探索水利水電工程測量主要應用技術

李宇昱

（廣州市宏濤水務勘測設計有限公司，廣東廣州 510405）

0 引言

水利水電工程是推動經濟發展的強大動力，其中，測量技術已在整個系統顯示出重要優勢。相關部門將順應未來發展趨勢，對以往的運行模式進行梳理，并據此發現不足，對水利工程施工測量技術進行科學、全面的分析，挖掘施工測量技術的核心。有效、高效地記錄結果測量結果，滿足節水工程實施中的各種要求，使建設進入新時代，通過切實有效的分析，提高工程的整體質量。

1 測量在水利水電工程中的重要性

在水利水電中，無論工程大小，系統的工程測量、道路測量、大尺度測繪等都是必不可少的測量技術。為了提高工程質量和施工效率，需要關注新時代測量技術和測量技術的新發展，圖1為水利水電測繪流程圖。

圖1 水利水電測繪流程

2 水利水電工程測量技術的發展

2.1 自動化

水利工程勘察時，需要收集全面、準確的勘察數據。因此，必須確保在勘測過程中可以全天實時觀察目標區域。這種工作方式使測量技術更傾向于隨時隨地開發測量數據的自動化測量、提取和分析，從而使水保護項目在測量和數據采集方面取得進一步進展。目前我國大地測量和測繪技術自動化開發最重要的進步之一是大地測量技術和3S 技術的結合。這種技術組合的主要優點是它可以更直接地測量被測設備上的數據，并避免許多煩瑣的程序。此外，在接收到信息后，可以更加自主和自動地處理信息：識別系統可以立即分析數據，傳輸合格數據并發出不合格數據的信號，促進早期發現和解決問題。此外，這兩種技術的結合可以更好地減少工作流程中人工操作帶來的誤差，提高測量數據的準確性，為水務管理項目的質量奠定良好基礎。

2.2 數字化

由于科學、技術和計算機的飛速發展，數字測量技術越來越多地應用于水保護工程的測量過程中。現代計量學的種類比較齊全，包括網絡工程、計算機工程、信息技術等，可以很好地應用于水管理中的工程測量。測量技術數字化的主要特點在于對測量的標準和要求更加嚴格。通過更精確的數字測量，可以更直觀、更精確地標記和映射待測區域。使用數字化不僅可以提高繪圖效率，還可以提高水利工程測繪質量，與傳統的測繪方法相比，數字測量方法具有很大的優勢，不僅提高了數據傳輸速率，而且縮短了測量過程所需的時間。此外，信息技術使地圖能夠縮放到一定比例，在一定程度上滿足工程測量的要求[1]。

3 測量應用技術

3.1 數字化測繪技術

現代數字測量技術在觀測和測量過程中發揮著重要作用。基于掃描矢量工具的使用，可以實現水部門大比例尺測量圖的輸入，數字信息處理高效、便捷、準確。

3.1.1 電子數字平面屏幕測繪系統

電子全站儀+筆記本電腦（例如電子平板電腦）+地形測繪軟件，包括測量站和鏡像站兩種操作模式。它提供了一份模仿傳統映射的白皮書，直觀的操作，無須編碼，記錄和映射不是一件容易的事。導致錯誤和遺漏，但便攜電池續航時間短（一般3h 左右），比較重，穩定性差，更適合平原和市區的地形測繪，但不利于環境條件極差的水利水電工程地形測繪。

3.1.2 測量和記錄方法——數字測繪系統

全站儀/GPSRTK+（電子參考+）草圖+用于內部繪制帶有目標代碼的地形圖的軟件。缺點是使用不直觀，測量點號和草圖點號可能不兼容，土壤特征容易出現錯誤和遺漏。在現場做草圖需要大量人力，但它確實有效，被用于各種數字地形環境調查和制圖。

3.1.3 便攜式數字測繪系統

電子全站儀+便攜式測圖系統（例如掌上電腦）+用于繪制地形圖的軟件。便攜式數字測繪系統克服了筆記本電腦、平板電腦的缺點，利用便攜式電腦、纖薄的電子筆、掌上電腦、可視化界面、人性化設計、操作容易、攜帶簡單、環境適應性強等優點，已成為測量和制圖收集和繪制數據的理想工具[2]。

3.1.4 數字測繪技術在水利部門勘測中的具體應用

（1）用于土方工程的起重吊裝。

（2）用于已完成的節水工程中。例如，在大陸為建筑測量歸檔文件、數據、圖表等時，數字測繪中存儲的數據可以很容易地用于實現3D 可視化和項目聯網。

（3）在項目后續中的應用。例如較大橋梁等建成后進行嚴密監測。在節水項目中，數字成像和測繪可以為人們提供連續、實時的全自動化安全監控數據，無論天氣如何，都是自動的。

3.2 地理信息技術（GIS）

它是一門匯集計算機科學、空間科學、計算機科學、地理測量學、測繪與遙感、環境科學和管理科學的新學科。它的技術優勢不僅在于它的數據處理，它結合地理數據的獲取和存儲、管理、分析、3D 可視化的表示和結果的輸出，還在于它的空間請求、預測和輔助功能。GIS 現已發展成為一門較為成熟的技術科學，在測繪、地質礦產、農業、林業和水資源管理、氣象海洋、環境監測、城市規劃和土地利用等領域發揮越來越重要的作用。利用GIS、數據庫、內外一體化測繪、掃描矢量化和全數字攝影測量技術，為專業信息系統提供及時、準確、規范、數字化的基礎空間信息，打造各類專業信息系統，實現科學化、標準化、管理化信息技術，利用GIS 技術管理調查信息，繪制一些節水工程圖。利用其強大的地理數據集成和存儲功能，收集水和食品存儲項目的數據，并系統地管理測繪結果。

3.3 GPS 測量技術

GPS（全球定位系統）廣泛應用于汽車導航、應變監測、航空航天等領域。由于其獨特性，GPS 測量技術也廣泛應用于水利工程和水電測量。通過在水電工程中使用GPS 儀表，測量不再受地形等條件的影響，通過控制觀測方法和測量方案的類型，減少傳統測量中轉移和過渡點的測量工作。使控制點更加靈活，控制測量不受時間、天氣等自然條件的影響。GPS 相對定位結果必須滿足以下要求：

（1）數據點的最小仰角必須為20°。

（2）全網基線解、觀測段或基線解中臺站位置的固定（絕對）坐標應參照衛星軌道坐標系。這些坐標所需的精度必須至少為2.5。

（3）處理時必須考慮天線的相位中心以及站高偏差的水下和垂直分量。

（4）解中去除的相位對齊觀測數（不包括異步仰角觀測影響的值），二類點和二類點必須超過10%。

（5）基本解中剩余距離的標準差，第二層點不小于20mm，第三層和第四層點不大于30mm，第五層點不大于50mm。

（6）重復基線測量差應小于接收機標稱精度的2～8 倍。GPS 測量技術的優勢在中小型水利水電工程中尤為明顯，通過使用高精度GPS 功能，測量可以節省大量人員，減少工時和勞動強度。例如，在排水工程中，特別是在長距離的排水工程中，明渠排水對地形具有高度破壞性，并且極大地取決于地形條件。如果使用傳統的測量方法，人工和時間成本非常高。但是當在項目提案以及設計和施工階段使用GPS 計量時，它可以克服這些項目面臨的地形、交通條件和其他因素，節省并顯著減少許多手動控制，或者即使省略中間測量交叉點也節省了大量時間。更重要的是，GPS 測量獲得的數據精度非常高，這使未來項目的建設更加容易[3]。

3.4 遙感技術（RS）

3.4.1 遙感技術概述

遙感技術是一種遠距離探測和探測目標反射的電磁波、可見光、紅外線或自然輻射的技術。遙感圖像具有視野大、資源多、視角深等特點。它們可以看到大面積并充分反映情況。憑借大面積同步觀測、數據的及時性、完整性和可比性以及經濟性等優點，迅速走紅。高分辨率多光譜航空影像和遙感衛星對于地球觀測和基本地理信息變得必不可少。借助遙感影像可以獲得各種中小地形圖，是一種非常方便的方法和能力，可以快速更新地形底圖、地籍圖和各種大、中、小型地形圖。

3.4.2 遙感技術的使用

遙感技術可以遠程跟蹤與洪澇有關的災害，可實時監測江河湖泊水位，實時監測洪泛區。進行洪水預報，以獲取準確的信息，以減少和減輕災害風險。目前，我國已經建立了黃河下游洪水預警信息系統等自然災害預報系統，例如水生環境監測。利用紅外航拍圖像確定火力發電廠排水建筑物外水溫和空間分布、海洋油污程度和油膜厚度，以及利用TM 圖像識別水體，所有生物體都是遙感技術的實際應用。在河口、河流、水庫淤泥及淤泥調查中，遙感監測可以動態跟蹤河床和河口的變化，跟蹤河勢變化對于防洪和航運具有重要意義。

4 結語

加強水利水電領域方法和研究方法現代化，積極推廣大地測繪新技術應用，加快“3S”一體化技術研究，推動傳統人工大地測量向發展方向發展的電子化、數字化和自動化發展，促進技術類型向技術服務的轉變有助于水資源管理和水電勘探的合理快速發展。