师维娟，刘 勤

(1.四川水利职业技术学院测绘工程系，四川 崇州，611231；2.四川水利职业技术学院工程勘察设计院，四川 都江堰，611830)

浅谈测绘新技术在水利工程建设中的应用

师维娟1，刘 勤2

(1.四川水利职业技术学院测绘工程系，四川 崇州，611231；2.四川水利职业技术学院工程勘察设计院，四川 都江堰，611830)

测量工作贯穿水利工程建设的各阶段，测绘成果的精度和测绘速度直接影响水利工程建设的实施。文章从测绘新技术的角度出发，对水利工程建设中测绘新技术的应用进行了简要的分析。

测绘新技术 水利工程

1 概述

在水利水电工程中，无论工程项目的大小，都离不开测绘技术。测量在工程项目建设各阶段起着重要的作用。在工程规划设计阶段，测绘技术主要提供各种比例的地形图和地形资料及地质勘测和水文测量的数据；在工程建设施工阶段，通过测量把平面图纸上的设计变为实地建设的依据；在工程运营管理阶段，通过测量工程建筑物的运行状况，分析探讨不正常现象，采取有效措施防止事故发生。测绘成果的精度和速度直接影响水利工程建设的实施。

传统的测绘技术具有外业辛苦、测绘工作量大、成图精度低、成图时间较长等缺陷。随着计算机以及网络技术的不断进步、测绘仪器的智能化，致使数字化测绘先进技术不断发展。测绘新技术不仅有效地提升了测绘质量与测绘进度，而且降低了测绘人员的工作量。要提高水利工程建设质量和施工效率，必须重视测绘技术的新发展和应用。

2 测绘新技术的发展

随着科学技术的不断进步、测绘仪器的不断智能化，测绘技术也由传统测绘、数字化测绘体系向着信息化和智能化方向发展。“3S”技术、数字摄影测量技术、三维激光扫描测量技术等先进技术的发展，使测量数据采集和处理逐渐自动化、实时化和数字化。

2.1 “3S”技术

“3S”技术是现代测绘技术的代表，是全球卫星定位系统GPS、地理信息系统GIS及遥感技术RS的合称。

2.1.1 全球卫星定位系统(简称GPS)。该技术采用卫星直接进行空间点的三维定位。由于卫星定位具有全球、全天候、快速、高精度等优点，被广泛用于大地测量、工程测量、地形测量及军事的导航、定位上。该技术将测绘定位技术从静态扩展到动态，从后处理扩展到实时定位与导航，绝对和相对精度扩展到厘米级甚至亚毫米级。基础定位由差分GPS、主动式控制系统向实时GPS发展。RTK测量技术是以载波相位观测为根据的实时动态差分定位技术，它不仅具有GPS测量的优点，同时具有观测时间短、能实现坐标实时解算的优点，大大提高了生产效率。

2.1.2 遥感技术(简称RS)。该技术是从人造卫星、飞机或其他飞行器上收集地物或目标的电磁波信息，进行收集、提取、处理，并最后成像，对地面各种地物进行探测和识别的一种综合性科学技术，主要用来对地球上大范围自然环境变化进行长期的观察和研究。

2.1.3 地理信息系统(简称GIS)。它是在计算机硬件、软件系统的支持下，对整个或者部分地球表层空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统，它是将空间数据和属性数据一体化管理、分析的技术系统。从技术和应用的角度，GIS是解决空间问题的工具、方法和技术。

2.1.4 “3S”集成技术。该技术是将GPS、GIS、RS技术有机的结合，GPS与RS为GIS提供区域信息及空间定位信息，而GIS进行相应的空间分析以便从GPS和RS提供的海量数据中提取有用的信息并进行综合集成，使之成为科学的决策依据。三者之间的相互作用形成了“一个大脑，两只眼睛”的框架。尤其在大型工程中，3S集成技术提供了最有效的数据及信息采集、分析处理、表达决策的工具。

2.2 数字摄影测量技术

数字摄影测量是基于数字影像与摄影测量的基本原理，对影像信息获取、处理、提取和成果表达的信息科学技术，主要任务是用于测绘各种比例尺的地形图。目前，通过在空中利用数字摄影机所获得的数字影像，内业使用专门的航测软件处理。运用这种方法可以将许多外业测量工作转移至室内来完成。它具有许多的优点，如成图的时间短、精度值高而均匀、成本低，不受天气因素的影响等。随着无人机航拍技术的成熟，数字摄影测量技术将广泛地应用于大比例尺地形图测绘。

2.3 三维激光扫描测量技术

三维激光扫描测量技术，是通过高速激光扫描测量的方法，大面积高分辨率地快速获取被测对象表面的三维坐标数据，为快速建立被测物体的三维影像模型提供了一种全新的技术手段，具有快速性，不接触性，实时、动态、主动性，高密度、高精度，数字化、自动化等特性。该技术特别适宜在分布于高山陡峭峡谷、植被较少的水电工程枢纽区域作业，可以解决危险目标、环境及人员难以企及区域的地形数据采集问题，大幅度提高工作效率，减轻测量技术人员的劳动强度。

3 测绘新技术在水利工程中的具体应用

3.1 控制测量

水利工程大多建设在困难偏远的山区，地形复杂，地表植被覆盖多，通视条件差，国家控制点又少，利用传统测绘仪器进行控制测量难度较大。GPS能较好地解决这些问题，由于GPS信号接收机测量不再受到地形地势等条件的影响，通过控制测量的观测方法和布局类型，大大减少了传统测量中的传算点和过度点的测量工作，使控制选点变得较为灵活。并且控制测量可以不受时间、天气等自然条件的影响，特别是在中小型水利水电工程中，GPS测量技术的优点体现得更为明显。应用GPS高精度的特点，测量工作可以大量节省人力资源，减小工作时间和劳动强度，大大提高了工作效率。

3.2 勘测地形图

数据库由规划目标与完成情况两部分构成。其中，规划目标来源于全国各省五年规划纲要。规划纲要中皆会回顾过去五年指标实现情况，并对未来五年的指标进行预测，对发展目标进行制定。

当前水利工程中，地形图测绘主要还是常规数字化测量。利用全站仪在野外进行地形地物点的三维坐标数据采集和存储，然后内业成图，比起传统的测绘技术，测绘工作省略了读数、计算、展点绘图等外业工序，外业工效大大提高。然而，水利工程中地形图勘测往往具有时间紧、任务重、范围广、通视差的工作特点，同时也影响了全站仪数字化测图的应用。

RTK技术能胜任水利工程中地形图勘测任务。RTK技术在测量作业中所提供的三维坐标能达到厘米级精度，观测点间不受通视条件限制，速度快，精度高，且各测量结果之间误差不累积。工程实例表明，RTK技术应用于库区1∶1000地形图测绘中，精度较高，时间较短，减轻了作业人员的劳动强度，使生产周期大大缩短，能及时满足用户的要求。

对于小面积地区地形测量，当前常规测量占有优势。但对于大面积水利工程建设地形测量，如山区水库库区、河流及其大型水利枢纽工程等，航空摄影测量技术能发挥它的绝对优势。由无人机拍照水电站区域的航空摄像片，通过数字摄影测量系统，绘制地形图。在数字地形图测绘完后，及时进行外业调绘。这种测绘模式可减少大量野外工作，提高劳动效率，减少劳动强度。同时可以将大量的外业测量工作移到室内完成，成图速度快且成本低，不受气候和季节限制。

3.3 施工放样

水利工程施工测量对放样的精度要求较高。在大中型水利工程中，都要在施工区域内布设施工控制网，以网内控制点为基础进行施工放样。使用GPS，可大量减少施工控制网中的中间过渡控制点。在水工建筑物点位测设时，可在数字地形图上直接得到设计点的三维坐标，然后将三维坐标输人全站仪，配合棱镜移动，就可完成该点的放样；或者直接利用移动动态GPS进行实时放样，既省去了从图纸上量取测设点坐标的过程，减少了工作量，还避免了人为误差，提高了放样精度和效率。

3.4 变形监测

在大坝变形监测中，用GPS代替经纬仪，对监测基准点的选点条件大为改善。GPS不受地形条件复杂的影响，各测站点之间无需通视，布点灵活方便;不受气候和时间的限制，可以实时监测；GPS的高精度定位，能完全满足大坝监测精度要求。实际操作中，可用1台GPS接收机，多天线布置监测点技术完成大坝安全监测；也可用GPS连续运行参考站，对大坝工程建设进行实时、有效、长期的变形监测。

除此之外，当前一些新的测绘仪器，如三维激光扫描仪、测量机器人等也可以进行变形监测数据采集。用测量机器人可固定的测站上架设仪器，由远程在线监控管理，自动完成大坝观测点的采集、传输、处理、分析、变形危害预警等工作。用激光扫描仪进行大坝的变形监测，可克服GPS及测量机器人的点少、不能全覆盖的缺点，能高效快速得到高密度高精度的观测数据，进行复制式的大坝变形监测。这些新技术的使用，将实现变形监测数据获取的自动化、变形监测设备的多层次集成化、变形数据处理与分析网络化；便于水利工作者分析大坝变形原因，并及时处理，保证大坝安全运营。

3.5 工程规划设计及管理

水利工程规划需大量地形、地貌、水文、地质及社会经济等各方面信息，利用遥感技术获得的遥感像片，可以有效地判读与研究水利工程施工流域的地质构造、地形特征。将RS和GPS技术所获大量实时的地形、地质信息叠加并输入到GIS中，进行可视化的规划设计、管理、监测。如水电站工程的总体布局方案比选、论证、分析，模拟水电站工程的环境、生态影响，也可进行水电站工程景观地规划、水电站工程交通规划等。三维GIS技术可为水电站规划、设计、管理提供形象、直观、详实的地理信息。

3S集成技术把GPS技术、遥感技术、地理信息技术融为一体，由GPS和RS向GIS输送海量的水电站测区地形、地貌等空间数据，由GIS进行水电站测区的空间分析、预测、决策，完成水电站工程规划设计及管理工作。

4 结语

伴随着测绘新技术的不断进步，现代工程测量正朝着测量内外作业一体化、数据获取及处理自动化、测量过程控制和系统行为智能化、测量成果和产品数字化、测量信息管理可视化、信息共享和传播网络化的趋势发展。现代测绘技术以其高精度、高效率，在水利工程建设中起着关键性的作用。如何利用先进的测绘仪器、测绘技术和测绘方法，为水利工程建设和管理工作提供优质、高效的服务，是测绘工作者努力的方向。

〔1〕吕宝雄，巨天力.三维激光扫描技术在水电大比例尺地形测量中的应用研究[J].西北水电，2011，(1)：14～16.

〔2〕蒋国飞.RTK-GPRS模块技术在地形图测绘中的应用[J].河南水利与南水北调，2015，(1)：30～31.

〔3〕龚振文.论水电站工程测量技术及测绘新技术应用[J].山西建筑.2015，(5)：180～181.

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师维娟(1981-)，女，陕西眉县人，讲师、硕士，主要从事工程测量教学工作。