水利工程测绘技术应用存在的问题及对策

张从康

（重庆南江地质工程勘察院，重庆 401147）

前言

20世纪60年代，随着光电技术、计算机技术和精密机械技术的发展，1963年Fennel终于研制了编码电子经纬仪，从此常规的测量方法迈向自动化的新时代。经过70年代电子测角技术的深入研究和发展，到了80年代出现了电子测角技术的大发展--电子测角方法从最初的编码度盘测角，发展到光栅度盘测角和动态法测角。由于电子测微技术的改进和发展，电子测角精度大大提高。

由于测绘工作一直是各种工程的先行兵，因而测绘工作的成败，测绘成臬的准确性有着举足轻重的地位。因为一项水利工程从立项到町行性研究再到初步设计直至最后的施工都离不开测绘的支持。因此，测绘工作的效率、精度，以及反映实地情况的准确度在工程中起着关键性的作用，甚至可以说决定着一项工程的未来，因而先进的测绘仪器、测绘技术和测绘方法也就必须在工作中得到应用。否则，我们就无法面对高强度的任务，无法在规定的时间内提交出合格的测绘产品。

1 测绘技术在工程中的最新应用

现代水利工程规模大，工期较长，技术高，所以在前期规划设计时需要大量的原始数据做基础，因而对测绘速度有着更高的要求，水利工程往往是任务突然，工期紧迫，所以对测绘的要求就是在短时间内提供海量数据，这靠传统的作业模式是行不通的，这时就需要高科技技术在短时问内获取数据。在水利工程中，应用到如下的测绘技术和测绘方法，对于这些方法的掌握和实践，既丰富了测绘理论，又加快了测绘速度。

1.1 平面控制测量

控制测量是工程测量中比较有代表性的一个工序，也是最关键的一环，整个工程的资料是否准确和这一环节有着最直接的联系。

本次测鼍的首级控制网采用GPS快速静态测量。进行GPS静态测量时，认为GPS接收机的天线在整个观测过程中的位置是静止，在数据处理时，将接收机天线的位置作为一个不随时间的改变而改变的量，通过接收到的卫星数据的变化来求得待定点的坐标。在测量中，GPS静态测量的具体观测模式是多台接收机在不同的测站上进行静止同步观测，时间由40分钟到十几小时不等。安装在基准站上的GPS接收机观测4颗卫星后便可进行三维定位，解算出基准站的坐标。由于存在着轨道误差、时钟误差、SA影响，大气影响、多径效应以及其他误差，解算出的坐标与基准站的已知坐标是不一样的，存在误差。基准站利用数据链将此改正数发送出去，由用户站接收，并且对其解算的用户站坐标进行改正。最后得到的改正后的用户坐标己消去了基准站和用户站的共同误差。

在经典测绘技术中，对于基本平面一般采用导线网进行平面的基本控制。虽然其优点是灵活多变，并且推进容易，但是精度较差，中途需要多次多条件检核。针对本工程线路长的特点，如果想取得可靠的精度，只能提高导线网的等级，这将增加了作业难度，延缓了作业进度。但如果采用GPS差分技术一一RTK进行快速定位，则可提高测鼍速度，减少工作量，且能达到可靠的精度。

1.2 高程控制测量

高程控制网是大地控制网的一部分。高程控制网用水准测量方法建立。一般采用从整体到局部，逐级建立控制的原则。首级高程控制测量采用WILD NA2自动安平水准仪和瓦水准标尺进行，Sharp PC-E500袖珍计算机现场记录和测站限差检验。测量前需要迸I角检验。用WILD NA2自动安平水准仪是借助于自动安平补偿器获得水平视线的一种水准仪。它的特点主要是当望远镜视线有微量倾斜时，补偿器在霞力作用F对望远镜作相对移动，从而能自动而迅速地获得视线水平时的标尺读数。

随着工程的进行，人数越来越不够，为了能加快进度，决定使用电子水准仪来解决这一问题。数字水准仪是目前最先进的水准仪，配合专门的条码水准尺，通过仪器中内置的数字成像系统，自动获取水准尺的条码读数，不再需要人工读数。这种仪器可大大降低测绘作业劳动强度，避免人为的主观读数误差，提高测量精度和效率。同时还可以将记录员解放出来，一定程度上缓解了人员紧张的问题，增加了工作效率。

2 测绘技术存在的问题与解决措施

水利工程固有属性决定其必定工程大，周期长，范围广。而作为一切工作之首的测绘工作就显得尤其重要。因为一项水利工程从立项到可行性研究再到初步设计直至最后的施工都离不开测绘的支持。因此，测绘工作的效率、精度，以及反映实地情况的准确度在水利工程中起着关键性的作用，甚至可以说决定着一项水利工程的未来，因而先进的测绘仪器、测绘技术和测绘方法也就必须在工作中得到应用。然而，任何一项技术都不是完美的，在水利工作中，同样也会遇到很多问题。目前，我认为，在测量中还有如下几个方面的技术仍难以直接获取数据，对于此类工作，仍需要用测绘方法或者测绘仪器的组合来完成，而没有一款针对此种数据获取的仪器出现。

2.1 实时性

实时性的最终目的还是需要增加网络的应用，无论是有线的或者无线的。目前，通过TCP-COM已经可以实现远距离的RTK作业，在服务器上可以查看数据的传输、流通，但是内业电脑直接获得测量数据还有一定的问题，只能后处理。

2.2 水下数据获取

目前没有一种单一设备或者技术能够实现水下技术，但是可以通过一系列的一起组合进行数据采集，例如RTK+测深仪等。

应用GPS进行水下地形测量的步骤：运用GPS和导航软件对测量船进行定位，并指导测量船在指定测量断面上航行，导航软件每隔一个时间段自动纪录水深数据，并进行验证潮位输出，结合RTK所测量的平面坐标。从而实现对于水下地形的测量任务。

2.3 地下数据获取

如修建地下建筑物如隧洞等。洞内平面控制测量在未贯通前都是支导线，其计算方法可参照导线计算。首先要根据洞室相向或单向开挖长度及设计贯通精度要求，对洞内导线进行设计，估算预期的误差、确定导线施测的等级，以保证洞室开挖轴线的正确，即贯通精度，更为合理、经济的选择测量设备及测量方案。根据隧洞设计开挖图，按一定比例尺在CAD或图纸上绘出隧洞开挖平面图及贯通面位置，充分考虑开挖施工时洞内的测量环境(如通视条件及出渣等对测量的影响)，以及测量精度的提高，合理的选出导线点位置，并展于图上。

3 结束语

GPS是一个由覆盖全球的24颗卫星组成的卫星系统。这个系统可以保证在任意时刻，地球上任意一点都可以同时观测到4颗卫星，以保证卫星可以采集到该观测点的经纬度和高度，以便实现导航、定位、授时等功能。差分GPS测量是使用两台以上接收机对卫星进行同步观测。这种观测方式可消除或减弱定位过程中的某些误差影响，如卫星钟误差、接收机钟误差、大气传播误差和卫星轨道误差，从而获得精确的测量数据。GPS静态的模式，利用卫星信号，通过差分计算来获取点位坐标的技术，类似于后方交会技术，即在未知点上观测一旁位置的卫星的种方法，这种方法以及仪器的出现，使得传统测绘中的点位通视问题被彻底解决，实现了设站自由的作业模式。

[1]张慕良,叶泽荣.水利工程测量.第3版[M].北京:水利水电出版社,1994.

[2]清华大学土木工程系测量教研组.普通测量.第4版[M].北京:中国建筑工业出版社,1990.

[3]吴子安,吴栋材.水利工程测量[M].北京:测绘出版社,1990.