水利水電工程測量大全11篇

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水利水電工程測量是工程測量學科的分支，是一門直接為水利水電工程建設服務的專業性學科。按照工程建設程序，水利水電工程測量分為規劃設計階段的測量、施工興建階段的測量和運營管理階段的測量。按照測量內容，水利水電工程測量分為地形測量、水下測量、變形監測以及地下洞室測量等幾部分，通過對大地測量技術、衛星定位技術（GPS）、數字攝影測量與遙感技術（RS）、地理信息系統（GIS） 技術等技術的不斷融合，水利水電工程測量領域，目前已經涵蓋了線路測量、地籍與界線測量、施工測量、計量測量等多方面內容，而且還會不斷拓寬。

1 地形測量

地形測量指的是測繪地形圖的作業，即對地球表面的地物、地形在水平面上的投影位置和高程進行測定，并按一定比例縮小，用符號和注記繪制成地形圖。隨著全站儀和計算機技術的普及，開發數字成圖軟件，并采用三維數字地形測繪技術已經成為現代數字地形測繪技術的主要方向。數字化測繪技術的作業模式主要有：電子平板模式、數字測記模式和數字攝影測量模式。

電子平板模式主要采用全站儀、便攜機以及地形圖繪圖軟件，作業方式有測站和鏡站兩種。其特點是模擬傳統白紙成圖，作業直觀，無需編碼，測繪不易產生錯漏，但便攜機電池使用時間短、相對笨重且穩定性差，比較適合平坦地區、城鎮地區地形測圖，不適合環境條件惡劣的水利水電工程地形圖測繪。

數字測記模式主要采用全站儀、草圖以及帶有地物編碼的地形圖內業繪圖軟件等。它適合各類環境數字地形圖測繪，但是作業不直觀，測量點號與草圖點號可能產生不一致，易產生地物錯漏，對現場繪制草圖人員要求較高。

數字攝影測量模式主要采用全站儀、掌上測圖系統以及地形圖內業繪圖軟件。它克服了筆記本電腦電子平板的缺點，發揮筆記本電腦、電子手薄、掌上平板的優點，可視化界面，人性化設計，操作簡單，攜帶方便，環境適應性強，是目前較為理想的野外測繪數據采集及成圖工具。

2 變形監測

變形監測又稱變形測量，是對變形體進行測量，確定其空間位置及內部形態的變化特征。水利水電工程的變形監測主要包括基準網測量、工作基點測量、變形體變形監測、監測資料分析等內容，目前常用的變形監測方法主要有大地測量法、基準線測量法以及液體靜力水準測量方法等。

2.1 大地測量法

大地測量方法是變形監測的經典方法，可完成變形監測基準網測量、工作基點測量、變形體變形監測等工作，測量設備主要有電子水準儀、精密全站儀，測量方法包括傳統的三角測量、幾何水準測量、交會測量和現代的邊角測量、三角高程測量等方法。大地測量方法利用常規大地測量儀器，理論方法成熟，數據可靠，觀測費用較低，但觀測時間長，勞動強度高，精度易受觀測條件影響，自動化和智能化程度較低。

2.2 基準線測量法

基準線法是水平位移變形監側的常用方法，土石壩、重力壩、支墩壩等直線形大壩的壩體、壩基一般采用引張線法、真空激光準直法和垂線法觀測，若壩體較短可采用視準線法、大氣激光準直法觀測；拱壩壩體壩基主要采用垂線法或大地測量法觀測；近壩區巖體、高邊坡、滑坡體水平位移監測主要采用大地測量法、視準線法和垂線法。

2.3 液體靜力水準測量方法

垂直位移監測技術主要有水準測量、三角高程測量、液體靜力水準測量技術，目前發展最快的是液體靜力水準測量技術。液體靜力水準測量系統特別適用于壩體廊道內高程觀測及高程傳遞，它通過各種類型的傳感器測量容器的液面高度，可同時獲取數十乃至數百個監測點的高程，具有高精度、遙測、自動化、可移動和持續測量等特點。兩容器間的距離可達數十公里，可用于跨河與跨海峽的水準測量；通過一種壓力傳感器，允許兩容器之間的高差從過去的數厘米達到數米。

3 水下測量

傳統的水下測量一般以經緯儀、電磁波測距儀及標尺、標桿，采用斷面法或極坐標法及交會法定位，并用測深桿和測深錘來采集水深數據，這種方法效率低，誤差大，已經很少采用。近年來隨著衛星定位技術的發展，DGPS、GPSRTK及CORS 系統配合多波束測深儀得到了廣泛的應用。DGPS 是以某已知點作為基準點，基準點的GPS 接收機連續接收衛星信號，并與已知點的位置進行比較，確定當時誤差的偽距修正值，將這些修正值通過無線電臺接收，用戶接收機接收修正值來實時校正GPS 信號。目前GPSRTK及CORS 系統定位已達到厘米級的定位精度，并且能夠做到實時無驗潮測量，對于大面積的水下地形測量，可以大大縮短工作周期，減輕勞動強度。

4 地下洞室測量

地下洞室測量工作是水利水電工程測量的重要組成部分，主要包括地面控制測量、地下起始數據的傳遞、地下控制測量、貫通測量、施工測量、變形監測等內容。

地下洞室測量以地下為主、地面為輔，地面部分主要是針對地下工程進行地面控制測量和地面變形監測等。由于作業空間狹窄、空氣潮濕、粉（煙） 塵大、光線弱照度差、施工干擾嚴重等因素，地下洞室測量需借助專用（防震動、防爆炸、防潮濕） 全站儀、無棱鏡激光測距儀、陀螺全站儀、激光指向儀、無棱鏡激光斷面測量系統。

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水利水電工程測量是工程測量學科的分支，是直接為水利水電工程建設服務的專業性學科。按照測量內容，水利水電工程測量分為地形測量、水下測量、變形監測以及地下洞室測量等幾部分，通過對大地測量技術、衛星定位技術（GPS）、數字攝影測量與遙感技術（RS）、地理信息系統（GIS）技術等技術的不斷融合，水利水電工程測量領域，目前已經涵蓋了線路測量、地籍與界線測量、旌工測量、計量測量等多方面內容，而且還會不斷拓寬。

1、水利水電工程測量的常用技術

（一）、變形監測

1、變形監測的含義

變形監測又稱變形測量，是對變形體進行測量，確定其空間位置及內部形態的變化特征。水利水電工程的變形監測主要包括基準網測量、工作基點測量、變形體變形監測、監測資料分析等內容，目前常用的變形監測方法主要有大地測量法、基準線測量法以及液體靜力水準測量方法等。

2、變形測量常用方法

（1）、大地測量法

大地測量方法是變形監測的經典方法，可完成變形監測基準網測量、工作基點測量、變形體變形監測等工作，測量設備主要有電子水準儀、精密全站儀，測量方法包括傳統的三角測量、幾何水準測量、交會測量和現代的邊角測量、三角高程測量等方法。大地測量方法利用常規大地測量儀器，理論方法成熟，數據可靠，觀測費用較低，但觀測時間長，勞動強度高，橫度易受觀測條件影響，自動化和智能化程度較低。

（2）、基準線測量法

基準線法是水平位移變形監側的常用方法，土石壩、重力壩、支墩壩等直線形大壩的壩體、壩基一般采用引張線法、真空激光準直法和垂線法觀測，若壩體較短可采用視準線法、大氣激光準直法觀測；拱壩壩體壩基主要采用垂線法或大地測量法觀測；近壩區巖體、高邊坡、滑坡體水平位移監測主要采用大地測量法、視準線法和垂線法。

①、視準線法的優點是所用設備普通，操作簡便，費用少，但受照準精度、大氣折光等多種因素影響，操作誤差不易控制，精度會受到明顯的影響。近年來采用較少。

②、引張線法是一種廣泛應用的大壩水平位移監測主要方法，具有設備簡單、測量方便、速度快、精度高、成本低等特點。引張線讀數儀由早期人工測讀引張線儀發展到目前的步進電機光電跟蹤式引張線儀、電容感應式引張線儀、CCD式引張線儀以及電磁感應式引張線儀，基本實現了實時自動化觀測。對于短距離引張線，取消了系統中的浮托裝置，提高引張線的綜合精度，簡化引張線的觀測程序，可實現完全自動化觀測。

③、垂線包括正垂線和倒垂線兩種形式，是水利水電工程水平位移變形監測的主要方法。正垂線般采用“線多站式”，可用于水工建筑物各高程面處的水平位移監測、撓度觀測和傾斜測量等；倒垂線般要求深入穩定的基巖內，大多用于巖層錯動監測、撓度監測，或用作水平位移的基準點監測。垂線監測由傳

（3）、液體靜力水準測量方法

液體靜力水準測量系統特別適用于壩體廊道內高程觀測及高程傳遞，它通過各種類型的傳感器測量容器的液面高度，可同時獲取數十乃至數百個監測點的高程，具有高精度、遙測、自動化、可移動和持續測量等特點。兩容器間的距離可達數十公里，如用于跨河與跨海峽的水準測量；通過一種壓力傳感器，允許兩容器之間的高差從過去的數厘米達到數米。

（二）、水下地形測量技術

近年來隨著衛星定位技術的發展，DGPS、GPS RTK及CORS系統配合多波束測深儀進行水下地形測量得到了廣泛的應用。DGPS（差分全球定位系統）是以某已知點作為基準點，基準點的GPS接收機連續接收衛星信號，并與已知點的位置進行比較，確定當時誤差的偽距修正值，將這些修正值通過無線電臺接收，用戶接收機接收修正值來實時校正GPS信號，它具有全天侯、實時連續、高精度等特點。目前GPS RTK及CORS系統定位已達到厘米級的定位精度，并且能夠做到實時無驗潮測量。以上幾種定位技術進行水下地形測量與岸上基準點交會法、極坐標法等定位技術相比。具有極大的優勢，特別是較大面積的水下地形測量，可以大大縮短工作周期，減輕勞動強度。

（三）、數字地形測繪技術

隨著全站儀和計算機技術的普及應用，形成了多種大比例尺地形圖的數字測繪方法，開發出具有自主知識版權的優秀數字成圖軟件，采用三維測繪技術，不僅可滿足地形圖和專業圖測繪成圖，還可進行GIS前端數據采集與更新。數字化測繪技術作業模式主要采用電子平板模式、數字測記模式和數字攝影測量模式（含數字近景攝影測量模式）。

二、幾種新技術在水利水電測量上的應用

（一）、CAD技術在水利水電勘測設計中的應用

近年來，隨著國家經濟實力的增強，開始逐步加大對大江大河的整治力度。對水庫和堤防除險加固工程投資巨大。與之相應的勘測設計工作量也急劇增大。傳統的手工繪圖、計算不能滿足其任務要求，利用CAD技術，則極大地改善了勘測設計條件。在水利水電勘測設計行業實現了計算繪圖與測量的一體化，從數據錄入到輸出都是在自動化軟件的管理下進行，在計算機之間或計算機與設備之間以數據流的形式交流，實現了無紙化辦公，自動化計算，不但極大地提高了效率，還避免了人為的錯誤。可能以前手工計算要三個工日的工作量，不到一分鐘就計算完成了。

（二）、遙感技術在水利水電勘測中的應用

根據遙感的平臺分類，可以將遙感技術分為航天遙感、航空遙感和地面遙感共三大類。遙感技術由于視域廣闊、信息豐富、具立體感、衛星影像成周期性重現以及獲取資料快速等特點，被廣泛應用于水利水電勘測設計工程中有關地質問題及相關的環境等問題的調查與研究。

1、遙感技術在區域構造穩定性研究

遙感圖像能提供大量宏觀的線性構造信息，較為全面的反映區域地質特征、水系分布特征和地貌形態，所以遙感圖像成為研究區域構造格架，確定斷裂體系及活動性以及評價工程及其周緣地區的構造穩定性所必不可缺的參考資料。

2、遙感技術對于危險地帶的監視

在大型水利水電工程庫區岸坡的滑坡、崩塌、泥石流以及某些松散堆積體等易出現問題的地帶進行監測與調查中，有一些工程應用遙感技術利用航衛片或彩紅外片進行地質解譯，結合野外的現場觀察，可以方便快捷的判定該地區的地質活動強度與穩定性。

3、遙感技術對于非地表資料的判讀

利用遙感影像，特別是彩紅外影像進行巖溶及巖溶水文地質調查有其特殊的優勢，像片解譯不僅能很好地判讀各種巖溶地貌現象，而且還可以充分利用和其它介質紅外光譜的差異，判斷地下水的分布和泉水分布等。

4、代替人工進行中小比例尺地質測繪填圖

在保持必須的野外考察和成圖現場校核工作的前提下，中小比例尺地質圖可以用遙感成圖取代常規地質測繪。建筑物及其它重要地區大比例尺工程地質圖優先考慮遙感成圖。這樣可以節約測繪時間，提升工作效率。

三、結語

隨著計算機技術的進―步發展，以及GPS、Rs、GIS、3S集成技術等測繪新技術以及數字化測繪、地面測量等先進技術設備的應用，水利水電工程測量方法和手段必將不斷更新換代，服務領域也將不斷拓寬。未來的水利水電工程測量技術定會向著，測囂數據采集和處理的自動化、實時化、數字化：測量數據管理的科學化、標準化、規格化：測量數據傳播與應用的網絡化、多樣化、社會化的方向發展。

參考文獻：

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中圖分類號：TV 文獻標識碼：A 文章編號：

0.引言：科學技術的新成就，電子計算機技術等新技術的發展與應用，以及測繪技術和科技的不斷發展，工程測量技術近年來發生了很大的變化；水利水電工程施工測量技術的面貌日新月異。

1．全站儀測量放樣技術

全站儀替代光學經緯儀和電磁波測距儀的應用．足地面測量技術進步的重要標志之一。全站儀具有測量精度高，儀器的集成化、自動化和智能化程度高等優點，為施工測量提供了極大的方便。已大量應用于各類工程的施工測量中。電子全站儀自動改正儀器軸系統差、自動歸化計算、角度測量自動掃描、消除度盤分劃誤差和偏心差，自動記錄存儲、實時測量三維坐標、與雙向數據通訊功能，為測圖和工程放樣向數字化發展開辟了道路。目前全能型和智能化方向發展的電腦型全站儀都帶有豐富的軟件，可以直接進行坐標放樣、導線測量、程序測量、懸高測量、道路放樣、對邊測量、面積測量、高程傳遞、參考線放樣，故能提供高速高精度的觀測成果，又能高效地完成多種測量作業。帶馬達驅動和程序控制的全站儀可以結合激光、通訊及CCD技術，能實現測量的完全自動化，被稱作自動化測量器械。為工程測量向現代化、自動化、數字化方向發展創造了有利的條件。

2．數據庫技術與GIS技術

測量工作者如何更好更好地為工程建設服務，其最有效的方法是利用數據庫技術或GIS技術建立數據庫或信息系統。其同的是把大量的測量數據或信息進行科學的存儲．建立三維數字地形模型，提高測量數據利用率，減少重復勞動，以便于檢索、分析、分發和利用。實現管理和服務的科學化、現代化。將GIS應用于水利水電工程建設，虛擬顯示施工總布置三維全景，直觀反映各組成部分空間上和時間上的相互關系并實現各種信息可視化查詢、分析、統計計算，實現建筑物施工全過程動態仿真演示。以信息的數字化、直觀化、可視化為出發點，直觀清晰地描述復雜工程建設的施工動態過程，為全面、準確．快速地分析掌握工程施工全過程提供有力的分析工具，實現工程信息的高效應用與科學管理。

3．GPS定位技術

隨著GPS的出現和不斷發展完善，測繪定位技術發生了革命性的變革。長期以來用測角、測距、測水準為主體的常規地面定位技術，正在逐步被以一次性確定三維坐標的、高速度、高效率、高精度、大范圍的GPS技術所代替，同時定位范圍已從陸地和近海擴展到海洋和宇宙空間；定位方法已從靜態擴展到動態；定位服務領域已從導航和測繪領域擴展到國民經濟建設的廣闊領域。碎部點的測繪與放樣等領域將有廣泛的應用前景。GPS接收機已逐漸成為一種通用的定位儀器在工程測量中得到廣泛應用。將GPS接收機與電子全站儀或測量機器人連接在一起，稱超全站儀或超測量機器人。它將GPS的實時動態定位技術與全站儀靈活的三維極坐標測量技術完美結合，可實現無控制網的各種工程測量。水電工程施工區域大，控制點傳算工作量大，精度衰減快；高山峽谷之中，山脈蜿蜒曲折，造成上點和通視困難；河流阻隔，致使交通不便，前后視須迂同前進。利用GPSRTK技術進行碎部點測繪與放樣不需要與基站保持通視，也無需進行后視作業，誤差不累加，精度分布均勻，精度衰減每公里只有lmm。10--15km的作業半徑不需要設置過渡控制點，更長距離的測繪可通過設置中繼電臺轉發電測波解決。大幅度地提高工作效率。

4．程序型計算器輔助計算技術

程序型計算器（如CASIO fx-4800P/fx-4500PA）以其功能強大、經濟實惠、方便攜帶的特性受到了各行各業工程技術人員的歡迎，尤其是測繪方面的技術人員進行工程放樣計算的有力工具。水利水電工程龐大而復雜。工程細部的放樣往往牽涉到幾十個公式的數學計算，尤其是在施工現場，嚴寒、酷暑、噪音、灰塵很難讓人時刻保持清醒的頭腦，計算的速度和結果的正確性大打折扣，嚴重影響放樣的質量和效率。利用編程計算器事先編制好所需放樣部位的計算程序，在施工現場最多只需輸入測點三維坐標X，Y，Z的數據即可迅速計算出所需要的放樣數據，結果準確率大大提高。全站儀實現了測點坐標的隨測隨得，編程計算器實現了放樣數據的即輸即得，大大加快了工程放樣的速度。

5．數字化測繪技術

大比例尺地形圖和工程圖的測繪，是工程測量的重要內容和任務。常規的成圖方法是一項腦力勞動和體力勞動結合的艱苦的野外工作，同時還有大量的室內數據處理和繪圖工作，成圖周期長，產品單一．難以適應飛速發展的現代化工程建設的需要。把野外數據采集的先進設備與微機及數控繪圖儀三者結合起來，形成―個從野外或室內數據采集、數據處理、圖形編輯和繪圖的自動測圖系統。實現大比例尺基本圖、工程地形圖、帶狀地形圖、縱橫斷面圖、地籍圖、地下管線圖等各類圖件的自動繪制。系統可直接提供圖紙，也可提供電子數據，為專業設計自動化建立專業數據庫和基礎地理信息系統打下基礎。數字化成圖技術住現代工程中的應用不僅提高了工作效率，并保質保量提交成果。僅內業制圖部分可節約經費50%，節約時間60％。

6． AtuoCAD輔助設計技術

計算機輔助沒計(Computer Aid Design簡寫CAD)足20世紀80年代初發展起來的一門新興技術型應用軟件。如今在各個領域均得到了普遍的應用。它大大提高了工程技術人員的工作效率。利用AutoCAD配合AutoLisp語言，可以編制一些常用的計算程序，得到定制的計算結果。在水利水電工程上有許多體形復雜的計算，尤其是各種不同體形銜接處的相交線，需要用空間解析幾何的方法解算。單靠計算器手工計算，非常繁瑣，工作量大，準確性也不好保證，用AutoCAD建立數字化模型，執行點坐標查詢功能就可以了。也可以對所編寫的程序的計算結果進行正確性驗證。AutoCAD的特性提供了測量內業資料計算的另外一種全新直觀明了的圖形計算方法。另一方面是各種工程橫斷面、縱斷面網的繪制，以及斷面面積的計算和其它一些需要的圖紙的繪制。從而大大減輕我們內業的工作強度和工作量。．

7．數字攝影測量技術

攝影測量技術由于可以提供實時的三維空間信息，無需接觸被測物體，以及野外工作量少、效率高和成果品種多等優點，具有廣泛的應用前景。隨著全數字攝影測量系統的應用，攝影測量的產品將從影像圖、線劃圖向數字化系列產品――4D產品轉化。產品應用與服務領域更廣，并為建立各類專業信息系統和基礎地理信息系統提供可靠的數據保障。在水利水電工程。利用數字攝影測量技術可以迅速獲取制作大比例尺影像圖、地形圖、立面圖、等值線圖和斷面圖圖庫，建立DTM(數字地面模型)和DEM(數字高程模型)模型數據庫，建立并永久保存高分辨率建基面三維影像數字地面模型數據庫。檢查陡坡地段的開挖質量和工程竣工部位的形體資料，記錄工程在施工過程中各個項目地理地貌信息，形成各種數字信息產品，并可通過網絡方便快捷、及時地提供給各個部門使用。

8．工程測量數據處理技術

隨著傳統測繪技術向數字化測繪技術轉化，工程測量領域技術的發展趨勢和方向是：測量數據采集和處理的自動化、實時化、數字化；測量數據管理的科學化、標準化、規格化；測量數據傳播與應用的網絡化、多樣化、社會化。GPS技術、RS技術、GIS技術、數字化測繪技術以及先進地面測量儀器等將廣泛應用于工程測量中，并發揮其主導作用。

9．結束語

科學技術的新成就，電子計算機技術、微電子技術、激光技術、空間技術等新技術的發展與應用，以及測繪科技本身的進步，為工程測量技術進步提供了新的方法和手段；水利水電工程施工測量技術的面貌也發生了深刻的變化。施工測量的速度與準確度得到了空前的提高。

參考文獻

1. 陳向平 淺議水利工程施工的幾種施工測量技術[期刊論文]-輕工設計2011(3)

2. 王立業 淺談水利水電工程中的測量技術[期刊論文]-中華民居2011(10)

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中圖分類號:TB22 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)06(c)-0060-01

隨著社會的進步、測量儀器的發展、各項測繪新技術的研究與應用,水利水電工程測量技術也得到了快速發展。同時,GPS衛星定位技術、數字攝影測量與遙感技術、地理信息系統技術、常規大地測量技術及多種專業工程測量技術不斷融合,進一步革新了測量方法,拓寬了水利水電工程測繪市場和服務領域。下面將具體介紹目前水利水電工程測量技術的發展現狀和發展趨勢。

1 平面控制測量技術

在水利水電工程中,傳統的平面控制網主要采用三角網及電磁波測距導線建立。近年來GPS衛星定位技術在水利水電工程中得到了廣泛應用,其充分彌補了常規控制測量的局限性,并體現出了極大的優越性。目前,已形成了以GPS衛星定位技術為主、傳統控制測量方法為輔的GPS網、邊角網、導線網等混合網的靈活多樣的現代控制測量技術。在實際工作中,施工測量控制網主要采用邊角網,或采用由GPS布設首級網的混合網。大范圍測圖控制網基本采用GPS控制網作為首級控制,并根據需要加密混合網等。圖跟控制已從傳統的電磁波測距導線發展為目前的GPS RTK測量技術。由于RTK技術具有作業效率高、定位精度高、無須通視、操作簡便等優點,能夠實時提供流動站在指定坐標系中的三維定位結果,并在一定范圍內達到厘米級精度,被廣泛應用于圖根控制測量,地籍測繪、數字化測圖及施工放樣等各種工作中。

未來應充分利用GPS RTK技術的優越性,并積極引進連續運行衛星定位服務系統(簡稱CORS系統)在水利水電工程控制中的應用。CORS系統是利用多基站網絡RTK 技術建立的連續運行衛星定位服務綜合系統,是現代GPS發展的必然趨勢。CORS系統由基準站網、數據處理中心、數據傳輸系統、定位導航數據播發系統、用戶應用系統五個部分組成。向不同類型、不同層次、不同需求的用戶提供不同類型的GPS觀測值、各種差分改正信息、以及其它相關的GPS服務。與傳統的GPS作業相比連續運行參考站具有作用范圍廣、24小時不間斷運行、精度更高、野外單機作業等眾多優點,能夠極大地提高作業效率,減少測量成本。

2 高程控制測量技術

水利水電工程高程控制的發展主要體現在兩個方面。首先,使用的測量儀器從以前的光學水準儀發展到數字水準儀,從人工讀數發展到儀器自動讀數、自動記錄。數字水準儀具有操作簡便、測量速度快、精度高、可實現內外業一體化等優點,是觀測方法的一次革命。其次,高程控制改變了單一依靠幾何水準測量的局面,目前可以綜合采用幾何水準、測距三角高程、GPS擬合水準等多種測量技術。

目前,高差不大的平原、丘陵地區GPS擬合高程可達到四等水準測量的精度。高程控制的研究主要在大地水準面的精化方面。隨著GPS定位技術的發展和普及,結合水準測量、重力測量、地形測繪資料精密確定大地水準面模型后,GPS高程可達到更高的精度,并逐步取代傳統水準測量,真正實現GPS三維測量,更好地為水電工程服務。

3 地形測繪技術

在水利水電工程中,有些地區已有其現勢性、精度、比例尺均能滿足要求的紙質地圖,一般直接對原圖進行數字化處理,再輔以修測、補測等方法,實測一部分地物點的精確坐標,再用這些點的坐標代替原來的坐標,可在一定程度上提高原圖的精度,獲得所需的數字化地形圖。對于沒有符合要求的紙質地圖的地區一般采用全站儀數字測圖或數字攝影測量進行施測。GPS輔助空中三角測量,是公認的我國西部困難地區測圖最經濟、最成熟的方法。

目前,大比例尺數字化成圖技術主要為全站儀(或GPS RTK)+電子平板(或草圖)+地形成圖軟件和近景攝影測量兩種模式。GPS RTK技術已廣泛應用于水利水電工程大比例尺(1∶500～1∶2000)地形測繪,其平面、高程精度滿足規范要求,大大提高了測圖效率。但受地形、植被等條件的制約,有些地區必須與全站儀配合使用。

未來應大力研究并推廣新一代航空航天數字測圖方法,如GPS輔助空中三角測量、遙感技術、三維激光掃描技術、移動測量技術(MMS)、無人機等在水利水電工程中的應用。最新應用的三維激光掃描技術能大面積、高密度地快速采集空間三維數據。可應用于地面形體測量與建模、三維可視化模型的建立、帶狀地形圖測量和庫區調查、變形監測等領域。必將在水利水電工程規劃、設計、施工、竣工各個階段中廣泛應用,成為“數字水電”建設強有力的工具。

總之,我國水利水電工程測量技術的發展已經取得了顯著成績,今后將繼續大力促進水利水電工程測量儀器和方法的更新換代,積極推廣測繪新技術的應用,推動水利水電工程測量快速發展。

參考文獻

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一、引言

隨著測繪新技術發展和測繪新設備應用，水利水電工程測量技術得到了日新月異的發展。水利水電工程測量技術發展趨勢和方向是：測量數據采集和處理的自動化、實時化、數字化；測量數據管理的科學化、標準化、規格化；測量數據傳播與應用的網絡化、多樣化、社會化。水利水電工程測量一般包括控制測量、地形測量、施工測量、水下測量、竣工測量和變形監測等幾部分內容，由于大量采用新儀器、新方法，對經典大地測量技術、衛星定位技術(GPS)、數字攝影測量與遙感技術(RS)、GIS技術、地籍與界線測量及多種專業工程測量技術的不斷融合，涵蓋了線路測量、地籍與界線測量、施工測量、計量測量等方面內容，水利水電工程測量服務領域得到了不斷拓寬。下面分幾個方面介紹水利水電工程測量技術近幾年的應用現狀和發展趨勢。

二、控制測量技術

控制測量則是一切水利水電工程測量工作的基礎。隨著科學技術的發展，水利水電控制測量由傳統控制測量過渡到現代控制測量模式，即以GPS等空間定位技術為主、傳統測繪方法為輔，快速高效、高精度確定空間點位的三維坐標。

水利水電工程控制測量按水利水電工程階段和服務內容劃分為測圖控制網和專用控制網兩種類型，包含平面控制和高程控制兩方面測量技術。水利水電工程平面控制網測量技術由傳統的三角(鎖)網發展為三邊網、邊角網、導線網、GPS網、混合網等現代控制網測量技術，近年來GPS衛星定位技術得到廣泛應用：大區域測圖控制網基本采用GPS控制網技術，中小區域測圖平面控制網采用GPS控制網作為首級網或采用多種設備觀測的混合網；專用平面控制網主要采用邊角同測網，部分工程采用GPS布設首級網或直接布設為GPS混合網。水利水電工程高程控制網測量儀器從光學水準儀發展到自動安平水準儀再到數字水準儀、液體靜力水準系統。觀測方法從人工讀數發展到自動讀數紀錄、自動觀測，作業方式從單一的幾何水準發展到測距三角高程、靜力水準、GPS擬合水準等多元作業方式。數字水準儀具有測量速度快、精度高、使用方便、勞動強度輕、可實現內外業一體化等優點得到了廣泛應用。布置了數量足夠分布均勻的高程控制點的小型GPS網，GPS高程可達到四等水準側量的精度；高差不大的平原、丘陵地區可采用GPS高程開展三、四跨河水準測量；若測區建立了高精度的精化大地水準面，長距離的GPS高程可達到二等水準測量的精度。

測圖控制網技術已從以前的前方交會、后方交會等傳統技術發展到電磁波測距導線再發展到目前的RTK技術和CORs技術。RTK技術是基于載波相位觀測值的實時動態定位技術，它能夠實時地提供測站點在指定坐標系中的三維定位結果，并達到厘米級精度。使用RTK技術作業能大大提高作業效率，得到一組圖根點的三維坐標僅需要幾秒鐘的時間。由于RTK技術具有作業效率高、定位精度高，數據安全可靠、作業條件要求低，無須通視、操作簡便，容易使用等優點，目前已被大量使用。CORS系統是利用多基站網絡RTK技術建立的連續運行衛星定位服務綜合系統(ContinuousOperational Reference System，縮寫為CORS)。CORS系統由基準站網、數據處理中心、數據傳輸系統、定位導航數據播發系統、用戶應用系統五個部分組成。基準站網負責采集GPS衛星觀測數據并輸送至數據處理中心，數據處理中心接收各基準站數據，進行數據處理，形成多基準站差分定位用戶數據，組成一定格式的數據文件，通過移動網絡、UHF電臺、Internet等形式向用戶播發定位導航數據。用戶使用的GPS流動站設備只要具備網絡RTK模塊功能，就可以接收系統提供的RTCM2．3、RTCM3．0或CMR+格式的差分數據。用戶僅需要一臺流動站即可進行全天24小時RTK測量，獲得的坐標為WGS84坐標系統，再轉換成適合當地的地方坐標系統。由于該系統具備無需架設基站、作用距離遠、24小時不間斷運行等優點，能夠極大地提高作業效率，減少測量成本。目前我國已有許多大中型城市建立了CORS系統，應用于城市周邊的測繪、國土、交通、林業、農業、水利、等領域。RTK技術和CORS技術不僅能在測圖控制方應用，還能充分應用于地形測量、斷面測量、水下地形測量等各方面。

三、數字地形測繪技術

隨著全站儀和計算機技術的普及應用，形成了多種大比例尺地形圖的數字測繪方法，開發出具有自主知識版權的優秀數字成圖軟件，采用三維測繪技術，不僅可滿足地形圖和專業圖測繪成圖，還可進行GIS前端數據采集與更新。數字化測繪技術作業模式主要采用電子平板模式、數字測記模式和數字攝影測量模式(含數字近景攝影測量模式)。

1.電子平板數字測圖系統：

全站儀+便攜機(即電子平板)+地形圖繪圖軟件，包括測站和鏡站兩種作業方式，其特點是模擬傳統白紙成圖，作業直觀，無需編碼，測繪不易產生錯漏，但便攜機電池使用時間短(通常為3h左右)、相對笨重且穩定性差，比較適合平坦地區、城鎮地區地形測圖，不適合環境條件惡劣的水利水電工程地形圖測繪。

2.測記法數字測圖系統：

全站儀／GPSRTK+(電子手薄+)草圖+帶有地物編碼的地形圖內業繪圖軟件。缺點是作業不直觀，測量點號與草圖點號可能產生不一致，易產生地物錯漏，對現場繪制草圖人員要求較高，但適合各類環境數字地形圖測繪。

3.掌上數字測圖系統：

全站儀+掌上測圖系統(即掌上電腦)+地形圖內業繪圖軟件。掌上數字測圖系統克服了筆記本電腦電子平板的缺點，發揮筆記本電腦、電子手薄、掌上平板的優點，可視化界面，人性化設計，操作簡單，攜帶方便，環境適應性強，是目前較為理想的野外測繪數據采集及成圖工具。

四、變形監測技術

變形監測又稱變形測量或變形觀測，是對被監測對象或物體(簡稱變形體)進行測量，確定其空間位置及內部形態的變化特征。變形監測按其變形監測部位分為外部變形監測(外觀)和內部變形監測(內觀)兩部分，涉及測量學范疇的工作主要為外部變形監測。外部變形監測按變形方向可分為水平位移監測和垂直位移監測。水利水電工程外部變形監測包括變形監測基準網測量、工作基點測量、變形體變形監測、監測資料分析等內容，常用水利水電工程外部變形監測方法主要有以下幾種：

1.大地測量法

大地測量方法是變形監測的經典方法，可完成變形監測基準網測量、工作基點測量、變形體變形監測等工作，測量設備采用電子水準儀、精密全站儀，測量方法包括傳統的三角測量、幾何水準測量、交會測量和現代的邊角測量、三角高程測量等方法。大地測量方法主要特征：利用常規大地測量儀器，理論和方法成熟，測量數據可靠，觀測費用相對較低，但觀測時間長，勞動強度高，精度受到觀測條件影響較大，觀測和數據處理的自動化和智能化程度較低。

2.基準線測量法

基準線法是水平位移變形監側的常用方法，土石壩、重力壩、支墩壩等直線形大壩的壩體、壩基一般采用引張線法、真空激光準直法和垂線法觀測，若壩體較短可采用視準線法、大氣激光準直法觀測；拱壩壩體壩基主要采用垂線法或大地測量法觀測；近壩區巖體、高邊坡、滑坡體水平位移監測主要采用大地測量法、視準線法和垂線法。

(1)視準線法的優點所用設備普通，操作簡便，費用少，但受照準精度、大氣折光等多種因素影響，操作誤差不易控制，精度會受到明顯的影響。近年來采用較少。

(2)引張線法是一種廣泛應用的大壩水平位移監測主要方法，具有設備簡單、測量方便、速度快、精度高、成本低等特點。引張線讀數儀由早期人工測讀引張線儀發展到目前的步進電機光電跟蹤式引張線儀、電容感應式引張線儀、CCD式引張線儀以及電磁感應式引張線儀，基本實現了實時自動化觀測。對于短距離引張線，取消了系統中的浮托裝置，提高引張線的綜合精度，簡化引張線的觀測程序，可實現完全自動化觀測。

(3)垂線包括正垂線和倒垂線兩種形式，是水利水電工程水平位移變形監測的主要方法。正垂線―般采用”―線多站式”，可用于水工建筑物各高程面處的水平位移監測、撓度觀測和傾斜測量等；倒垂線―般要求深人穩定的基巖內，大多用于巖層錯動監測、撓度監測，或用作水平位移的基準點監測。垂線監測由傳統人工讀數的垂線坐標儀發展到自動化觀測的遙測垂線坐標儀。

3.液體靜力水準測量方法

垂直位移監測技術主要有水準測量、三角高程測量、液體靜力水準測量技術，目前發展最快的是液體靜力水準測量技術。液體靜力水準測量系統特別適用于壩體廊道內高程觀測及高程傳遞，它通過各種類型的傳感器測量容器的液面高度，可同時獲取數十乃至數百個監測點的高程，具有高精度、遙測、自動化、可移動和持續測量等特點。兩容器間的距離可達數十公里，如用于跨河與跨海峽的水準測量；通過一種壓力傳感器，允許兩容器之間的高差從過去的數厘米達到數米。

五、水下地形測量技術

傳統的水下地形測量采用一般多以經緯儀、電磁波測距儀及標尺、標桿為主要工具，用斷面法或極坐標法及交會法定位，用測深桿和測深錘來采集水深數據，這種方法存在作業效率低，誤差大等諸多缺點，近來已經很少被采用。近年來隨著衛星定位技術的發展，DGPS、GPS盯K及CORS系統配合多波束測深儀進行水下地形測量得到了廣泛的應用。DGPS(差分全球定位系統)是以某已知點作為基準點，基準點的GPS接收機連續接收衛星信號，并與已知點的位置進行比較，確定當時誤差的偽距修正值，將這些修正值通過無線電臺接收，用戶接收機接收修正值來實時校正GPS信號，它具有全天侯、實時連續、高精度等特點。目前GPS RTK及CORS系統定位已達到厘米級的定位精度，并且能夠做到實時無驗潮測量。以上幾種定位技術進行水下地形測量與岸上基準點交會法、極坐標法等定位技術相比，具有極大的優勢，特別是較大面積的水下地形測量，可以大大縮短工作周期，減輕勞動強度。

六、結束語

近年來，我國水利水電工程測量研究投入增多，發展很快，進步很大，取得了顯著成績；但東西部單位間發展不平衡，不能滿足水利水電工程建設的需要。我們大力促進水利水電工程測量技術方法與手段的更新換代，積極推動測繪新技術的應用，加快“3S”集成技術研究，推動傳統手工測量向電子化、數字化、自動化方向發展；同時相關行業、相關學科的學習，拓展新的測繪市場和技術服務新領域，增加測繪附加值，使水利水電測繪由純技術型向技術服務型轉化，推動水利水電工程測量又好又快發展。

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1水利水電工程測量的誤差影響因素

1.1測量因素

在水利水電工程測量時，需要確保測量數據的精準。因此，需要根據工程的實際情況，選擇適當的測量技術。不同的測量方法及取值標準不同，也會導致測量結果出現明顯的差異性。在實際測量中，測量人員需要明確出現測量誤差不可避免，無論采用何種測量方式，均會出現一定程度的誤差，因此，在實際測量中，必須結合項目的要求，精準的選擇測量方法，估算測量誤差［1－5］。在測量時，根據其測量設備(如全站儀或經緯儀)，在測量時獲得精準的測量數據，分析目前出現的測量誤差，得知其測量精度。根據測量標準的不同，如果出現明顯差異，便需要針對同一項目進行重復測量，根據最精準的數據進行擬定，所選擇的設備值若出現明顯變化，就需要在后續測量中根據實際情況進行調整，降低出現誤差的幾率［6－7］。

1.2人為因素

在通常情況下，測量精度與測量人員的技術水準以及測量經驗具有明顯關聯性。測量人員的技術越高，其測量產生誤差越低，其測量準確性越高［8－9］。

1.3自然因素

與常規施工地區相比，水利水電工程環境較為惡劣，且多數地區處于山區，對測量工作會產生較大影響，且均為不利影響。例如，會導致測量難度加大、測量精準度降低。在實際測量中，山區將會對測量視線造成阻礙。溫度以及空氣內部水分含量也會對測量工作產生干擾。例如，在測量時，如該地區水分較多，空氣濕冷，其空氣中含有較多水分，測量儀器會受潮。在測量時，光線產生的折射現象對于測量誤差具有明顯關聯，很有可能導致測量結果出現嚴重誤差，干擾測量的最終準確性［10］。

2水利水電工程測量誤差預防辦法

2.1合理使用相關的機械設備

在水利水電工程測量誤差預防中，規范機器設備的使用非常重要。例如，在測量設備中，水準儀是目前常用的設備之一，其在水利水電工程測量中發揮著重要作用，該儀器在使用過程中非常需要注重規范性操作。此外，該儀器較為精密，如出現操作不慎，將會導致該儀器測量結果精準性下降。在水準儀的使用過程中，首先使用水準望遠鏡配合水準儀調節預防出現不平衡現象，降低出現誤差。在實際操作中，需要預先對水準儀進行校準，使水準儀處于水平位置，確保其整體不會出現意外傾斜等情況。且為了獲得極佳的測量結果，在使用水準儀的過程中，可以選擇中間法或列舉補償法進行精準操作。在使用中間法進行測量時，立尺具有非常關鍵的作用［11］。

2.2合理進行有效觀測

在測量過程中，必須對水利水電工程的測量誤差因素進行調整。通過集中分析出現誤差的直接原因，完成數據的精準融合。在分析時，調整觀測角度，確保測量結果能夠精準，避免出現偏差。例如，在觀測過程中，相應的使用儀器，如水準儀、望遠鏡等出現傾斜時，將會導致偏差結果，出現嚴重的差異性。這就需要在測量過程中，保持其調頻狀態，使用水準儀能夠完成水利水電工程的精準測量。通過水準儀的應用特性，確保能夠根據測量結果完成融合，避免其出現的相關誤差，保證誤差能夠有效控制在合理的數值范圍內，如出現數值偏差行為，施工人員必須要考慮其出現偏差的原因以及出現偏差是否由人為因素導致，并進行及時調整。此外，設備的十字絲以及尺象如發生重疊問題，也會導致出現誤差。在測量人員進行讀數時，需要保證二者之間能夠進行重合，以提供精準的數值。在對工程進行精細測量時，需要確保整個測量操作的準確性以及規范性。并在測試前，進行物理對光，以避免視線誤差所造成的不良影響，確保數據的精準性。此外，為了確保能夠進行合理測量，在進行水利水電工程測量時，使水準尺處于直立狀態，避免水準尺出現傾斜，避免測量結果以及數據產生較為嚴重的偏差影響。在測量過程中，也需要注意測量結果以及實際數據，如二者之間出現較為嚴重的偏差性失誤，其水準面會比正常測量偏差值出現嚴重失衡。因此，必須結合水準面進行測量，不可使用水平面替代。為保證數字化地形測量成果質量，每個環節都按以下步驟進行嚴格的兩級檢查:①小組自檢，小組對圖進行100%的野外巡視檢查，在塊圖中進行修改，重新進行分幅、打印，合格后提交項目部檢查。②項目部對小組提交的各種觀測記錄、計算資料、成果表及圖件，做室內檢查、野外巡視檢查、圖幅野外測點，進行精度統計。除此之外，各級檢查員對計算機內的數據文件、圖形文件、格式、圖層以及點、線、面狀要素進行全面的檢查。鑒別分幅圖與原塊圖圖面是否一致，拼接各圖塊以檢查圖塊間有無矛盾，檢查圖塊內的點線面地物要素、屬性要素按南方儀器公司cass8.0數字化測繪軟件數據標準進行組織。通過二級檢查，成果資料合格，才可以提交給甲方使用［12］。

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1.引言

通常水利水電工程測量包括水下測量、施工測量、地形測量、控制測量等若干內容，因為大量使用了新方法和新儀器，逐漸融合了衛星定位技術（GPS）、經典大地測量技術等多種專業的工程測量技術，所以涵蓋了施工測量、地籍和界線測量、線路測量等多方面內容，同時水利水電工程的測量服務領域也不斷的得到了拓寬。在水電工程項目設計中,例如水電站及水庫的壩址定線、渠道(排水渠、引水渠)定線等定線測量是常常會遇到的問題,為達到科學設計項目,保證質量優良,使工程最大效益得到發揮，同時滿足工程施工和驗收方面的需要的目標,最需解決的問題就是定線問題。

2.壩址定線測量

2.1做好前期工作，提高效益

最好先進行詳細的實地查勘再選擇壩址,其位置要依據已有的實地水文地質資料來確定。壩址的選擇很多時候要測定不同的比較線進行優化,還要結合地質勘查結果來選擇，并不是一次就可以滿足其要求。例如某電站壩址在進行定線測量時,壩址位置的確定前后共進行了3次改線測量。另外，山區的定線涉及到了過河和砍樹等問題,每次改線都會給工程物探和地質勘探帶來很多消耗和重復工作,也給測量工作帶來很多困難。這就要求我們在壩址定線的問題上,降低消耗,使外業工作少走彎路, 多方論證,一定要把前期工作做的細致入微,提高效益。

2.2重復定線，選擇壩址

在設計水電站和水庫的項目時,壩址定線是關鍵,整個項目能否成功直接受壩址選定的優劣程度的影響,設計人員要將壩線實地勘查后畫在1/5萬或1/10萬的地形圖上,然后由測量人員進行實地定線測量,還要測出壩址區的大比例尺地形圖,比例尺視情況而定，一般為1/1 000或1/2 000。壩址一般情況下都是選在便于截流，兩岸地勢陡峭,河道狹窄的地方。但是，常遇到測量人員發現根據圖上確定的壩址做實地測量時所測線路不是最佳方案的情況,例如，壩址的兩個端點不是兩側山體的最突出部位,壩址并不是最短的,如果旋轉或平移某一角度后能得到更趨于合理的壩址位置,主要原因是使用地形圖的比例尺過小,圖上一根線的偏差在實地就有幾十米,再者等高線在地形圖測繪時的勾繪涉及到綜合取舍問題,實地的地形情況和圖上所繪存在出入,所以就無法避免重復定線。

3.渠道定線測量

下達野外勘測任務書后,要對所接項目的設計階段進行了解,大致分為可行性研究，初步設計和施工圖三個階段,對項目設計的目的按照設計階段進行了解,確定實地定線的精度,將所測渠道是排水渠還是引水渠分清,渠道設計走向和長度,測量設計的工作要按照設計人員提供的圖紙進行。

3.1渠道定線前要做踏勘工作

渠道定線前必須對渠道沿線所經過地理的具體情況進行了解,要查看圖上設計的線路是否在實地會穿越居民地或其它一些建筑物,爭取節約土方,包括挖方和填方,降低賠償，盡量不占或少占耕地和居民地及其它經濟作物,這是渠道定線的重要原則。在實際工作中經常會遇到的問題是,因為地形圖的更新換代跟不上實地的發展變化,所以實地和圖上所劃的線路存在誤差,通常遇到圖上所定的線路占用了草地上而實地卻變成了居民地的情況,這就給測量工作帶來了很多麻煩干,增加了很多如通訊線、電力線、道路等地物,此外還涉及到了改線的問題,如果線路是從丘陵地帶通過,那么改線問題就可能相對較復雜,這時就要了解線路是沿崗上走或是沿崗下走,前進方向是高水位或是低水位,因為通常是左右移動幾米就能夠給施工時節省掉大量的土方；如果線路是從平原地區經過,應以盡可能少占耕地為原則，在草地和耕地上進行選擇。由于如果拐彎的地方過多不僅對測量工作的開展不利,而且對水流的運行不利，所以要盡可能的減少拐彎的次數，同時靠近居民地時應提前改變線路走向,不要拐急彎。

3.2全面考慮，處理改線問題

改線時,要考慮的周到一些,例如，雖然定線時和道路或輸電線路等距離較遠,但也要對施工開挖時可能給周圍地物帶來的破壞問題進行考慮。為了避免項目整體設計受局部改動的影響,一定要在改線測量前及時和設計人員溝通,如實反映實地情況,并提出符合實際的方案。最佳的選擇是設計人員可以去現場查看并將改線問題實地解決。比如，某水庫灌區定線測量進行時,定線測量任務長度為300多km,其中不但有灌水渠還有排水渠,設計人員提供的圖紙也不全,所以，工作起來特別困難,因此就只有在當地水利站人員的幫助下才能夠進行工作。經常遇到圖上所定的線路要穿過樹帶和道路的情況,白天測得的數據,晚上就必須把成果計算出來,然后具體到圖上再和設計線路進行對比,若發現異常就必須向設計人員匯報或者及時改正,為了使設計的線路更為合理，設計人員也不止一次的去實地解決問題。

4.極坐標測量法在定線測量中的應用

隨著現代觀測工具和計算工具的快速發展,極坐標測量法給測量定線帶來了很大的便利。第一，能夠對鏡測任意點置設立曲線點和直線點,用一個小的FX-4500p計算器程序就能夠在野外用測得的坐標便捷的推算出其距離或樁號。這種方法特別是對定線時某一段不通視的問題進行解決時,體現出了很大的優勢；第二，進行定線測量使用極坐標測量法時,突破了傳統法后視方向的限制，能夠靠后視任何已知點的方向來確定定線方向。

儀器和已知點對準作為后視方向,度盤讀數和其方位角值對準,當儀器在直線點或轉折點上設站時,待儀器旋轉到已知的線路方向就能定線加樁測量了,當儀器在線外點設站時(直線點或轉折點間不通視),將定線點的坐標求出,實地加樁就可以根據邊長和方位角進行了。

5.結束語

綜上所述，本文結合實際工作中的一些體會和可能遇到的一些情況對水電工程中的壩址定線渠道定線問題進行了探討,不但要對實地的特定情況進行考慮，還要對工程的總體布置要求進行考慮；不但要對對施工階段的具體工作進行考慮,還要對工程地質和測量的專業要求進行考慮,只有綜合各方面的因素及多方面條件的制約因素進行考慮，才能夠制定一條非常合理的設計線路。測量人員應該和設計人員緊密配合,依據設計優良的原則,對一些相關的專業知識盡量去多學習和運用,此外設計人員還要詳細的掌握外業實地情況,測量人員對作業信息要進行及時的溝通和反饋,這樣才可讓設計方案達到優化,給精品工程的創造奠定良好的基礎。

參考文獻：

[1] 毛黎虎.水利水電工程測量技術發展探討[J].中國水運(下半月), 2009,(09).

[2] 孫維成,朱宏軍.水利水電工程測量定線實踐綜述[J].黑龍江水利科技, 2006,(04).

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中圖分類號：TV文獻標識碼： A

1.GPS RTK測量技術原理

GPS技術指的是全球衛星定位技術，此項技術在全球各個領域均得到了非常廣泛的應用。而RTK指的是實時動態，此技術在水利水電工程中測量中，發揮著實時提供測量控制點坐標系的三維定位結果的作用，其結果甚至能精確到厘米級的定位。在水利水電工程的測量工作中，RTK的技術基礎為GPS技術，二者共同構成了GPS RTK技術體系。

RTK技術是一種在觀測載波相位值的基礎上進行實時動態定位技術，其有效結合了數據傳輸技術與GPS測量技術，并能提供處于制定坐標系中的測站點的三維定位結果，其測量精度達到了厘米級別。RTK測量系統一般由基準站接收機、數據鏈及流動站接收機三部分共同組成。分析GPS RTK技術的工作原理，在采取RTK技術進行測量的過程中，通過應用工程流動站的GPS接收機，從而在觀測GPS衛星的基礎上，采集并記錄相應信息。同時，GPS接收機將基準站發出的信號進行接收，并將基準站測量的數據進行準確的計算處理。然后通過利用整周模糊度的求解技術處理測量的數據，將整周模糊度求解出來，最后便得到了精確度達到了毫米級別的測量數據。

2.GPS RTK在水利水電工程測量中的應用

2.1加密控制點

水利水電工程的控制測量中，因為精度要求較高，施工條件復雜，所以往往耗費大量的人力財力物力。而如果使用了GPS-RTK 輔助加密控制點測量，只需要使用全站儀使用邊角法在15km范圍內布置大約3~5個控制點就可以完成基礎的控制點布置。使用控制點對 GPS-RTK校準后，采用1+2的模式進行測量，2個走點人員每天可以測量40個以上的加密控制點。且其測量精度都可以達到厘米級別。GPS-RTK進行加密控制點測量時，之前的控制點之間無需對望就可以實現最初的校準。

2.2水下測量

采用傳統的六分儀測量法以及三桿分度儀測量法，往往精度只能達到分米級別，無法實現精確的工程測量。且傳統測量方法人員配置多、工作量大，工作條件需要涉水較為惡劣。而采用GPS-RTK測量法的逐漸普及，采用GPS配合測深儀進行的水下測量就實現了極大的便利。采用徠卡GPS530動態GPS測量儀和中海達單（雙）頻測深儀，聯合手提電腦上安裝的專業海洋測量軟件，則可以在船上直接讀出河床的GPS數據，特別是對于河床高程進行較為詳細的記錄。而且，自動化的海洋測量軟件，可以在測量的同時自動成圖，還可以勾畫出高接解析度的河床基礎模型。海洋測繪軟件導出的*.dat文件，可以直接被CASS7.0讀取，與地籍管理系統實現對接。以往在地籍管理系統中僅對區域內的水體邊緣進行了測量，沒有對于水底河床進行測量，在本次地理信息調查中，我們采用的新測量方法，可以更加精確的對于水下地形進行全面詳細的管理。

2.3施工放樣

GPS-RTK模式下，最大的測量優勢在于施工放樣的測量上，使用GPS穩站后，可以快速的對于整個區域進行高密度的放樣測量，因為RTK每2秒就可以取得一個點的精確三維坐標，所以，施工放樣測量的速度僅取決于走點人員的走動速度。在這種模式下，配合山地自行車或者沙灘車等輔助工具，放樣走點人員可以快速的對整個區域進行走點放樣，實現高速的放樣測量。甚至4個測量人員采用 1+2 模式，可以用短短幾個小時的時間，對整個水庫工地進行放樣測量，這種放樣測量對于水庫水位管理等具有非常現實的意義。

2.4數字化地形圖測量

在蓄水工程開始前， 需要對周邊很大面積的地形進行控制， 這種控制對于蓄水面積和村莊及其他設施的搬遷規劃有著重要的意義。對于因為水庫蓄水地區往往是在山區，其地形起伏較大，地形控制點取點較密。而采用全站儀的邊角法測量，因為視野不開闊需要頻繁移站，可能對一個水庫的地形控制點測量需要數個月的時間，消耗大量的人力物力財力。而如今，采用GPS加密控制點測量法，只需要用全站儀在區域內防止幾個控制點，然后采用 GPS-RTK，可以在短短數周內完成對整個區域的數字化地形圖測量。

2.5地物GIS數據采集

在水利施工過程中，需要對某些地物進行GI數據采集，比如需要沉入水底的就地保護的文物，以及區域內新建或者改建的信號塔及其他公共基礎設施。這些地物的采集，因為測量點數少，如果單獨使用全站儀從附近的控制點進行測量，可能會帶來很低的控制效率。而如果采用GPS進行穩站測量，可以在很短的時間內使用很少的人力對這些地物點進行精確控制。

3.GPS RTK技術測量質量的保障措施

3.1 誤差控制措施

隨著水利水電工程測量工作對GPS RTK技術愈發廣泛的應用，測量誤差等問題也逐漸暴露出來。在GPS RTK技術測量出現誤差時，通常從GPS技術著手進行誤差控制。當衛星出現了一定的錯誤時，GPS便發生了軌道誤差，但此種誤差在水利水電工程的測量中，對測量值的影響比較小，因而可以忽略不計。從RTK作業角度分析，當使用的天線發生了相位變化，便會導致測量誤差的產生，針對此種誤差，只要將天線進行檢驗校正便可實現誤差控制。

此外，信號傳播出現的誤差同樣對水利水電工程的測量結果產生影響。GPS信號傳播出現誤差主要由自然環境造成。在一天的中午，電離層造成的干擾是最大的，此時共用的衛星數量少，因而導致初始化時間過長而無法進行測量的結果。因此，測量人員需選擇適宜的作業時段。然而，對于RTK技術在使用過程中出現的多路徑效應誤差，以及由于信號干擾導致的誤差，通常采用的誤差控制措施便是在實際工程測量過程中，加強對周邊環境的檢測，通過盡量遠離無線電、電磁波及雷達站等信號干擾源，實現測量誤差的最大化控制。

3.2 提高工程測量質量措施

目前，提高水利水電工程測量質量的方法通常從RTK測量技術方面入手，常見的為已知點檢核比較法。此種方法以RTK技術測出的測量點三維坐標為基礎，通過比較檢核這些坐標點，明確測量過程中誤差的所在，并進行有效的解決及控制。此外，重測比較法也常用于提高工程的測量質量。重測比較法指的是對工程測量中確定無誤的精度較高的控制點，以及已經經過測量的多個RTK進行重新測量，在將新測得的數據與原始數據進行比較，從而發現問題所在，并采取行之有效的解決措施。此外，在提高水利水電工程的測量質量操作中，還可采用電臺的變頻實時檢測等方法。

結束語

實踐證明，由于GPS RTK測量技術具有操作簡單、測量精度高，能將地形點和地物點的坐標，以及地圖中的圖根控制點進行快速測定等優點，因而為充分保障水利水電工程的測量質量，加強對GPS RTK技術的應用具有重要的意義。

參考文獻

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一、工程測量的發展

工程測量學包含很多方面，其中就有水利水電工程測量，可以說水利水電工程測量是工程測量學科的一個分支，是一門專業性比較強的學科，是一門專門為水利水電工程建設服務的學科。

二、水利工程測量管理存在的主要問題分析

當前，我國水利工程測量質量持續無法提高的重要原因之一就在于測量管理存在著一定的問題，而所存在的具體問題如下所述。

1.測量人員素質不齊

水利工程中測量人員素質不齊主要是由兩個原因造成的，一個原因是當前我國人才體系中水利工程測量專業的高素質人才比較少，本身學習相關專業的學生就少，再加上一般的學習程度并不能達到水利工程測量的需要，因此，導致了水利工程測量隊伍中合格的人才比較少，這就給水利工程測量工作的發展帶來了一定的問題。另一個原因是在職的水利工程測量工作人員，有很多并非是專業出身，雖然對于基本測量工作有所了解并能夠從事簡單的操作，但是隨著科學技術的發展，水利工程中所應用的測量工具正在不斷的更新，客觀上對人才素質提出了較高的要求。通過以上分析我們不難發現，在水利工程測量管理中對人才的管理存在著一定的問題，人才素質不齊已然成為了測量質量不高的重要影響因素。

2.測量儀器管理不足

測量儀器管理不足這一問題也是從兩個方面表現出來的，第一，先進儀器投入不足。現代企業的發展對高科技的使用程度越來越高，為了提高自身的競爭力，先進儀器的投入是必然的選擇，尤其是水利工程測量工作，其需要較高的精準性。但是，在工程施工中有些單位為了節省投資沒有積極投入使用先進的儀器設備，再加上測量人員素質有限，就導致了測量數據欠缺準確性，工程施工質量也就無法保證。第二，儀器使用和養護不當。在水利工程中對儀器精準性的要求是比較高的，因此，儀器的操作使用是需要根據儀器使用規范而進行的，這樣才能夠保證儀器是在正常狀態下進行數據的測量，也能夠適當的確保數據的準確性，但是在實際操作中有些測量人員總是憑借主觀經驗進行測量，無視相關規范的存在，導致儀器錯誤使用，影響測量結果。同時使用后的測量儀器是需要進行精心管理和維護的，只有這樣才能夠延長儀器使用壽命，確保儀器精準性，但是，有些施工單位對于測量儀器的養護也不到位，使用后儀器得不到有效的整理的儲存，影響了測量儀器的準確性。

3.測量質量監管力度不足

水利工程測量質量管理并不是由水利工程施工單位或者建設單位就能夠完成的，而是需要國家相關部門和社會力量共同去監督檢查的，但是，由于我國水利工程行業發展的程度還比較有限，因此社會監督力度就嚴重不足，很多人都沒有監督意識，這就給水利工程測量質量埋下了隱患。同時相關的職能部門在測量質量監督管理中所表現出來的監管力度也不足，很多情況下監督管理活動都是應付了事，并沒有實際對測量質量進行細致的檢查，即使有些部門的真正的進行質量檢查工作，也多數是對施工質量進行檢查，對測量質量的檢查僅僅停留在幾何尺寸上。

三、改進水利工程測量管理工作的有效建議

水利工程在我國國民經濟中占有重要地位，因此，我們要積極改正水利工程中測量管理工作中的薄弱之處，以提高水利工程的施工質量，側面推動我國國民經濟的發展。

1.加強人員素質管理

人員素質管理工作是需要通過很多方面來實現的，首先，嚴格要求測量人員持證上崗。該工作的執行者應該是我國水利工程相關部門，要在相關規定中明確要求上崗的測量人員一定要具有相關資格證書，并組織培訓與考核工作，對于能夠完成考核的人員就可以發放資格證書，這樣就從源頭提高了水利工程測量人員的素質。其次，相關企業要重視對測量人員的培訓。對于一個水利工程來說，“人”是一個工程成功最關鍵也是最基礎的因素，因此，企業要對測量人員素質的提高進行投入，可以選用派出學習和集中學習兩種方式進行，確保測量人員素質的提高是，這樣才能夠適應市場經濟的要求實現“設備先進的‘硬件’與人才齊備的‘軟件’組合”。最后，提高測量人員自我發展意識。測量人員應該根據不斷發展的科學技術進行專業知識的學習，要學會操作先進的測量儀器、掌握科學的測量方法、并不斷觀察分析測量行業的發展，要根據市場需求不斷地充實自己，不但要具有專業化、高水平的測量能力而且還要具有水利工程的方面的綜合知識，這樣能夠為自己、為企業的發展提供基礎動力。

2.強化對測量儀器的管理

首先，用先進儀器取代落后儀器。社會經濟是不斷發展的，企業的工作方式也要不斷的創新和發展，先進儀器的應用已然成為水利工程行業市場的一種客觀要求，也是推動我國科技發展的一種方式，因此，水利工程企業要根據自身的實際需求大膽的引進新儀器，以提高測量質量，實現優質施工。其次，要加大對測量儀器應用的管理。要規范測量人員的測量行為，要保證嚴格根據測量要求進行測量，同時使用過后的測量儀器要放置到安全位置恢復非工作狀態，并定期對其進行檢查和養護，以保證測量儀器的精準度。

3.加大測量監督管理力度

測量監督力度的加強也要從幾個方面來說，水利工程施工單位自身加強測量質量監督是必不可少的，與此同時，社會監理單位也要做好測量質量的監督工作，用監理單位的技術力量來保證測量質量。相關的水利部門、工程質量管理部門在檢查水利工程質量時也要成立一個專業的測量質量檢查力度，通過簽字確認的方式來切實的保證質量監管工作的實效性，并以檢查簽字作為竣工驗收的資料之一，這樣就能夠從多個方面保證水利工程測量質量的提高。

四、結語

本文主要提出了三點改進建議，即加強人員素質管理；強化對測量儀器的管理；加大測量監督管理力度。

參考文獻：

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2水利水電工程在GPS技術下的測量應用分析

在水利水電工程測量中，GPS技術能夠科學有效的對控制網進行設計。對于控制網在設計中，可以減少誤差，保證測量的圖形和施工具有較高的精度。在進行測圖工作中，要遵循先整體后局部的原則，控制網設計工作非常重要，其基本圖形的有三角形網和環形網以及星形網等。三角形網的分布比較均勻，有著良好的結構條件，且穩定性較高，有很強的自檢能力，在遇到很多測量缺陷或者測量錯誤時能夠及時的發現并加以改正，從而使控制網具有更高的可靠性和可行性。但是三角形網也有一些不足，其工作量很大，且需要較多的觀測時間，同時其測量中接收機的數量應保持一定條件，否則會引起測量時間的延后。對于環形網的結構雖然不如三角形，且其結構主要是很多條的獨立閉合環，具有良好的安全性，同時其測量工作量較小，自檢能力較強。只是在相鄰點上的基線沒有較高的精確度。對于星形網的結構也比較簡單，且觀測比較方便，測量的精度以及自檢能力稍低于三角形網和環形網。在工程中的應用上，一般要根據實際的情況，按水利水電工程的地形條件和工程特點，來選擇相應的控制網。要注意到在地勢開闊且水利水電工程比較重要的情況下，比如一些大型水電水閘、以及樞紐工程，應該使用三角網，嚴格保證工程的精度。而對于地形非常復雜、且地形屬于丘陵山區，一般受制于地形環境的制約，加上工程進度的控制，可采用環形網，應保證一定的精度要求，從而使工程的施工效率提高許多。對高程系統測量屬于水電工程的重點，高程控制對于水利水電工程水位線的測量和推算有決定性作用，同時還對工程量的計算有著控制作用，對水利水底的造價預算有直接影響，同時還影響到工程的安全新。一般水利水電都處于高山河谷地帶，且地形非常復雜，有的山形切割很深，且坡度非常陡，環境非常惡劣，給高程測量工作帶來了難度。目前的高程測量，一般采用的是三角形高程測量，應用較為普遍，不過需要測量的時間很長，且測量工作量很大。應用GPS技術，進行控制網的建設，對平面的精度非常高，測量的精度能夠提升很高。對于變形監測時，如果變形程度非常嚴重，且超出一定的許可值，那么建筑物的穩定性就會受到很多影響。一般情況下，對于變形監測的精度有很高的要求，且精度要在毫米以內。在測量方法中比較常用的是水準測量法，用來測量建筑物沉降情況。而相對于地基滑移測量以及水電工程建筑物的測量，一般采用的是三角測量方法，測量工具是水準儀和測距儀以及全站儀。這種方法有很好的適應性，但工作量較多，測量時間長，對于地形條件影響較大，且沒有良好的自動化水平。很多水利水電工程，有一部分是在居民區的上游部位，或者是在居民區附近，一些大型的水庫，水閘等有的是在居民區附近。如果出現質量問題，后果不堪設想，直接造成大量人員的傷亡。因此，對于變形監測工作十分重要，運用GPS技術可以將接收機安裝到固定點上，然后進行數據采集和處理，然后在進行變形分析自動化，其得出的效果非常好，有很高的精度。建筑物形變有動態性，這一特點應引起相關工作人員的注意，要先獲取相關狀態和運動的規律，然后再做出預測，這寫監測的內容較多，在實際工作中，應仔細對待。

3具體案例分析和應用

某市大河流向甲處，大河水量豐富，省政府決定主要用來發電。根據甲處作為引水河流，建立兩個跨河水電站，分別是A座和B座。工程開工于2014年，投資10億，A座水電站的裝機容量設置為10萬kW，取水口的高度為675m，且引水隧洞的長度為5.65m。水電工程建筑物主要有廠房和大壩，同時有壓水管道和引水隧洞，溢洪道等。B座水電站的裝機容量為5.5萬kW，且取水口在460m，引水隧洞有2.0m長，廠房高程有410m左右。高程控制點與平面控制點是共用標。工程采用GPS技術進行精度測量，主要用了7臺GPS接收機進行同步觀測，每條基線都有兩個觀測時段，且保證了每個時段至少喲100分鐘的觀測時間，觀測基數在200條，檢測失敗有10條，有8條觀測結果有較大差異。因此，現在182條基線作為獨立觀測量。通過觀測結果來看，GPS短基線的精確度有一定的差別，高程測量的精度和幾何水平相當，由于水準連測點的問題，在精度測量上達到要求。

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0.引言

GPS（全球定位系統）是到目前為止，世界上最先進和最完善的衛星導航系統與定位系統。它的特點不僅有全球性、全天候性、實時高精度，三維導航和定位能力這幾點，而且還包括了具有良好的抗干擾和保密性。所以這引起了世界各國軍事部門和廣大民用部門的深切關注。GPS定位技術的高度自動化所達到的高精度以及其所具備的潛力，同時也引起測繪界的極力關注。特別是最近這幾年來，GPS定位技術在應用基礎的研究方面、新應用領域的開拓方面、軟件和硬件的開發等等一系列方面都取得了快速發展，并在廣泛的科學實驗活動方面也展現出了極為廣闊的發展前景[1]。

1.GPS測量技術的概述

全球定位系統，即GPS，它是“Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Positioning System，NAVSTAR/GPS”的英文縮寫。它是以衛星的測時和測距進行導航，并構成全球定位的一種系統。現在，國際上已經公認地把這種全球定位系統簡稱為GPS。GPS (全稱：全球定位系統)，是美國國防部在20世紀80年代研發成功的一種高精度衛星導航和定位系統。同時，它也是現代空間技術的又一次重大突破。它的建立是為了美國DOD（國防部）滿足對軍事部門對海上、陸地和空中設施進行高精度導航和定位的要求。這個系統是從1973年開始設計、研發的，歷經20年在1993年的時候全部完成。到1994年年底為止，28顆GPS衛星全部發射完成,其定位工作開始正常進行。因此,對現在來說，不論在任何時候,在地球的任何地方,都可以接收到不少于6顆的GPS衛星發射的信號[2]。

GPS定位系統具有高度的精度性、全天候、連續性、速度快、費用低、方法種類多樣和操作簡單等一系列特點。這使其在水利水電工程測量及其相關學科領域得到了極其廣泛的運用。

GPS衛星的主要作用是:第一，向用戶連續發送定位信息；第二，接收和儲存由地面監控站發來的衛星導航電文等信息,并適時發送給用戶；第三，接收并執行由地面監控站發來的控制指令,適時地改正運行偏差和啟用備用衛星等；第四，通過星載的高精度銣鐘和銫鐘,提供精密的時間標準。

近些年來，GPS在水利水電工程測量方面也獲得了很大的發展。特別是在首級控制,碎部測量以及變形觀測等各個方面,都得到了充分的應用。下面，本文將從其應用情況和效果作必要的論述,以及對它以后發展前景和優勢作相關說明。

2.GPS在水利水電工程測量中的應用現狀及優勢

2.1首級控制

對于建立某一測區內的首級控制網，技術人員可以應用高精度的GPS進行相對定位技術。

2.1.1網的圖形設計

全球定位系統首級控制網的基本圖形一般是三邊形或多邊形，加密網點時也可取附合線路或者極坐標法這兩種方法。

（1）三角形網

非同步的獨立觀測邊可以組成GPS網中的三角形邊。并且依據地測量的經驗可以知道：三角形邊的幾何結構強，而且具備出色的自檢能力，能夠及時有效的發現觀測成果出現的問題,以此來保障網的可靠性。與此同時，經過平差后的網中相鄰點間的基線向量的精度一般分布比較均勻。

（2）環形網

環形網的結構強度比三角形網的稍差。在大地測量和精密工程測量中使用的兩種基本圖形是：三角形網和環形網。在水利工程測量中，也能用它們作為首級控制網。在首級控制網精度并非很高而且測區范圍不是很大的情況下，也可以采用附合線路和星形網的形式[3]。

2.1.2 GPS接收機的精度要求

現在，我國普遍使用的GPS接收機一般有單頻機和雙頻機兩種。單頻機相對定位精度是10mm+1ppm×D；雙頻機相對定位精度是5mm+1ppm×D。以上兩種都滿足首級控制的精度要求。但是，按要求，單頻機測量基線邊長度一般不超過10km。

2.1.3數據預處理及平差計算

處理觀測數據的基本過程包括：第一，預處理；第二，平差計算；第三，坐標系統的轉換或者與已有地面網的聯合平差。耐心地對原始數據編輯、加工與整合，仔細地分類出各種游泳信息，為平差計算作好充分的準備，這是預處理的主要目的。第二步，平差計算的主要內容：（1）同步觀測同一基線邊多歷無同步觀測值的平差計算。（2）GPS網平差:把上面提到的基線邊的平差結果當作相關觀測量進行網的整體平差。在WGS84坐標系統中進行整體平差。數據處理的最后一個過程是對GPS網與經典地面網進行聯合平差和坐標系統的轉換。經過這一最后階段的處理，可以獲得所需要的結果數據。

2.2圖根控制

GPS作圖根點控制測量的特點：

（1）使用的是單頻機，機身輕，攜帶方便；

（2）采用附合路線。從一已知點出發,又回到這一已知點。由此可知，在控制點較少的測區內，也只需一個已知點，就可以進行測量。

（3）運用同濟大學GPS快速定位軟件，每一測站點的定位時間一般只需2-3分鐘便可完成。使用GPS大比例尺地形圖圖根控制測量,，在水利水電工程測量中，可以起到很好的效果。

2.3變形監測

水負荷的重壓可能引起水庫水電站大壩變形，為了大壩的安全，需要對大壩變形連續精密地進行監測。GPS（全球定位系統）的精密定位技術可以滿足監測工作的精度要求(1.0—0.1ppm)。并且也可以實現監測工作的自動化。譬如：全球定位系統接收機可很長一段時間安置在適當的位置，采用遙控裝置操作，并以此來觀察監測大壩的形變。并可以使用適當的數據傳輸技術，按時自動地將監測數據送到數據處理中心，方便以后進行處理和分析。

3.GPS技術在水利水電工程測量中的前景展望

在水利水電工程測量中，GPS的應用已獲得了很好的效果。其具備經典測量方法不可比擬的優點。這些優勢將使在其他方面獲得更為廣泛的應用。不久之后，隨著GPS接收機的不斷改良和國內數據后處理軟件的不斷開發與利用，這將促使GPS在應用領域和定位測量技術方面不斷地拓寬和發展，并為以后促進測繪科技的發展和應用更好地服務[4]。

4.結語

這些年來，GPS（全球定位系統）精密定位技術在我國得到相當廣泛的應用。無論是在大地測量中還是在工程測量或者變形監測更或者資源勘察等等方面，都取得了非常好的效果。成功經驗以及良好的效果，充分地表明了GPS精密定位技術巨大的優越性和潛力。在新世紀里，GPS導航與定位技術一定會取得進一步的發展。并為我國經濟建設、國防建設的進一步發展以及科學技術的不斷進步發揮出更大更積極的作用。

【參考文獻】

[1]張華海,金繼讀.GPS定位技術在地面形變測量中的應用[M].徐州:中國礦業大學出版社,2010：68-128.

[2]吝全奎.GPS測量技術在滑坡監測中的應用[J].西北水電,2012(2):32-33