数字化测绘技术在水利工程测量中的应用分析

2015-03-27刘耀泉

黑龙江水利科技 2015年3期

刘耀泉

(广东省水利电力勘测设计研究院，广州510170)

数字化测量技术，是应用计算机网络技术及先进的通讯技术，对地面目标物进行准确测定，并将测定结果分析处理的先进技术。在水利工程质量不断提高的今天，该技术已经逐步应用到水利工程测量中，提高了测量结果的准确性。另外，该技术的应用，取代了传统的人工模拟绘图，对于提高工作效率也具有重要意义。文章就该技术在水利工程测量中的应用进行如下分析。

1 数字化测绘技术的优点

数字化测绘技术优点是和传统的测绘手段相比较才能观察到的，具体有如下3 个方面:

1.1 精确度高，检测面广

精确度高，检测面广是数字化测绘技术的重要特点，也是优于传统测绘手段的最明显的地方。在数据测量时，可以就目标内的所有信息给予采集，并分析处理及储存。并且在对测量数据进行处理时，具有很高的精确性，大大减少了人工处理时所出现的误差。另外，由于水利工程的特殊性，在进行测量工作时，必须前往河流或湖泊所在地，才能完成真实、准确的测量工作［1］。但这些部位通常环境复杂，地理条件多样，无形中给测量工作造成了困难，加大了测量难度。这时，如果采用现代测绘技术，将会减少在野外工作的时间，减少工作强度，但工作效率会得到提高，测量准确性也会相应的提高。

1.2 迅速处理测量数据的能力

在水利工程相关数据测量时，通常涉及到大量数据，处理它们会耗费大量的时间，并且容易出现差错。这在传统数据测量中是重点内容，也是最不容易控制的。但现代数据测绘技术的应用，将这一问题成功解决，并且不仅将大量测绘数据及时处理，还提高了准确性，对于水利工程施工具有重要意义。

1.3 使得测量信息更加形象化

现代数据测绘技术的一个重要优点是集中了目前众多先进技术，如计算机技术、网络技术、通讯技术、高性能软件技术等，通过对它们进行有机组合，使得测量数据及信息更加形象化、完整化，使人观看之后有种一目了然的感觉。基于这种特性，现代数据测绘技术在复杂的水利工程施工中，显得游刃有余［2］。

2 GPS 测量技术的基本情况及主要特点

随着科学技术不断革新、改进，数据测绘技术也呈现多样化，如GPS 测量技术、航空摄影测量技术、遥感测量技术等。下面就以GPS 测量技术为例，将其在水利工程测量中的应用进行分析。

2.1 基本情况

GPS 测量技术是全球定位系统，具有准确性高、测量速度快、操作方便及功能多样化等特点。已被应用到许多工程测量中，并取得了良好的效果。如应用到公路工程测量中、资源勘探测量中、海洋资源勘探等。通过在不同领域广泛的应用，不仅提高了测量准确性，同时也提高了施工质量，缩短了工期。通常情况下，该技术主要有三部分组成，分别为空间星座、用户设备及地面控制。在测量地面信息时，不会受到环境影响，如刮风、下雨等。另外，测量具有不间断性，也就是说能够全天24 小时对地面信息进行测量，如果地面信息稍有点变动，便会显示在测量系统终端上，从而提高了信息的真实性。在水利工程测量时，通常与由于测量环境复杂、多变，给测量工作带来极大困难，而GPS 测量技术由于体积小，容易携带，定位准确性高特点，使水利工程测量工作变得简单易行。

2.2 主要特点

通过在水利工程测量中不断使用，总结出这6大特点:

2.2.1 定位准确性高

这是该技术的主要特点，也是广泛应用的主要因素。在实际应用中，测量准确度通常和基线长度有关，当基线越长，定位的准确度将会越高。当基线在50 km以内时，精确度可以达到1.0×10－6。

2.2.2 不同观测站之间不需要通视

也就是说，在测量数据时，无需搭建觇标，就能实现定位。这种特性使得测量工作具有很好的灵活性，当遇到地理条件复杂的工作环境时，可以将测量点选在易于测量的位置，不仅减少了工作量，也降低了测量难度，这将对于水利工程测量是有利的。

2.2.3 操作简便

GPS 测量设备除了具有轻便，易于携带之外，还具有操作方便特性。如设备中的操作按钮稀少，操作步骤简单化，并且在操作中，均具有操作提示，使得操作起来，显得很方便。另外，该设备的测量系统具有很高的自动化程度，使得大部分测量工作都是由设备完成，人工操作的地方很少，从而增加了测量准确性，减小了误差。

2.2.4 测量时间短

在GPS 测量设备中，装置了静态和动态定位测量技术，使得测量能在瞬时间完成，但并不影响测量准确性。该技术能缩短测量时间，就是得益于此。

2.2.5 能够提供三维坐标图

当要对某一地段进行测量时，只要选定某一点，GPS 测量系统将会自动采用三维坐标技术对该点锁定，提高检测精确度。

2.2.6 全天候运行

这为连续测量工作提供了保障，如当遇到风雨天气时，常规数据测量技术均不能使用，而GPS 测量技术照常使用无误，从而避免了因气候因素而造成的测量终止等情况。

在GPS 测量技术测量中，其主要功能的是三维坐标。在使用时，通常会出现两方面误差，分别为中杆位置误差及全站仪测距误差，这两个误差常用一定公式表示，其中测距误差为MD=(A+B)*D，其中A 表示固定误差，B 表示误差系数，D 表示测定距离。随着测量技术不断改进，误差表示方式也发生了变化，如今，上述表示方式已转化成MD=3mm+2ppm/*D。有了这种误差表示公式，便可以计算出数据测量时的误差大小，如当被测量目标距离测量地点＜500 m时，误差分为在5 cm之内。也就是说，在一定距离之内，只要按照测量步骤，就能将测量误差控制在很小范围之内。所以，在实际测量时，要认真检测定向点和测站点，并注意测量范围内是否有障碍物，如果有，将会对测量准确性造成影响，这时，应采用全站仪进行检测，以避免测量数据的不确定。

3 GPS 测量技术在水利工程中的具体应用

水利工程通常涉及到水质测量，河流附近地质检测等内容，用传统的测量方式，无形中增加了测量强度，也增加了测量误差。另外，在测量时通常用到水准仪及六分仪，这些仪器不仅使用不方便，而且测量精确度低，测量耗时长，给测量工作带来极大不便。GPS 测量技术由于具备准确性高、操作方便及测量时间短等特性，在水利工程数据测量时，不仅提高了测量准确性，而且提高了测量效率。下边就对该技术应用进行简述。

3.1 GPS 测量要求

根据水利工程测量要求，应在工程数据测量趋于设定GPSE，并将测量系统设置成静态点格式。这样做，不仅有利于数据测量，而且能够有效地控制测量误差，将其控制在一定范围之内。更重要的是，这样做，有益于测量中的选点、测量及数据处理等环节。

3.2 GPS 选点

在数据测量时，为了提高测量准确性，应在测量范围之内设定13 个埋点，并给予编号，从1 至13。在选点上，应注意以下原则:

1)应保证所埋的点能够被GPS 测量系统所接收，这是选点的基本条件，只有埋点被接收，才能进入以后的测量工作。

2)在选点时，还要注意选点周围是否有无线电发射装置，有的话，应及时避开，并保证选点和无线电设备之间的距离在200 m以外，才能避免无线电影响;另外，还要注意高压线及微波信号，不能和它们挨得过近，相距距离应保持在50 m以上，才能避免受到影响，提高测量数据的准确性。

3)在埋点时，还要注意所埋的目标物具有明显的特征，这样才能确保在测量时更容易找到，避免因找不到目标而造成的影响。另外，还应保障选点周围不能有障碍物，有的话，及时清理，以免对GPS 信号产生影响，降低测量准确性。

4)选点要稳定。

5)当选点是作为水准联测所用时，在数据测量时，测量人员应做好水准路线，以保证测量准确性。

3.3 观测

当埋点选好之后，就要对控制点标志进行埋设，这时，要严格按照四等水准，不能随意埋设。标志埋好之后，应等一段时间，然后再进行测量，最好在埋设之后，下一场透雨，使埋设点稳定，测量效果会更好。在埋点测定时，应将测定格式设置成静态观测，同时采用非同步闭合环，以提高测量精确度，提供更多的测量数据。另外，在测量时，为了和测量要求相对应，应增加测量基线，同时将每点的站率设置成N＞2，这样做，不仅可以提高测量准确信，充分应用基线，更能保证网络稳定性及可靠性。

埋点标志准备好之后进入测量环节:

1)测量前，应检查测量仪器是否精准，同时选定可见性报表及最佳观测点，之后制订测量计划。

2)测量时，应将测量模式设置成静态测量，同时将测定时间进行规定，使测量在有效时间内运行，还应将控制点强行对中、选定特定的卫星系统等。

3)测量时，应保证天线放置平整，以降低测量误差，提高测量准确性，在注意天线放置位置的同时，还应注意它的方向，应指向北方。