水利水電工程測(cè)量新技術(shù)研究

吳東明 孟坤 莫振鐸

摘 要：科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展給工程測(cè)量的發(fā)展帶來了新的發(fā)展機(jī)遇，使得在工程測(cè)量工作中，多種技術(shù)間互相滲透、互相促進(jìn)。水利水電工程測(cè)量技術(shù)的新發(fā)展，對(duì)于提高水利水電工程質(zhì)量發(fā)揮著舉足輕重的影響。本文對(duì)水利水電工程測(cè)量新技術(shù)進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：水利水電工程；測(cè)量新技術(shù)；數(shù)字化

數(shù)字化和信息化的時(shí)代，科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)給工程測(cè)量的發(fā)展帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，它已將當(dāng)前測(cè)繪工作的核心技術(shù)很好地利用于工程測(cè)量的工作中，使得它的技術(shù)不是單一的，而是多種技術(shù)間互相滲透、互相補(bǔ)充、互相促進(jìn)。水利水電工程測(cè)量技術(shù)的新發(fā)展，對(duì)于提高水利水電工程質(zhì)量發(fā)揮著舉足輕重的影響，對(duì)于促進(jìn)我國(guó)水電水利工程的發(fā)展有重大的意義，需要引起足夠的重視。下面筆者結(jié)合多年的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)水利水電工程測(cè)量新技術(shù)進(jìn)行探討，供同行參考。

1 CAD （計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）技術(shù)

CAD （計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）技術(shù)產(chǎn)生于二十世紀(jì)50年代后期，它伴隨著計(jì)算機(jī)硬件軟件技術(shù)的發(fā)展而迅速普及。目前，CAD技術(shù)和系統(tǒng)在我國(guó)水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)行業(yè)有了飛速的發(fā)展，應(yīng)用迅速普及。傳統(tǒng)的手工繪圖、計(jì)算不能滿足其任務(wù)要求，利用CAD技術(shù)，可以極大地改善勘測(cè)設(shè)計(jì)條件。在水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)行業(yè)實(shí)現(xiàn)了計(jì)算繪圖與測(cè)量的一體化，從數(shù)據(jù)錄入到輸出都是在自動(dòng)化軟件的管理下進(jìn)行，在計(jì)算機(jī)之間或計(jì)算機(jī)與設(shè)備之間以數(shù)據(jù)流的形式交流，實(shí)現(xiàn)了無紙化辦公，自動(dòng)化計(jì)算，不但極大地提高了效率，還避免了人為的錯(cuò)誤。面對(duì)日益復(fù)雜與苛刻的勘測(cè)設(shè)計(jì)工程，CAD技術(shù)發(fā)揮的作用將會(huì)也來越大。它的發(fā)展已經(jīng)和水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展息息相關(guān)，這兩項(xiàng)是相互促進(jìn)的。水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)行業(yè)未來是要求朝著標(biāo)準(zhǔn)化、協(xié)同化、精細(xì)化方向發(fā)展。以計(jì)算機(jī)智能管理操作為基礎(chǔ)的CAD將為實(shí)現(xiàn)這一方向起到不可替代的支撐作用。

2 GIS技術(shù)

GIS是集計(jì)算機(jī)科學(xué)、空間科學(xué)信息科學(xué)、測(cè)繪遙感科學(xué)、環(huán)境科學(xué)和管理科學(xué)等學(xué)科為一體的新興邊緣學(xué)科。從20世紀(jì)60年代至今只有短短的四十多年的時(shí)間，但已經(jīng)成為多學(xué)科集成并應(yīng)用于各領(lǐng)域的基礎(chǔ)平臺(tái)成為地學(xué)空間信息顯示的基本手段與工具。其技術(shù)優(yōu)勢(shì)不光在于它的集地理數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)、管理、分析、三維可視化顯示與成果輸出于一體的數(shù)據(jù)流程，還在于它的空間提示、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和輔助決策功能。目前，GIS不僅發(fā)展成為一門較為成熟的技術(shù)科學(xué)，而且已經(jīng)成為一門新興的產(chǎn)業(yè)，在測(cè)繪、地質(zhì)礦產(chǎn)、農(nóng)林水利、氣象海洋、環(huán)境監(jiān)測(cè)、城市規(guī)劃土地管理、區(qū)域開發(fā)與國(guó)防建設(shè)等領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用采用GIS、數(shù)據(jù)庫、內(nèi)外一體化測(cè)圖、掃描矢量化及全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量等技術(shù)，為專業(yè)信息系統(tǒng)提供及時(shí)、準(zhǔn)確、標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化的基礎(chǔ)空間信息，以建立各類專業(yè)信息系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)管理的科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化、信息化。

3 GPS定位技術(shù)

GPS是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無線電衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，它具有全能性、全球性、全天候、連續(xù)性和實(shí)時(shí)性的精密三維導(dǎo)航與定位功能，而且具有良好的抗干擾性和保密性。因此，GPS技術(shù)率先在大地測(cè)量、工程測(cè)量、航空攝影測(cè)量、海洋測(cè)量、城市測(cè)量等測(cè)繪領(lǐng)域得到了應(yīng)用，并在軍事、交通、通信、資源、管理等領(lǐng)域展開了研究并得到廣泛應(yīng)用。近年來，GPS高精度的定位技術(shù)在工程測(cè)量領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，它的突出優(yōu)點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：GPS設(shè)備操作簡(jiǎn)便，不需要太多的專業(yè)知識(shí)。它重量輕，體積小，所帶來的后勤壓力也小，減少了測(cè)繪人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。觀測(cè)站選址靈活，不需要通視，減少了觀測(cè)站的數(shù)量，也就減少了測(cè)量工作的經(jīng)費(fèi)和時(shí)間。幾乎不需要人工計(jì)算，定位精度高，減少了計(jì)算失誤率。隨著基線的加長(zhǎng)，其定位相對(duì)精度就越高，這是人工觀測(cè)不能比擬的。GPS觀測(cè)成果同時(shí)提供了三維坐標(biāo)。在測(cè)量經(jīng)緯度的同時(shí)，也測(cè)量了所處地的高度，這就為研究大地水準(zhǔn)面的形狀和地面點(diǎn)的高程開辟了新途徑。GPS觀測(cè)設(shè)備能全天候作業(yè)，一般不受天氣條件限制，突破了光學(xué)觀測(cè)的局限。

4 地圖數(shù)字化技術(shù)

在建立各種GIS系統(tǒng)時(shí)，對(duì)原有地圖進(jìn)行數(shù)字處理，在建庫工作中占據(jù)了相當(dāng)大的工作理，各工程測(cè)繪部門都投入相當(dāng)大的人力和財(cái)力。對(duì)于已有紙質(zhì)地圖，若其現(xiàn)勢(shì)性、精度和比例尺能滿足要求，就可以利用數(shù)字化儀將其輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)編輯、修補(bǔ)后生成相應(yīng)的數(shù)字化圖。當(dāng)前有手扶跟蹤數(shù)字化和掃描矢量化兩大類儀器，手扶跟蹤數(shù)字化儀工藝流程為硬件連接分圖開定向數(shù)據(jù)采集僵形編輯僵形輸出。掃描儀數(shù)字化儀的工作流程為原圖掃描僵形糾正僵形定向戶原圖矢量化僵形編輯僵形輸出。利用掃描矢量化技術(shù)進(jìn)行地圖數(shù)字化是提高數(shù)字化質(zhì)量與速度的必由之路，針對(duì)大比例尺地形圖，大多數(shù)掃描矢量化軟件能自動(dòng)提取多邊形信息，高效、便捷、保真對(duì)地圖進(jìn)行數(shù)字化處理。

5 遙感技術(shù)

遙感技術(shù)由于視域廣闊、信息豐富、具立體感、衛(wèi)星影像成周期性重現(xiàn)以及獲取資料快速等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)與測(cè)量工程中。遙感圖像能提供大量宏觀的線性構(gòu)造信息，較為全面的反映區(qū)域地質(zhì)特征、水系分布特征和地貌形態(tài)，成為了研究區(qū)域構(gòu)造格架，確定斷裂體系及活動(dòng)性以及評(píng)價(jià)工程及其周緣地區(qū)的構(gòu)造穩(wěn)定性所必不可缺的參考資料。在大型水利水電工程庫區(qū)岸坡的滑坡、崩塌、泥石流以及某些松散堆積體等易出現(xiàn)問題的地帶進(jìn)行監(jiān)測(cè)與調(diào)查中，應(yīng)用遙感技術(shù)利用航衛(wèi)片或彩紅外片進(jìn)行地質(zhì)解譯，結(jié)合野外的現(xiàn)場(chǎng)觀察，可以方便快捷的判定該地區(qū)的地質(zhì)活動(dòng)強(qiáng)度與穩(wěn)定性。利用遙感影像，特別是彩紅外影像進(jìn)行巖溶及巖溶水文地質(zhì)調(diào)查有其特殊的優(yōu)勢(shì)，像片解譯不僅能很好地判讀各種巖溶地貌現(xiàn)象，而且還可以充分利用和其它介質(zhì)紅外光譜的差異，判斷地下水的分布和泉水分布等。中小比例尺地質(zhì)圖可以用遙感成圖取代常規(guī)地質(zhì)測(cè)繪，建筑物及其它重要地區(qū)大比例尺工程地質(zhì)圖優(yōu)先考慮遙感成圖，以節(jié)約測(cè)繪時(shí)間，提升工作效率。

6 數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)

數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量是基于數(shù)字影像與攝影測(cè)量的基本原理，應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字影像處理、影像匹配、模式識(shí)別等多學(xué)科的理論與方法。航空攝影測(cè)量是大面積、大比例尺地形測(cè)圖、地籍測(cè)量的重要手段與方法，可以提供數(shù)字的、影像的、線劃的等多種形式的地圖產(chǎn)品。全數(shù)字?jǐn)z影工作站的出現(xiàn)，加上GPS技術(shù)在攝影測(cè)量中的應(yīng)用，使得攝影測(cè)量向自動(dòng)化、數(shù)字化方向邁進(jìn)。隨著全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)的應(yīng)用，攝影測(cè)量產(chǎn)品已經(jīng)從影像圖等向4D產(chǎn)品轉(zhuǎn)化，為建立各類專業(yè)的信息系統(tǒng)和基礎(chǔ)地理信息平臺(tái)提供了可靠的數(shù)據(jù)保證。近景攝影測(cè)量或非地形攝影測(cè)量技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于文物、考古、園林、古建筑等的測(cè)繪，建筑物形變、滑坡等的監(jiān)測(cè)，計(jì)算機(jī)視覺、機(jī)器視覺及機(jī)器人視覺等視覺科學(xué)，在工業(yè)上被應(yīng)用于對(duì)流水生產(chǎn)線上移動(dòng)零件或產(chǎn)品的監(jiān)測(cè)。

總之，水利水電工程測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，提升了水利水電行業(yè)工作效率，提升了工程測(cè)量的準(zhǔn)確率，減輕了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，極大地促進(jìn)了水利水電勘測(cè)事業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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