不同工程阶段的水库库区地形测量方法研究

2021-01-17魏全龙

山东水利 2021年4期

王新，李炳，魏全龙

（济南市水利建筑勘测设计研究院有限公司，山东济南250101）

随着测绘科学技术的进步，测绘方式从测距量角的原始方式到现代的光电、微波测量，画图从平板手绘到现在的数字化制图，从二维到三维。在水库工程建设的不同阶段，应充分分析各阶段的特点，灵活运用先进的测绘技术，以省时、省力的测绘方式获取精确、可靠的基础数据。文章以水库扩库增容工程为例，根据水库不同环境条件、不同的工程阶段，采用最优测绘方法进行了探讨[1]。

1 设计阶段库区测量方法选择

1.1 测量方案选择

项目初步设计阶段需要提供库区水下地形基本情况，为水库库底开挖、水平铺塑、湖心岛填筑等工程提供基础数据和工程量。在初设阶段，水库仍需承担城区供水任务，保持水库日常引供水量不变，因此初设阶段的库区测量需要在有水情况下进行。

通过对库区原有地形资料分析，结合实地勘察结果，库区内地形高低起伏较大，平均水深在3.5 m，库区围坝内坝脚处和库区内部分区域水深不足1 m。为精确计算清淤工程量，本次测量采用10 m×10 m方格网测量，结合项目特点和现场踏勘、测量需要，采用以下两种测量方法：

1）南方SDE-28S单波速测深仪与GNSS接收机相结合的方法。在水深超过1 m的区域采用此方法，这是本工程测量的主要方法。

2）RTK与测杆相结合的办法。水深小于1 m的地区，测深仪的声速波动范围较大，无法使用，该区域采用RTK与测杆相结合的方法。

测深线布设要求：1）测深计划线根据水库形状布设。本项目将测深计划线制作为测深仪默认的dxf格式电子轨迹图，保证测量船按照设计测深线测量；2）测深线间隔距离，按照规范和项目要求测深线间隔为10 m；3）测深检查线垂直于测深线。

定位测量要求：测深定位点间距。设置GNSS自动采集数据模式，测点间隔为2 m，保证满足10 m×10 m方格网要求。

测量校核方法：1）测深仪施测前确定船载重量，精确量取吃水深度，确定水面高程，进行试航，采集部分数据，并通过测深锤测深杆等方式进行重合点数据采集，检校测深仪等相关参数。2）测深杆配置测杆端头托盘，调节测杆入水和表层软泥深度，控制测量误差。3）测量数据结果检查。布设检查测线，通过测深杆采集数据，通过检查数据和测量数据的比较，确定测量误差。

1.2 测量精度检查

为验证最终测量精度，采用测深杆实测的方法随机抽取150个点进行检查，通过统计计算，水深测量中误差为mh=0.12 m，其中最大误差0.25 m，精度满足规范和设计要求。经分析误差较大的区域多出现在水深低于1 m及水深突变的深坑或凸起的区域，后期应对这些区域进行补测修改。

1.3 测量成果分析

通过ARCGIS建立数字高程模型（DEM），根据形成的DEM模型分析得知库区地形比较复杂，高低起伏，高程差距较大，经统计，库区最低高程为13.90 m，最高点高程为18.60 m，平均高程为16.50 m。

2 施工阶段测量方法选择

2.1 测量方案选择

施工阶段，库区将水排出，此阶段需要对库区的原始地貌进行精确测量，根据设计库底高程计算土方量。该阶段要求的测量精度为：高程注记点的高程中误差不超过±0.20 m。根据库区周围环境，项目计划采用精灵Pro4 RTK无人机航空摄影方式采集库区地形数据。无人机采用先进的飞控系统，双冗余度惯性测量装置（IMU）和指南针提供飞行安全性，定位系统采用双备份GNSS系统，高精度GNSS系统采用实时差分技术，保证了航线精度和飞行姿态的稳定性，通过合理布设一定的像控点，作业精度满足设计要求。

1）航线布置与数据获取。无人机根据设计范围自动设计航线，获得高分辨率的影像资料。严格执行《低空数字航空摄影规范》（CHZ 3005-2010）的要求，航拍的航线范围超出测区边界线50 m以上，所拍摄影像资料的地面分辨率为0.02 m；能够表达真实的地物信息，保证库区土石方计算精度。

2）模型制作。采用Pix4Dmapper软件对影像数据进行处理，生成测区数字正射影像和数字高程模型以及点云数据。