探索水利水电工程测量主要应用技术

李宇昱

（广州市宏涛水务勘测设计有限公司，广东广州 510405）

0 引言

水利水电工程是推动经济发展的强大动力，其中，测量技术已在整个系统显示出重要优势。相关部门将顺应未来发展趋势，对以往的运行模式进行梳理，并据此发现不足，对水利工程施工测量技术进行科学、全面的分析，挖掘施工测量技术的核心。有效、高效地记录结果测量结果，满足节水工程实施中的各种要求，使建设进入新时代，通过切实有效的分析，提高工程的整体质量。

1 测量在水利水电工程中的重要性

在水利水电中，无论工程大小，系统的工程测量、道路测量、大尺度测绘等都是必不可少的测量技术。为了提高工程质量和施工效率，需要关注新时代测量技术和测量技术的新发展，图1为水利水电测绘流程图。

图1 水利水电测绘流程

2 水利水电工程测量技术的发展

2.1 自动化

水利工程勘察时，需要收集全面、准确的勘察数据。因此，必须确保在勘测过程中可以全天实时观察目标区域。这种工作方式使测量技术更倾向于随时随地开发测量数据的自动化测量、提取和分析，从而使水保护项目在测量和数据采集方面取得进一步进展。目前我国大地测量和测绘技术自动化开发最重要的进步之一是大地测量技术和3S 技术的结合。这种技术组合的主要优点是它可以更直接地测量被测设备上的数据，并避免许多烦琐的程序。此外，在接收到信息后，可以更加自主和自动地处理信息：识别系统可以立即分析数据，传输合格数据并发出不合格数据的信号，促进早期发现和解决问题。此外，这两种技术的结合可以更好地减少工作流程中人工操作带来的误差，提高测量数据的准确性，为水务管理项目的质量奠定良好基础。

2.2 数字化

由于科学、技术和计算机的飞速发展，数字测量技术越来越多地应用于水保护工程的测量过程中。现代计量学的种类比较齐全，包括网络工程、计算机工程、信息技术等，可以很好地应用于水管理中的工程测量。测量技术数字化的主要特点在于对测量的标准和要求更加严格。通过更精确的数字测量，可以更直观、更精确地标记和映射待测区域。使用数字化不仅可以提高绘图效率，还可以提高水利工程测绘质量，与传统的测绘方法相比，数字测量方法具有很大的优势，不仅提高了数据传输速率，而且缩短了测量过程所需的时间。此外，信息技术使地图能够缩放到一定比例，在一定程度上满足工程测量的要求[1]。

3 测量应用技术

3.1 数字化测绘技术

现代数字测量技术在观测和测量过程中发挥着重要作用。基于扫描矢量工具的使用，可以实现水部门大比例尺测量图的输入，数字信息处理高效、便捷、准确。

3.1.1 电子数字平面屏幕测绘系统

电子全站仪+笔记本电脑（例如电子平板电脑）+地形测绘软件，包括测量站和镜像站两种操作模式。它提供了一份模仿传统映射的白皮书，直观的操作，无须编码，记录和映射不是一件容易的事。导致错误和遗漏，但便携电池续航时间短（一般3h 左右），比较重，稳定性差，更适合平原和市区的地形测绘，但不利于环境条件极差的水利水电工程地形测绘。

3.1.2 测量和记录方法——数字测绘系统

全站仪/GPSRTK+（电子参考+）草图+用于内部绘制带有目标代码的地形图的软件。缺点是使用不直观，测量点号和草图点号可能不兼容，土壤特征容易出现错误和遗漏。在现场做草图需要大量人力，但它确实有效，被用于各种数字地形环境调查和制图。

3.1.3 便携式数字测绘系统

电子全站仪+便携式测图系统（例如掌上电脑）+用于绘制地形图的软件。便携式数字测绘系统克服了笔记本电脑、平板电脑的缺点，利用便携式电脑、纤薄的电子笔、掌上电脑、可视化界面、人性化设计、操作容易、携带简单、环境适应性强等优点，已成为测量和制图收集和绘制数据的理想工具[2]。

3.1.4 数字测绘技术在水利部门勘测中的具体应用

（1）用于土方工程的起重吊装。

（2）用于已完成的节水工程中。例如，在大陆为建筑测量归档文件、数据、图表等时，数字测绘中存储的数据可以很容易地用于实现3D 可视化和项目联网。

（3）在项目后续中的应用。例如较大桥梁等建成后进行严密监测。在节水项目中，数字成像和测绘可以为人们提供连续、实时的全自动化安全监控数据，无论天气如何，都是自动的。

3.2 地理信息技术（GIS）

它是一门汇集计算机科学、空间科学、计算机科学、地理测量学、测绘与遥感、环境科学和管理科学的新学科。它的技术优势不仅在于它的数据处理，它结合地理数据的获取和存储、管理、分析、3D 可视化的表示和结果的输出，还在于它的空间请求、预测和辅助功能。GIS 现已发展成为一门较为成熟的技术科学，在测绘、地质矿产、农业、林业和水资源管理、气象海洋、环境监测、城市规划和土地利用等领域发挥越来越重要的作用。利用GIS、数据库、内外一体化测绘、扫描矢量化和全数字摄影测量技术，为专业信息系统提供及时、准确、规范、数字化的基础空间信息，打造各类专业信息系统，实现科学化、标准化、管理化信息技术，利用GIS 技术管理调查信息，绘制一些节水工程图。利用其强大的地理数据集成和存储功能，收集水和食品存储项目的数据，并系统地管理测绘结果。

3.3 GPS 测量技术

GPS（全球定位系统）广泛应用于汽车导航、应变监测、航空航天等领域。由于其独特性，GPS 测量技术也广泛应用于水利工程和水电测量。通过在水电工程中使用GPS 仪表，测量不再受地形等条件的影响，通过控制观测方法和测量方案的类型，减少传统测量中转移和过渡点的测量工作。使控制点更加灵活，控制测量不受时间、天气等自然条件的影响。GPS 相对定位结果必须满足以下要求：

（1）数据点的最小仰角必须为20°。

（2）全网基线解、观测段或基线解中台站位置的固定（绝对）坐标应参照卫星轨道坐标系。这些坐标所需的精度必须至少为2.5。

（3）处理时必须考虑天线的相位中心以及站高偏差的水下和垂直分量。

（4）解中去除的相位对齐观测数（不包括异步仰角观测影响的值），二类点和二类点必须超过10%。

（5）基本解中剩余距离的标准差，第二层点不小于20mm，第三层和第四层点不大于30mm，第五层点不大于50mm。

（6）重复基线测量差应小于接收机标称精度的2～8 倍。GPS 测量技术的优势在中小型水利水电工程中尤为明显，通过使用高精度GPS 功能，测量可以节省大量人员，减少工时和劳动强度。例如，在排水工程中，特别是在长距离的排水工程中，明渠排水对地形具有高度破坏性，并且极大地取决于地形条件。如果使用传统的测量方法，人工和时间成本非常高。但是当在项目提案以及设计和施工阶段使用GPS 计量时，它可以克服这些项目面临的地形、交通条件和其他因素，节省并显著减少许多手动控制，或者即使省略中间测量交叉点也节省了大量时间。更重要的是，GPS 测量获得的数据精度非常高，这使未来项目的建设更加容易[3]。

3.4 遥感技术（RS）

3.4.1 遥感技术概述

遥感技术是一种远距离探测和探测目标反射的电磁波、可见光、红外线或自然辐射的技术。遥感图像具有视野大、资源多、视角深等特点。它们可以看到大面积并充分反映情况。凭借大面积同步观测、数据的及时性、完整性和可比性以及经济性等优点，迅速走红。高分辨率多光谱航空影像和遥感卫星对于地球观测和基本地理信息变得必不可少。借助遥感影像可以获得各种中小地形图，是一种非常方便的方法和能力，可以快速更新地形底图、地籍图和各种大、中、小型地形图。

3.4.2 遥感技术的使用

遥感技术可以远程跟踪与洪涝有关的灾害，可实时监测江河湖泊水位，实时监测洪泛区。进行洪水预报，以获取准确的信息，以减少和减轻灾害风险。目前，我国已经建立了黄河下游洪水预警信息系统等自然灾害预报系统，例如水生环境监测。利用红外航拍图像确定火力发电厂排水建筑物外水温和空间分布、海洋油污程度和油膜厚度，以及利用TM 图像识别水体，所有生物体都是遥感技术的实际应用。在河口、河流、水库淤泥及淤泥调查中，遥感监测可以动态跟踪河床和河口的变化，跟踪河势变化对于防洪和航运具有重要意义。

4 结语

加强水利水电领域方法和研究方法现代化，积极推广大地测绘新技术应用，加快“3S”一体化技术研究，推动传统人工大地测量向发展方向发展的电子化、数字化和自动化发展，促进技术类型向技术服务的转变有助于水资源管理和水电勘探的合理快速发展。