水利工程測繪技術(shù)應(yīng)用存在的問題及對策

張從康

（重慶南江地質(zhì)工程勘察院，重慶 401147）

前言

20世紀(jì)60年代，隨著光電技術(shù)、計算機技術(shù)和精密機械技術(shù)的發(fā)展，1963年Fennel終于研制了編碼電子經(jīng)緯儀，從此常規(guī)的測量方法邁向自動化的新時代。經(jīng)過70年代電子測角技術(shù)的深入研究和發(fā)展，到了80年代出現(xiàn)了電子測角技術(shù)的大發(fā)展--電子測角方法從最初的編碼度盤測角，發(fā)展到光柵度盤測角和動態(tài)法測角。由于電子測微技術(shù)的改進(jìn)和發(fā)展，電子測角精度大大提高。

由于測繪工作一直是各種工程的先行兵，因而測繪工作的成敗，測繪成臬的準(zhǔn)確性有著舉足輕重的地位。因為一項水利工程從立項到町行性研究再到初步設(shè)計直至最后的施工都離不開測繪的支持。因此，測繪工作的效率、精度，以及反映實地情況的準(zhǔn)確度在工程中起著關(guān)鍵性的作用，甚至可以說決定著一項工程的未來，因而先進(jìn)的測繪儀器、測繪技術(shù)和測繪方法也就必須在工作中得到應(yīng)用。否則，我們就無法面對高強度的任務(wù)，無法在規(guī)定的時間內(nèi)提交出合格的測繪產(chǎn)品。

1 測繪技術(shù)在工程中的最新應(yīng)用

現(xiàn)代水利工程規(guī)模大，工期較長，技術(shù)高，所以在前期規(guī)劃設(shè)計時需要大量的原始數(shù)據(jù)做基礎(chǔ)，因而對測繪速度有著更高的要求，水利工程往往是任務(wù)突然，工期緊迫，所以對測繪的要求就是在短時間內(nèi)提供海量數(shù)據(jù)，這靠傳統(tǒng)的作業(yè)模式是行不通的，這時就需要高科技技術(shù)在短時問內(nèi)獲取數(shù)據(jù)。在水利工程中，應(yīng)用到如下的測繪技術(shù)和測繪方法，對于這些方法的掌握和實踐，既豐富了測繪理論，又加快了測繪速度。

1.1 平面控制測量

控制測量是工程測量中比較有代表性的一個工序，也是最關(guān)鍵的一環(huán)，整個工程的資料是否準(zhǔn)確和這一環(huán)節(jié)有著最直接的聯(lián)系。

本次測鼉的首級控制網(wǎng)采用GPS快速靜態(tài)測量。進(jìn)行GPS靜態(tài)測量時，認(rèn)為GPS接收機的天線在整個觀測過程中的位置是靜止，在數(shù)據(jù)處理時，將接收機天線的位置作為一個不隨時間的改變而改變的量，通過接收到的衛(wèi)星數(shù)據(jù)的變化來求得待定點的坐標(biāo)。在測量中，GPS靜態(tài)測量的具體觀測模式是多臺接收機在不同的測站上進(jìn)行靜止同步觀測，時間由40分鐘到十幾小時不等。安裝在基準(zhǔn)站上的GPS接收機觀測4顆衛(wèi)星后便可進(jìn)行三維定位，解算出基準(zhǔn)站的坐標(biāo)。由于存在著軌道誤差、時鐘誤差、SA影響，大氣影響、多徑效應(yīng)以及其他誤差，解算出的坐標(biāo)與基準(zhǔn)站的已知坐標(biāo)是不一樣的，存在誤差?；鶞?zhǔn)站利用數(shù)據(jù)鏈將此改正數(shù)發(fā)送出去，由用戶站接收，并且對其解算的用戶站坐標(biāo)進(jìn)行改正。最后得到的改正后的用戶坐標(biāo)己消去了基準(zhǔn)站和用戶站的共同誤差。

在經(jīng)典測繪技術(shù)中，對于基本平面一般采用導(dǎo)線網(wǎng)進(jìn)行平面的基本控制。雖然其優(yōu)點是靈活多變，并且推進(jìn)容易，但是精度較差，中途需要多次多條件檢核。針對本工程線路長的特點，如果想取得可靠的精度，只能提高導(dǎo)線網(wǎng)的等級，這將增加了作業(yè)難度，延緩了作業(yè)進(jìn)度。但如果采用GPS差分技術(shù)一一RTK進(jìn)行快速定位，則可提高測鼉速度，減少工作量，且能達(dá)到可靠的精度。

1.2 高程控制測量

高程控制網(wǎng)是大地控制網(wǎng)的一部分。高程控制網(wǎng)用水準(zhǔn)測量方法建立。一般采用從整體到局部，逐級建立控制的原則。首級高程控制測量采用WILD NA2自動安平水準(zhǔn)儀和瓦水準(zhǔn)標(biāo)尺進(jìn)行，Sharp PC-E500袖珍計算機現(xiàn)場記錄和測站限差檢驗。測量前需要迸I角檢驗。用WILD NA2自動安平水準(zhǔn)儀是借助于自動安平補償器獲得水平視線的一種水準(zhǔn)儀。它的特點主要是當(dāng)望遠(yuǎn)鏡視線有微量傾斜時，補償器在霞力作用F對望遠(yuǎn)鏡作相對移動，從而能自動而迅速地獲得視線水平時的標(biāo)尺讀數(shù)。

隨著工程的進(jìn)行，人數(shù)越來越不夠，為了能加快進(jìn)度，決定使用電子水準(zhǔn)儀來解決這一問題。數(shù)字水準(zhǔn)儀是目前最先進(jìn)的水準(zhǔn)儀，配合專門的條碼水準(zhǔn)尺，通過儀器中內(nèi)置的數(shù)字成像系統(tǒng)，自動獲取水準(zhǔn)尺的條碼讀數(shù)，不再需要人工讀數(shù)。這種儀器可大大降低測繪作業(yè)勞動強度，避免人為的主觀讀數(shù)誤差，提高測量精度和效率。同時還可以將記錄員解放出來，一定程度上緩解了人員緊張的問題，增加了工作效率。

2 測繪技術(shù)存在的問題與解決措施

水利工程固有屬性決定其必定工程大，周期長，范圍廣。而作為一切工作之首的測繪工作就顯得尤其重要。因為一項水利工程從立項到可行性研究再到初步設(shè)計直至最后的施工都離不開測繪的支持。因此，測繪工作的效率、精度，以及反映實地情況的準(zhǔn)確度在水利工程中起著關(guān)鍵性的作用，甚至可以說決定著一項水利工程的未來，因而先進(jìn)的測繪儀器、測繪技術(shù)和測繪方法也就必須在工作中得到應(yīng)用。然而，任何一項技術(shù)都不是完美的，在水利工作中，同樣也會遇到很多問題。目前，我認(rèn)為，在測量中還有如下幾個方面的技術(shù)仍難以直接獲取數(shù)據(jù)，對于此類工作，仍需要用測繪方法或者測繪儀器的組合來完成，而沒有一款針對此種數(shù)據(jù)獲取的儀器出現(xiàn)。

2.1 實時性

實時性的最終目的還是需要增加網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，無論是有線的或者無線的。目前，通過TCP-COM已經(jīng)可以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離的RTK作業(yè)，在服務(wù)器上可以查看數(shù)據(jù)的傳輸、流通，但是內(nèi)業(yè)電腦直接獲得測量數(shù)據(jù)還有一定的問題，只能后處理。

2.2 水下數(shù)據(jù)獲取

目前沒有一種單一設(shè)備或者技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)水下技術(shù)，但是可以通過一系列的一起組合進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，例如RTK+測深儀等。

應(yīng)用GPS進(jìn)行水下地形測量的步驟：運用GPS和導(dǎo)航軟件對測量船進(jìn)行定位，并指導(dǎo)測量船在指定測量斷面上航行，導(dǎo)航軟件每隔一個時間段自動紀(jì)錄水深數(shù)據(jù)，并進(jìn)行驗證潮位輸出，結(jié)合RTK所測量的平面坐標(biāo)。從而實現(xiàn)對于水下地形的測量任務(wù)。

2.3 地下數(shù)據(jù)獲取

如修建地下建筑物如隧洞等。洞內(nèi)平面控制測量在未貫通前都是支導(dǎo)線，其計算方法可參照導(dǎo)線計算。首先要根據(jù)洞室相向或單向開挖長度及設(shè)計貫通精度要求，對洞內(nèi)導(dǎo)線進(jìn)行設(shè)計，估算預(yù)期的誤差、確定導(dǎo)線施測的等級，以保證洞室開挖軸線的正確，即貫通精度，更為合理、經(jīng)濟(jì)的選擇測量設(shè)備及測量方案。根據(jù)隧洞設(shè)計開挖圖，按一定比例尺在CAD或圖紙上繪出隧洞開挖平面圖及貫通面位置，充分考慮開挖施工時洞內(nèi)的測量環(huán)境(如通視條件及出渣等對測量的影響)，以及測量精度的提高，合理的選出導(dǎo)線點位置，并展于圖上。

3 結(jié)束語

GPS是一個由覆蓋全球的24顆衛(wèi)星組成的衛(wèi)星系統(tǒng)。這個系統(tǒng)可以保證在任意時刻，地球上任意一點都可以同時觀測到4顆衛(wèi)星，以保證衛(wèi)星可以采集到該觀測點的經(jīng)緯度和高度，以便實現(xiàn)導(dǎo)航、定位、授時等功能。差分GPS測量是使用兩臺以上接收機對衛(wèi)星進(jìn)行同步觀測。這種觀測方式可消除或減弱定位過程中的某些誤差影響，如衛(wèi)星鐘誤差、接收機鐘誤差、大氣傳播誤差和衛(wèi)星軌道誤差，從而獲得精確的測量數(shù)據(jù)。GPS靜態(tài)的模式，利用衛(wèi)星信號，通過差分計算來獲取點位坐標(biāo)的技術(shù)，類似于后方交會技術(shù)，即在未知點上觀測一旁位置的衛(wèi)星的種方法，這種方法以及儀器的出現(xiàn)，使得傳統(tǒng)測繪中的點位通視問題被徹底解決，實現(xiàn)了設(shè)站自由的作業(yè)模式。

[1]張慕良,葉澤榮.水利工程測量.第3版[M].北京:水利水電出版社,1994.

[2]清華大學(xué)土木工程系測量教研組.普通測量.第4版[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1990.

[3]吳子安,吳棟材.水利工程測量[M].北京:測繪出版社,1990.