测量技术及测绘新技术在水电工程中的应用

摘要：随着测绘技术的不断发展，一批测绘新技术出现在现代工程测量中，使得工程测量水平有了显著的改善与提升。水电工程作为重要的基础设施建设对象之一，将测绘新技术应用于工程测量中有重要的现实意义。文章围绕测绘新技术及其在水电工程测量中的应用进行了分析，并结合具体案例对测绘新技术的应用效果进行了说明。

关键词：测量技术；测绘新技术；水电工程；现代工程测量；基础设施建设 文献标识码：A

中图分类号：TV221 文章编号：1009-2374（2016）21-0105-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.21.051

1 概述

工程施工离不开工程测量，而工程测量离不开测绘技术的应用。传统工程测量技术普遍存在较大局限性，且测量精度低、效率不高，难以满足工程测量要求。而测绘新技术的产生与其在工程测量中的应用，不仅有效地弥补了传统测量技术的缺陷与局限性，并显著提高了工程测量精度，减小测量数据误差，在很大程度上推动了工程测量技术的进步与其在工程行业的发展，满足了当前工程测量要求。因此，研究测绘新技术在水电工程中的应用是非常必要的。

2 工程测量技术与测绘新技术

2.1 全球卫星定位技术

全球卫星定位技术（GPS）是人们最为熟悉的一种技术，其应用范围十分广泛，在水电工程测量方面的应用就是其中之一。经过长期改进优化，全球定位技术取得了显著进步，目前最新定位技术提供的实时动态差分技术依托定位导航技术而发展成为一种全新的测量方法。在非常精确的条件下，这种测量方法能够为工程测量提供全球定位结果，且无需设置控制点，只通过一定数量基准点即可获取地物点坐标，并与测图软件配合生成电子地图。

2.2 地理信息技术

地理信息技术是由空间科学、遥感技术、地理科学与环境科学等多种学科知识共同构成的一种新型测绘技术。它是工程测量中的基本方法之一，较之其他测量技术，其拥有的最大优势就在于能够将数据采集、整理、分析、传输与存储等一系列处理过程显示出来。地理信息技术对工程信息的模拟是在原有测绘数据基础上实现的，这样就大大节省了数据获取的时间，节省了大量的人力物力。目前，地理信息技术正逐渐趋于成熟，能够为工程测量及时、准确提供地理信息，合理准确地应用地理信息技术能够将遥感技术与环境科学所具有的强大功能充分发挥出来。

2.3 遥感技术

遥感技术作为一种新型测绘技术，在迅猛发展的同时也在工程测量中得到了普遍的推广应用。这主要是因为遥感技术可以实现大面积的同步观测，可以大大节省人力、财力的投入，在实际应用中，实效性与经济性优势尤为突出。就当前工程测量技术而言，拥有高分辨率的遥感技术已经成为施工单位获取工程施工必需信息的一种不可或缺的重要手段。运用遥感技术可以实现对各种比例尺地形图的快速便捷获取，可以快速准确地绘制出工程测量所需基本地形图与不同比例尺地形图，从而较好地满足工程测量需求，大幅提高工程测量效率。

2.4 地图数字化技术

了解测绘技术的人都知道，该技术是建立在数字信息技术基础之上的，即测绘技术含有数字技术，离不开数字技术的支撑。测量精度高是每一种测绘新技术拥有的一个共同特征和优势，包括地图数字化技术。除了测量精度高之外，劳动强度小也是地图数字化技术拥有的一个显著特点。地图数字化技术在工程测量中的应用，通过提升测量结果的准确性，从而提高工程设计质量与施工质量。就现阶段工程测量领域对地图数字化技术的应用情况来看，电子平板测量是地图数字化技术使用最多的一种测量模式，该模式在实践应用中的测量效果非常理想，从某种层面而言，这是对地图数字化技术的一种肯定。但有一点不可否认，应用地图数字化技术的前期准备工作量非常大，需要工程单位投入大量的时间和精力，因为它需要对原有测绘数据进行数字化处理，建立数据库与多种数字信息技术系统，这是一项非常庞杂的工作任务。

2.5 数字摄影测量技术

高精度、高质量的测量水平是数字摄影测量技术拥有的最大优势与特点，将该技术与计算机软件相互结合使用，可以促进该技术优势的进一步发挥，可以为工程测量提供实时全面的数字信息。在工程测量工作中，数字摄影测量技术主要应用于地形测绘当中，它能够为工程测量提供数字地图与画线测量地图，且通常与坐标图、分析仪等多种测量工具联网使用。

3 工程测量技术与测绘新技术在水电站中的应用

3.1 在工程控制网建立中的应用

工程控制网在工程测量中扮演着十分重要的角色，是整个工程顺利实施测量工作的重要前提与基础，其规模与性质直接决定水电站工程测量的精度与效率。大量实践表明，在一定范围内，工程控制网建设规模越小，工程测量精度就相应越高，而要想保证工程控制网建设规模使工程测量达到最高精度，就必须采用测绘新技术来开展工程测量工作。利用测绘新技术中的最新GPS技术（全球卫星定位技术）来建立水电站工程控制网，可以有效缩短作业时间，降低成本投入，提高测量精度。该技术是水电站工程控制网建立中最常采用的一种新技术，在控制网建设中有着广泛的应用。使用GPS技术中的载波相位差分法所建立的工程控制网，可以保证线路坐标控制的一致性，达到毫米级的测量精度，其不仅在工程测量中起着至关重要的作用，在工程勘探、工程变形监测中也有着广泛而良好的应用和巨大的作用。

3.2 在地下管网测量中的应用

在水电站工程施工中，有时需要在地下铺设管网，但由于不同时期工程施工使得地下本身就存在一些铺设好的管网，在此情况下，对水电站工程建设所需管网进行铺设就会进一步增加地下管网的复杂性。为保证不破坏地下原有管线，就必须采用足够精确的测量技术对地下现有管线进行准确探测。基于这一施工需求，水电站工程地下管网测量就为测绘新技术在其中的应用创造了条件，提供了理论支持。根据地下管网具有分布复杂、种类繁多、专业性强、涉及不同部门多等特点分析，在实际测量中首先就需要探测清楚地下管网的种类、材质、规格与具体分布位置等相关信息，然后在明确水电站地下管网铺设要求的基础上，合理选择探测仪器与探测方法。测绘新技术凭借精确的测量手段、高效的测量时间而在水电站工程地下管网测量中得到了较好的应用。

3.3 在工程变形监测中的应用

工程变形监测在水电站工程建设中是非常关键的一个环节，开展此项工作的主要目的在于对大坝的位移、整体倾斜变形情况进行监测，以便及时采取补救措施，预防安全事故发生，减少经济损失。对于水电站工程变形监测而言，其监测环境较为复杂特殊，对监测技术与监测人员的专业水平要求较高，若采用一般的、常规的变形监测技术很难满足工程变形监测需要与测量精度要求。这就需要采用测绘新技术来担任工程变形监测这一重要任务。测绘新技术在水电站工程变形监测中的应用，可以达到毫米级甚至亚毫米级测量精度，可以获取有效的绝对平面位移与相对垂直监测数据，因而能够较好地满足工程变形监测精度要求。这是传统工程变形监测技术所无法达到的测量精度，也是测绘新技术所具有的一个突出优势。

4 应用案例分析

4.1 工程概况

某地区水电站工程上游地形平坦宽阔，适宜建水库，水库正常蓄水位为2005m，水位落差为184m，该水库建成后能够对下游水电站库容起到一定调节作用。根据对施工现场的勘察、施工需求及其他各方面综合分析，水电站项目负责人与技术专员协商拟定工程测量阶段主要以测绘新技术为主，包括GPS技术、GIS技术（地理信息）、遥感技术、数字摄影测量技术等。

4.2 水电站工程测量施工

首先，在工程规划设计阶段，采用数字摄影测量技术结合三维激光扫描技术绘制工程区地形图、断面图与三维模拟图。利用数字摄影测量系统对无人机从空中拍摄的水电站工程区摄像图进行解析，利用三维激光扫描技术获取水电站区域地形地貌等相关地理信息，并输入到地理信息系统中对地理数据进行相应处理，绘制出对应的地形图。根据所得数据与地形图在计算机软件系统中构建出水电站地形地貌与周边建筑三维影像模型。根据施工设计要求对地形图与模型比例尺寸、位置等进行调整，制定出最优化的施工方案。

其次，在工程施工阶段，采用GPS技术结合网络RTK建立工程控制网。鉴于水电站工程规模大，测量工作多，所以将首级GPS平面控制网建立按照二级控制网进行建设，将加密控制网按照三级控制网进行建设。通过GPS技术获取水电站区域实时测点三维坐标，利用多基站网络RTK服务器提供的用户管理与网络差分服务来对坐标等测量数据进行发送和存储，用无线通信网络将基准站、数据处理等进行互联，使之形成一个系统，结合前期所得地形图完成工程控制网的建立。

最后，在水电站运营管理阶段，采用GPS技术、遥感技术等测绘新技术对工程进行变形监测。设定一些基准点，在基准点架设卫星信号接收机、远程监控设备等相关仪器，以实时、自动方式完成对观测点数据的采集、处理、分析与传输等一系列工作。监控设备根据接收机传送来的实时监控数据，将水电站工程变形情况实时显示出来，完成对水电站工程变形的在线监测。

在这些测绘新技术的相互融合应用下，该水电站工程测量工作顺利高效地完成了，并为工程施工提供了精确可靠的测量数据，该水电站建成后运行状态良好。

5 结语

本文主要对多种新型测绘技术及其在工程测量中的应用进行了一定介绍，并结合水电站工程测量工作案例，对测绘新技术的优势与效果进行了进一步说明。从中可以得出，相比于传统测量技术，测绘新技术可谓是工程测量技术发展史上的一个里程碑，是工程测量技术的一次革新。从测绘新技术在工程测量中的应用现状来看，它们在水电站、公路桥梁、建筑等各类施工工程领域有着十分广阔的发展前景。

参考文献

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作者简介：孔海峡（1979-），女，甘肃人，中国水利水电第四工程局有限公司勘测设计研究院工程师，研究方向：工程施工测量技术。

（责任编辑：小 燕）