率和質(zhì)量，獲得更加準(zhǔn)確全面的數(shù)據(jù)信息，為水利工程的設(shè)計(jì)和施工管理奠定良好的基礎(chǔ)，切實(shí)保證水利工程的整體質(zhì)量和穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 黎晶晶，陳天照.淺析現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用[J].湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，（1）.

[2] 范思毅.現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用分析研究[J].城市道橋與防洪，2015，（12）.

[3] 謝溫祥，羅瑞明.水利工程中測(cè)繪新技術(shù)的應(yīng)用分析與探討[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012，（34）.

[4] 沈偉.水利工程中現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014，（7）.

[5] 吾斯曼·薩迪爾.現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)在水利干渠工程中的應(yīng)用[J].水利科技與經(jīng)濟(jì)，2015，（5）.

[6] 廖江濤.現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用[J].低碳世界，2016，（2）.

[7] 次仁旺堆.現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用探索

[J].經(jīng)營(yíng)管理者，2016，（6）.

作者簡(jiǎn)介：黃波（1980-），男，江西宜春人，江西省贛西土木工程勘測(cè)設(shè)計(jì)院工程師，研究方向：測(cè)繪工程。

（責(zé)任編輯：蔣建華）