新时期测绘新技术在水利工程中的应用分析

摘要：随着水利工程事业的发展与测绘技术的进步，测绘新技术在水利工程勘探、设计、招投标、施工、竣工与运行等多个环节中发挥着重要的作用。其测量数据的精确程度也决定着水利工程质量的好坏,其在工程的管理和建设方面均发挥着不可替代的作用。本文将从测绘新技术的角度出发，对水利工程中测绘新技术的应用进行有效性研究。

关键词： 测绘新技术；GPS；RS；GIS ；水利工程

中图分类号：TV 文献标识码： A

前言

新时期，水利工程发展迅速，在国民经济建设中，起着重要的作用。而一项水利工程项目能得以顺利的完工，也依赖于测绘技术提供的精确数据。随着人类科学技术的不断发展和进步，各种新测绘技术应运而生，其中包括GPS、RS、GIS等等，这些测绘新技术不仅充实了水利工程测量科学理论，而且有很强的可操作性，大幅度地减少了测绘人员在野外的工作时间，节省了人力和物力成本，为水利工程建设提供了更好更快的服务。

1.测绘新技术在水利工程中的应用

随着测绘技术的高速发展，在控制测量、地形测量、施工测量、竣工测量和变形监测等方面不断出现新仪器、新方法和新手段；工程测量的应用领域不断扩展，出现了工业测量和地下管线探测等新的领域，还将测量新技术应用到了建筑测绘中。下面主要探讨测绘新技术在水利工程中的具体应用。

1.1 GPS 在水利工程中的应用

水利工程一般选址于深山沟壑之中，对测量来说，地形复杂，地表植被覆盖较多，通视条件较差，国家控制点稀少，光学仪器控制测量难度较大，利用GPS 就能较好地解决这些问题，因为GPS 接收机不受地形条件、气候、时间的限制和影响，能够及时准确地完成控制测量和其它定位工作，能大幅度减少或者免做像控点，减少测绘工作量，提高效率。

（1）GPS 技术也称全球定位系统，由空间星座、用户设备和地面控制三部分组成，可实现快速、准确、高效定位点线面三维坐标，全天候自动化、高效益高精度实现军事、民用交通的导航，摄影和大地测量，土地利用调查和野外考察探险等。在水利工程测量中，GPS 技术因其具有体积小、重量轻、定位精度高等特点给水利工程测量带来极大的便利。

采用全站仪测量三维坐标，理论上测量的角度只需正镜位测半个测回，中杆位置误差和全站仪测距中误差是组成测距误差的两部分，测距误差为：全站仪标称精度MD=±（A+B×D）。其中A 代表了固定误差（单位：mm），B 代表了比例误差系数（单位：mm/km），D 代表了被测距离（单位：km）。而现今测图用全站仪测距标称精度普遍为：

MD=3mm+2mm/km×D

我们可以依据误差传播定律得出中误差平方关系：

上述关系式表示的是距离中误差MD和距离D，点位中误差（Mx2My2 ）和角度中误差Mβ的关系式。测量三维坐标时，若测量的水平距离＜500m，可达成精度＜5cm，只需认真操作就能实现图根点的控制精度。

（2）在水利工程测量中，由于河道测量主要是以调整水量和治理水道为主，其测量需涉及到水利工程相邻地段的物理特性和水下泥表面的科学技术。以往水利工程测量中水文测量主要是采用水准仪、六分仪以及经纬仪等测量技术测量，这些测量方法不仅测量精度低，周期长，而且测量需消耗大量人力物流，同时也不能满足河道治理以及河道动态监测的目的。GPS技术在水利工程测量中应用不仅能够为水利工程的安全监测提供可靠性，而且还能够实现高精度实施定位。

GPS 技术的水利工程外业实施主要包括选点、测量以及数据传输和数据预处理等。在水利工程系统中，针对工程测量要求需要埋设13 个选埋点，其编号按照顺序从1 号到13 号进行编排。在水利工程控制点标志进行埋设中，首先应该严格按照四等水准标进行埋设，然后在此基础上进行GPS 静态观测。在GPS 技术观测中，首先应满足如下表1 所示的基本技术要求，同时还应该注意在规定的时间内进行作业，并保证同步观测同一个卫星组系统，还应该注意对具有观测墩的控制点进行强制对中。对天线高进行测量并获取数据，观察各项指标，达到要求后依据接收机提示输入相关的数据，填写测量手薄。最后进行GPS 网数据处理，经质量检核、基线解算、外业重测、网平差获得控制点三维坐标。确定精度指标和技术设计相符合。

1.2 RS 技术在水利工程勘测中的应用

遥感技术(RS)是指从远距离高空及外层空间的各种平台上利用光学或者电子光学(称为遥感器或波探测仪器)通过接收地面反射或接收的电磁波信号,并以图象胶片或数据磁带形式记录下来,传送到地面,经过信息处理、判读分析与野外实地验证,最终服务与资源勘测、环境动态监测与有关部门的规划决策。

水利工程施工的前提首先要对现场进行勘测绘制地形图,从而才能够有效指导施工进行,用传统方式测量时,数据的采集与绘制地形图是分开进行的,这不利于勘查地形图的快速完成。RS技术的遥感成像功能可将水利工程建设场地绘制成小比利尺的地形图,可对流域场地的地质信息、地形特点进行有效的获取,能够极大的提升勘查地形图的编制和使用。同时利用RS技术可对比水域现场情况进行对比选择最有利的坝址,在水库建设前确定水库区的淹没、坍塌、浸润、搬迁等范围,从而找到有效的应对之策。且上述内业工作都是在电脑上完成,可有效降低工作量,缩短成图时间。

1.3 GIS 技术在水利工程中的应用

地理信息系统（GIS）是一个基于数据库管理系统( DBMS ) 管理空间对象的信息系统，作为获取、处理、管理和分析地理空间数据的重要工具、技术和学科，近年来得到了广泛关注和迅猛发展。

在水利工程方面,GIS技术应用的潜力是巨大的,通过GIS可以将施工过程通过图像的方式动态的显示出来,而GIS先进的空间分析功能可以为水利施工过程提供便利的分析工具,通过数字地形模拟,可以用离散分布的平面点来模拟连续分布的地形,进而进行坡度坡向分析、断面图分析等,从此实现水利工程信息的科学、高效的管理。此外,GIS的可视化表达功能可以对每一施工过程进行模拟和全程监测,为设计人员提供直观形象的信息支持, 为决策者提供精确、科学的可视化分析手段,为优化施工过程提供技术支持。GIS在水利工程中的应用涉及到水利工程设计、施工决策等各个方面,具体表现在以下几点。

(1) GIS 在水利工程施工方面的应用

GIS在水利工程施工过程中的作用,主要分为三个部分:第一、数据管理。通过数据的过滤, 转化为与可视化表达相适应的表现形式,为下一步的操作做准备。第二、可视化映射。将过滤过的数据经过信息处理,转化为可视化对象。第三、绘图及输出。通过以上三个环节,GIS技术便把工程施工各个时刻的工程面貌的图像存在数据库中和与之相对的属性数据建立联系,可以按时间顺序读取这些图像,当图像快速连续变换时,基于与动漫电影相同的原理, 整个施工过程的工程面貌便动态的在眼前显现出来。GIS的水利水电工程施工总布置可视化演示系统、基于GIS的施工截流的三维动态可视化等均是采用这种方法。

(2) GIS 在水利工程设计中的应用

在水利工程设施的设计过程中, 可以将GJS中的地形信息与地质技术资料和水文资料相结合,为工程选址提供技术支持。

(3)GIS 在水利工程管理中的应用

将水利工程的基本信息、存于数据库中,提供可视化的图形查询界面,为防洪规划提供依据。

总结

GPS 技术、RS 遥感技术、与GIS 的结合统称为3S技术。3S技术使测绘功能更加强大。通过卫星遥感技术监测流域内情况，结合GIS 数据库形成实时监控系统，地理信息系统可以通过历史资料和有效的数字模型对区域内水资源数量、质量、供需预测分析、水土保持等方面进行及时的地质山洪灾害监测、预报和推测，3S技术在水利工程方面的应用必将越来越广泛和深入。而在新时期加强对测绘新技术在水利工程中应用的研究，将有助于改善当前水利工程的测绘质量，有效降低工程测绘人员的工作量，有助于降低水利工程的工程造价成本，增强水利工程的社会效益与经济效益。

参考文献：

[1] 刘刚，殷意晗. 浅谈测绘新技术在农田水利工程中的应用[J] .科技促进发展，2010（3）.

[2] 秦珂.浅析现代测绘新技术的发展趋势[J].山西建筑，2008（23）.