水利工程测量新技术浅析
时间：2021-04-09 07:58:21 来源：达达文档网 本文已影响 人 
摘要：水利工程测量更是关系国计民生，科学严谨的测量技术，是工程安全的前提和保证。水利工程的测量水平也因现代科技的迅猛发展而发生深刻的变化，使工程的测量速度和精度得到显著提高。介绍几种提高水利工程测量水平的措施，并对其进行讨论分析。
关键词： 水利工程； 测量技术； GPS定位技术
1 GPS 定位技术
控制测量技术是水利水电工程测量技术的关键。作为基础技术，水利水电传统控制技术已经发展成以GPS空间定位技术为主、传统测量技术为辅的现代控制测量技术。它能快速高效的确定各空间点的三维坐标，且精度远高于传统技术。用测角、测距、测水准为主的常规地面定位技术，正被一次性确定三维坐标的高速度、高效率、高精度、大范围的GPS 技术所代替。GPS在水利工程测量中有以下优点：
1.1大范围测量
在水利工程中，河流、湖泊经过的路径或范围比较广，需要测量的范围很大。一般的导线测量都在几百米之内，即使条件很好，也就几公里而已。而GPS则完全不同，利用卫星图像，完全可以测量几十公里绵延至上千公里的范围。从陆地和近海扩展到海洋和宇宙空间，几乎不受地理环境的影响。只是有时为保证精度和考虑卫星的空中分布，实际测量的范围要小一些。
1.2高精度测量
GPS测量是利用独立的基线矢量进行解算，几乎不受传统的误差影响。因为常规的大地测量是采用分级布网，逐级控制的原则，测量误差会累积传播，最终导致误差被放大。而且GPS可以采用多次重复观测的方法，降低误差。
1.3 灵活布点
常规测边测角网是以相邻观测点的互通为前提。一般将网点设计成良好的，规则的几何图形，以保证测量的精度。这些条件的存在，对常规测量布点提出了更高的要求。实际勘察选点很难满足图纸设计，图纸设计上的布点很有可能正好处于山峰或水域范围内。GPS的网点选择就完全不同了，只要求对观测卫星通视，障碍物等不影响卫星电磁信号的接受即可。GPS可能遇到的最大问题就是，金属、高压线、电台、高楼等对电磁波信号有强烈吸收、反射等干扰的障碍物。
1.4 高效，受环境影响小
以往的测量受气象条件影响明显。GPS不同于全站仪，作为一种无线电波测绘设备，它受天气条件，如雨雪、云雾、大风的影响甚微。有风有雨的天气下，GPS天线的防水密封装置使设备照样能正常运转。通常情况下，利用GPS观测时，不必过多考虑天气环境的影响，大大提高了工作效率。
2 RTK 技术的应用
RTK（ Real Time Kinematic），即实时动态定位技术，是利用实时处理两个测量站载波相位，观测其测量的差分，对特殊点进行三维定位。在长达十数公里的距离，仍能保持cm 级的精度。它是GPS 测量技术和数据传输技术结合的产物。电台、GPS 接受机、无线电发射及接受天线、电瓶、基座、对中杆、参考站和移动站设备等是构成RTK 的主要设备。RTK 测量技术的基本原理是：1） 基准站通过载波相位观测得到观测值和伪距观测值，并结合基站本身的坐标，利用无线电传输设备，将这些信息传递给不断运动中的流动站；
2） 流动站实时接收基站发送的无线电信息，通过差分处理，计算得到基准站到流动站的基线向量，由于基准站的坐标确定，基线向量与基准站坐标相加就可以得到各点的三维坐标，如水平位置和海拔高度。RTK 技术目前应用最多的就是纵横断面的测量，如水工建筑物的、灌区的、堤防工程的纵横断面的测量。RTK 技术应用于线路定线测量，通过在断面测量的实践，尤其是长距离的线路定线测量，比常规测量技术主要优越在以下几个方面：
1） 利用线路放样法施测断面，能够保证所测断面点均在断面线上。
2） 不受天气、地形、通视条件的限制，工作效率比传统方法提高许多。
3） 利用RTK 技术所测断面点精度高。常规仪器测量随着断面点与测站距离的增大而精度会明显降低。
3 计算机技术
3.1 数据库技术与地理资讯系统（ GIS） 技术测量人员向通过测量数据采集和数据处理的自动化、数字化等方法，努力提高测绘信息的使用和管理。这些工作都是为了提高工程的质量，更好的为各方服务。建立3D数字地形模型，利用数据库技术和地理资讯系统，把大量的测量信息和数据进行存储和科学处理，是目前最切实有效的方法。数据库技术可以减少测量人员的重复工作，将所有的数据归类处理，提高数据利用率。各类汇总的数据建成数据库后可以方便各类测量人员检索、分析、分发和利用。数据库技术结合地理资讯系统，实现科学管理和服务。
通过虚拟技术，清晰的显示各项施工布置的全景图，将GIS应用于水利水电工程建设。这些虚拟大3D全景图直观反映各组成部分空间上和时间上的相互关系，实现建筑物施工全过程动态仿真演示。将信息的数字化、直观化，并实现可视化。直观清晰地描述复杂工程建设的施工动态过程，为全面、准确、快速地分析掌握工程施工全过程提供有力的分析工具，实现工程信息的高效应用与科学管理。
3. 2 数字化测绘技术
测绘工程图和大比例尺地形图是水利工程测量中不可或缺的重要任务。常规制图方法是脑力和体力劳动双重结合的艰苦工作。大量的野外考察和室内数据处理与绘图工作，会严重影响现代工程的发展周期。现在工程建设的速度远远超过以往的发展速度，传统的绘图法根本难以适应。传统的制图法的成图周期长，产品单一。野外数据采集的先进设备、微机和数控绘图仪三者结合，形成一个数据采集、数据处理、图形绘制和制图校准一体化、全方位发展的系统。它能自动绘制各种工程图，如超大比例的地形图、河流的纵横截面图、繁杂的地下管道分布图、多变的工程地形图。并且它还能直接提供一些电子数据甚至迅速输出一些三维立体图。测绘技术的数字化是工程信息专业数据库和地理信息系统建立的前提和基础。
在水利水电工程上有许多体形复杂的计算，尤其是各种不同体形衔接处的相交线，计算时还要用复杂无比的空间解析几何，一般的手工计算根本无法满足其要求。这些计算的工作量很大、非常繁琐，对准确性要求高。利用AutoCAD 技术就方便多了，先建立一个数字化模型，在通过坐标点查询的方法就可以确定各交线的位置和分布。此外，也可以利用一些简单的编程，对计算结果进行验证，保证其准确度。各种工程横断面、纵断面图的绘制，以及断面面积的计算和其它一些需要的图纸的绘制，在AutoCAD 的帮助下，可以大大减轻我们的工作强度和工作量。
随着传统测绘技术向数字化测绘技术转化，水利工测量技术的发展趋势必然走向： 测量数据采集和处理自动化、实时化、数字化； 测量数据管理标准化、规格化、科学化； 测量数据传播与应用的多样化、网络化、社会化。
4 结束语
由于我国国民经济的迅速发展，我国的水利事业蒸蒸日上，对国民经济和人民生产生活产生了更加重要的影响，水利工程质量自然而然的成为我们不可忽视的安全问题。为给工程质量进行把关，先进的测量技术是必不可少的。综上所述，GPS 技术在测量精度、方位和测量方式上都是传统技术无法比拟的。在此基础上发展起来的RTK 技术，更是时刻监测水利工程质量的重要手段。现代计算机技术的猛烈发展，将其他先进技术融合，大大提升了现在测量技术的整体水准。
参考文献：
[1] 张慕良，叶泽荣.水利工程测量[M]北京： 水利水电出版社，1994： 98.
[2] 清华大学土木工程系测量教研组.普通测量[M]北京： 中国建筑工业出版社， 1990： 77.
[3] 吴子安，吴栋材.水利工程测量[M]北京： 测绘出版社，1990：36.
