论水利水电工程测量技术发展

2013-04-10王建

河南科技 2013年5期

王建

（重庆同望水利水电工程设计有限公司，四川重庆 401147）

测量技术在水利水电工程中扮演着非常重要的角色。随着现代科技技术的日益快速发展，水利水电工程测量技术发展势头强劲，为国民经济建设做出了重大贡献。了解以及掌握目前水利水电工程常见的测量技术的发展概况具有很大的意义，这有益于革新国内水利水电工程测量的方法，进一步拓宽我国水利水电工程的服务范围，促进我国水利水电工程质量不断上新台阶。

1 控制测量技术

控制测量与水利水电工程测量各项工作密不可分。传统的控制测量模式已经难以满足水利水电工程建设与发展的需要。为此，有必要更新控制测量模式。可喜的是，近几年来，现代控制测量技术在水利水电领域如雨后春笋般，不断涌现。如今，控制测量技术逐渐呈现出“以GPS等现代测量技术为主、传统的测绘技术为辅”的模式[1]，这种模式具有测量迅速、工作效率高、测量精度高等特征。

在水利水电这个领域控制测量具有2个类型：测图控制网与专用控制网。这2个类型中又有平面控制与高程控制。平面控制网过去是采用三角锁网，最近几年来已经逐渐发展成为三边网与边角网以及多种网混合组成的混合网。GPS目前在我国已经应用比较广泛，已经运用在大区域范围的测图控制网中。在水利水电领域专用的平面控制网如今是采用边角同测网，不过当前有的部分工程会运用GPS进行布置首级网抑或设置成GPS混合网。高程控制网所使用的测量仪器发展很快，在市场上可见到自动式、数字式的水准仪，这些仪器可以自动读数、自动纪录以及自动观测。作业方式也显现出多样化，以前是单一的几何水准，现在发展至三角高程以及GPS拟合水准等一系列作业方式[2]。

2 数字地形测绘技术

随着计算机技术在国内越来越普及，数字地形测绘技术应用而生。这些方式一方面可以实现自动测绘成图，也可对GIS前端所收集的数据进行更新。数字地形测绘技术一般具有以下3种系统：一是电子平板数字测图的系统。这个系统一般由全站仪、电子平板以及绘图软件等组成[3]。这个系统的主要特点是可以模拟传统的白纸进行成图，不需要编制代码进行作业，也不容易出现纰漏。不过，电子平板所使用的电池之使用寿命不长，一般只有3个小时，稳定性也比较差。由于这个系统的体积比较笨重，为此仅比较适于一些平坦的地区进行地形的测图，对于一些自然环境非常不好的水利水电工程之地形图的测绘则不适宜。二是测记法数字测图的系统。这个系统一般由全站仪、电子手薄、草图、绘图软件（带有地物编码的地形图）等部分组成。这个系统的缺点为测量作业不够直观，需要测量的点号跟草图的点号有可能不一样，容易出现地物的纰漏，同时要求现场绘图工作人员的专业水平比较高。三是掌上数字测图的系统。这个系统是由全站仪、掌上电脑以及绘图软件。本系统所采用的掌上电脑，有效克服了电子平板之缺点，充分发挥出了电子手薄与掌上平板之固有的优点，可以进行可视化界面操作，并且操作比较简单、携带也比较方便，可以适应各种环境。鉴于此，这个系统是当前使用比较广，在野外测绘效果理想的数据采集与及成图的工具。

3 变形监测技术

变形监测技术一般可以分为外部变形监测以及内部变形监测等2个部分，常见的水利水电工程外部变形监测技术有下面3种[4]：一是大地测量法。这种方法是一种经典的方法。这个方法测量理论与测量方法比较成熟，所测的数据比较可靠，所测的费用也低，不过观测的时间比较长，测量劳动的强度比较高，测量精度跟观测条件的关系比较大。观测条件不好，则测量精度不高。测量数据的处理方式难以实现自动化或智能化操作，需要人工操作。二是基准线测量法。基准线测量法属于变形监侧（水平位移）之比较常见的方法。目前对近坝区岩体、高边坡以及滑坡体水平位移进行监测的方法主要是运用大地测量法、视准线法以及垂线法。三是液体静力水准测量法。当前，这种方法在国内发展很快。液体静力水准测量系统比较适用于坝体廊道内高程观测以及高程的传递，它是运用不同类型的传感器来对容器之液面高度进行测量。实践表明，它可以在同一时间获取非常多的监测点，有时数十个、有时数百个的监测点之高程。精度高、自动化程度高、可以持续进行测量已经在实际工作中得到了有力的证明。

4 水下地形测量技术

过去对水下的地形进行测量大部分是运用经纬仪、测距仪与标杆等工具[5]，然后运用断面法与交会法进行定位，接着运用测深杆以及测深锤进行水深数据的采集。可以说，这个方法的作业效率不高，产生的误差比较大，最近几年很少用于实际测量。近几年，卫星定位技术得到了飞跃发展，DGPS(差分全球定位系统)和CORS系统在多波束的测深仪的大力配合下，可以非常方便、高效地对水下的地形进行测量[6]。DGPS可以以某一个已知点当作基准点，位于基准点之GPS的接收机能够连续地接收卫星发射出来的各种信号，然后跟已知点所处的位置给予比较，明确当时误差之伪距的修正值，把此些修正值运用无线电台进行接收，各用户通过接收机来接收上述修正值可以实时进行校正GPS的信号，它可以具有实时连续以及高精度等优点。当前CORS系统的定位精度可达厘米级。