摘要：工程測量是一門研究各類工程建設在規(guī)劃、設計、施工階段以及運行管理全過程、全方位測量工作的科學技術，是一門應用測量學科，是多專業(yè)測繪的練臺學科。測量技術對于水利水電工程的勘測、施工以及竣工驗收起著至關重要的作用，而GPS技術已經(jīng)被廣泛地應用于各個領域,尤其在水利工程測量中的應用前景非常廣闊。筆者根據(jù)GPS RTK測量技術及原理;概括分析水利水電工程測量技術的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。

關鍵詞：水利工程;測量技術;發(fā)展現(xiàn)狀

Abstract: The measurement techniques for water conservancy and hydropower engineering survey, construction and completion acceptance plays a vital role, and the GPS technology has been widely applied in various fields, especially in water conservancy engineering measurement technology and its application prospect is very broad. This paper according to the GPS RTK measurement technology and principle; analyzes water conservancy and hydropower engineering survey technology present situation and trend of development.

Key words: hydraulic engineering; measuring techniques; development status

中圖分類號：TV5文獻標識碼： A 文章編號：2095-2104(2012)06-0020-02

一、水利工程中應用GPS RTK測量技術

1、控制點加密的測量

在首級控制網(wǎng)的基礎上，為滿足地形圖及斷面等測量的需要，必須進行加密控制點的測量。而水利水電工程多位于偏遠地區(qū)，已知高等級控制點較少，常規(guī)的控制測量方法是測距儀導線，測量精度受到很多條件限制，且工作量大。而用GPS RTK加密測量控制點則很簡單，只需在測區(qū)10km范圍內(nèi)有3個以上且包含測區(qū)的高等級測量控制點即可，操作簡單方便，平均每天可測量30～40個加密控制點，效率較高。

2、水下地形測量

水利工程測量最難的是水下地形測量，水下地形復雜，作業(yè)條件差，而水下地形資料的準確性對水利工程建設十分重要。傳統(tǒng)水下地形測量方法大多采用經(jīng)緯儀交匯或全站儀配合測深儀，其缺點是：精度不高，測區(qū)范圍有限，工作量大，人員配置多等。隨著GPS 測量技術在測量中的空前發(fā)展，水下地形測量也較多地采用GPS RTK技術，主要設備有：雙頻Trimble GPS 5700 RTK，中海達數(shù)字單(雙)頻測深儀，海洋測量軟件。進行GPS RTK水下地形測量的步驟是：將GPS、測深儀和筆記本電腦連接成一體，導航軟件對測量船進行定位，并指導測量船在指定測量斷面上航行，GPS和測深儀將實時測得數(shù)據(jù)導入筆記本電腦，由海洋測量軟件處理生成水下地形圖或?qū)С?.Dat數(shù)據(jù)，再由成圖軟件繪制水下地形圖。從幾年測量結(jié)果來看，GPS在水下地形測量的應用，大大提高了測量的精度，減少了工作量，縮短了工作日，并且輸出的數(shù)字化的水下地形圖為今后地理信息系統(tǒng)(GIS)的建立和管理創(chuàng)造了有利的條件。

3、施工放樣測量

利用RTK隨機軟件中放樣的功能進行點、直線、曲線放樣功能，進行施工放樣測量。輸入設計好的已知坐標作為參考點和目標點，流動站實地所在位置的坐標作為修正點，電子手簿屏幕上的圖形顯示出實地待定點相對于目標點所偏移的距離，按照指示移動流動站，直到滿足所要求的精度。同樣方法可以用來復樣及檢查驗收。

4、數(shù)字化地形圖測量

利用RTK快速定位和實時得到坐標結(jié)果的特點，在一定的測量環(huán)境中可以進行地形測量。地形點的測量可以在數(shù)據(jù)采集的功能下進行，也可以根據(jù)現(xiàn)場地形的實際情況進行測量設定，采集完的地形點經(jīng)過成圖處理，生成數(shù)字化管道地形圖。地形點的采集可以單人作業(yè)，極大地節(jié)約了人力和時間。

二、水利水電工程測量技術的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

1、變形監(jiān)測

變形監(jiān)測又稱變形測量，是對變形體進行測量，確定其空間位置及內(nèi)部形態(tài)的變化特征。水利水電工程的變形監(jiān)測主要包括基準網(wǎng)測量、工作基點測量、變形體變形監(jiān)測、監(jiān)測資料分析等內(nèi)容，目前常用的變形監(jiān)測方法主要有大地測量法、基準線測量法以及液體靜力水準測量方法等。

(1)大地測量法。大地測量方法是變形監(jiān)測的經(jīng)典方法，可完成變形監(jiān)測基準網(wǎng)測量、工作基點測量、變形體變形監(jiān)測等工作，測量設備主要有電子水準儀、精密全站儀，測量方法包括傳統(tǒng)的三角測量、幾何水準測量、交會測量和現(xiàn)代的邊角測量、三角高程測量等方法。大地測量方法利用常規(guī)大地測量儀器，理論方法成熟，數(shù)據(jù)可靠，觀測費用較低，但觀測時間長，勞動強度高，橫度易受觀測條件影響，自動化和智能化程度較低。

(2)基準線測量法�；鶞示�法是水平位移變形監(jiān)側(cè)的常用方法，土石壩、重力壩、支墩壩等直線形大壩的壩體、壩基一般采用引張線法、真空激光準直法和垂線法觀測，若壩體較短可采用視準線法、大氣激光準直法觀測;拱壩壩體壩基主要采用垂線法或大地測量法觀測;近壩區(qū)巖體、高邊坡、滑坡體水平位移監(jiān)測主要采用大地測量法、視準線法和垂線法。

視準線法的優(yōu)點是所用設備普通，操作簡便，費用少，但受照準精度、大氣折光等多種因素影響，操作誤差不易控制，精度會受到明顯的影響。近年來采用較少。引張線法是一種廣泛應用的大壩水平位移監(jiān)測主要方法，具有設備簡單、測量方便、速度快、精度高、成本低等特點。引張線讀數(shù)儀由早期人工測讀引張線儀發(fā)展到目前的步進電機光電跟蹤式引張線儀、電容感應式引張線儀、CCD式引張線儀以及電磁感應式引張線儀，基本實現(xiàn)了實時自動化觀測。對于短距離引張線，取消了系統(tǒng)中的浮托裝置，提高引張線的綜合精度，簡化引張線的觀測程序，可實現(xiàn)完全自動化觀測。垂線包括正垂線和倒垂線兩種形式，是水利水電工程水平位移變形監(jiān)測的主要方法。正垂線—般采用“—線多站式”，可用于水工建筑物各高程面處的水平位移監(jiān)測、撓度觀測和傾斜測量等;倒垂線—般要求深入穩(wěn)定的基巖內(nèi)，大多用于巖層錯動監(jiān)測、撓度監(jiān)測，或用作水平位移的基準點監(jiān)測。垂線監(jiān)測由傳統(tǒng)人工讀數(shù)的垂線坐標儀發(fā)展到自動化觀測的遙測垂線坐標儀。

(3)液體靜力水準測量方法。垂直位移監(jiān)測技術主要有水準測量、三角高程測量、液體靜力水準測量技術，目前發(fā)展最快的是液體靜力水準測量技術。液體靜力水準測量系統(tǒng)特別適用于壩體廊道內(nèi)高程觀測及高程傳遞，它通過各種類型的傳感器測量容器的液面高度，可同時獲取數(shù)十乃至數(shù)百個監(jiān)測點的高程，具有高精度、遙測、自動化、可移動和持續(xù)測量等特點。兩容器間的距離可達數(shù)十公里，如用于跨河與跨海峽的水準測量;通過一種壓力傳感器，允許兩容器之間的高差從過去的數(shù)厘米達到數(shù)米。

2、水下地形測量技術

傳統(tǒng)的水下地形測量采用一般多以經(jīng)緯儀、電磁波測距儀及標尺、標桿為主要工具，用斷面法或極坐標法及交會法定位，用測深桿和測深錘來采集水深數(shù)據(jù)，這種方法存在作業(yè)效率低，誤差大等諸多缺點，近來已經(jīng)很少被采用。近年來隨著衛(wèi)星定位技術的發(fā)展，DGPS、GPS RTK及CORS系統(tǒng)配合多波束測深儀進行水下地形測量得到了廣泛的應用。DGPS(差分全球定位系統(tǒng))是以某已知點作為基準點，基準點的GPS接收機連續(xù)接收衛(wèi)星信號，并與已知點的位置進行比較，確定當時誤差的偽距修正值，將這些修正值通過無線電臺接收，用戶接收機接收修正值來實時校正GPS信號，它具有全天侯、實時連續(xù)、高精度等特點。目前GPS RTK及CORS系統(tǒng)定位已達到厘米級的定位精度，并且能夠做到實時無驗潮測量。以上幾種定位技術進行水下地形測量與岸上基準點交會法、極坐標法等定位技術相比。具有極大的優(yōu)勢，特別是較大面積的水下地形測量，可以大大縮短工作周期，減輕勞動強度。

3、數(shù)字地形測繪技術

隨著全站儀和計算機技術的普及應用，形成了多種大比例尺地形圖的數(shù)字測繪方法，開發(fā)出具有自主知識版權(quán)的優(yōu)秀數(shù)字成圖軟件，采用三維測繪技術，不僅可滿足地形圖和專業(yè)圖測繪成圖，還可進行GIS前端數(shù)據(jù)采集與更新。數(shù)字化測繪技術作業(yè)模式主要采用電子平板模式、數(shù)字測記模式和數(shù)字攝影測量模式(含數(shù)字近景攝影測量模式)。

三、總結(jié)

近年來，我國水利水電工程測量研究投入增多，發(fā)展很快，進步很大，取得了顯著成績; 令人可喜的是，隨著計算機技術的進—步發(fā)展，以及GPS、RS、GIS、3S集成技術等測繪新技術以及數(shù)字化測繪、地面測量等先進技術設備的應用，水利水電工程測量方法和手段必將不斷更新?lián)Q代，服務領域也將不斷拓寬。未來的水利水電工程測量技術定會向著測量數(shù)據(jù)采集和處理的自動化、實時化、數(shù)字化，測量數(shù)據(jù)管理的科學化、標準化、規(guī)格化和測量數(shù)據(jù)傳播與應用的網(wǎng)絡化、多樣化、社會化的方向發(fā)展。

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