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规划战略
水利规划与设计
2014年第4期
水利水电工程测量技术的发展
陈静
(吉林省水利水电勘测设计研究院吉林长春130021)
摘要】近年来,水利水电工程测量技术呈现出突飞猛进的发展态势,很多新技术、新设备都运用
到水利水电工程项目的测量作业中,并取得了显著的效果。基于上述背景,本文探究了几种水利水电工
程测量的最新技术,对这些技术的特点、应用方向和发展趋势等进行了分析,以期为相关领域的研究提
供一些参考。
【关键词】水利水电工程测量技术发展
【DOI编码】10.3969/jiss.1672-2469.2014.04.06
【中图分类号】TV221【文献标识码】B【文章编号』1672-2469(2014)04-0019-03
1引言
GPS是全球定位系统的简称,它由美国研发
测量在水利水电工程项目中起到至关重要的并于1994年投入应用,该系统主要由空间卫星群
作用。工程项目的精确度、质量等都依赖于良好
和地面控制系统两大部分构成。空间卫星群由24
的前期勘探与测量环节,随着现代科学技术发展
颗卫星构成,它们的运行周期为11小时58分,
的日新月异,水利水电工程测量技术的发展势头
以实现对地球上任何地点的“无缝覆盖”监测
也十分强劲,一些先进的测量技术对水利水电工
地面控制系统由1个主控站、3个注入站和5个
程施工起到了很好的“事半功倍”的作用,例如,
监控站构成,主要完成对测量数据的录入。GPS
GPs定位测量技术、変形测量技术、数字地形测技术的研发源于上世纪50年代末,原本是美国军
量技术和水底地形测量技术都是近年来涌现出的
方的一个项目,1964年正式投入使用。20世纪
新颖的水利工程测量技术。在实践应用中,上述
70年代,美国陆海空三军联合研制了新一代卫星
技术的高效性、高精度性和便捷性得到了业内技
定位系统GPS,主要目的是为陆海空三大领域提
术人员的一致肯定。综上所述,对这些全新的水供实时、全天候和全球性的导航服务,并用于情
利工程的测量技术进行研究和总结,了解其应用
报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的。
领域、技术特性和发展趋势,并详细探讨这些测经过20余年的研究实验,耗资300亿美元,到
量技术的优缺点,将对我国水利水电工程测量技
1994年,全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星
术的革新有着积极的意义。
己布设完成,这也预示着GPS全球定位系统已迈
进成熟期。
2水利水电工程测量技术的发展综述
测量作为较早采用GPS技术的领域,最初主
要用于髙精度的大地测量和控制测量,建立各种
2.1GPS定位测量技术
控制测量技术向来是水利水电工程测量技术
类型和等级的测量控制网。现在,GPS技术还用
发展的重要分支。近年来,随着无线技术、传感于各种类型的施工放样、测图、变形观測、航空
技术和信息技术的飞速发展,传统的水利水电控影测量、海測和地理信息系统中地理数据采集
制测量技术也发生了新的变革,逐渐呈现出以等方面。在各种类型的测量控制网的建立方面,
“GPS无线定位测量技术”为主的全新发展方向。
作者简介:陈静(1981年一),女,程师。
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水利规划与设计
2014年第4期
GPS定位技术已基本上取代了常规测量手段,成以三角测量、儿何水准测量和三角高程测量作为
为主要的技术手段
技术手段,完成变形监测基准网、工作基点和变
随着测量技术的不断革新,GPS技术在工程形体变形测量等工作。该种技术的优点为:理论
定位测量领域得到了广泛的应用,其主要技术特方法成熟,测量数据精准,成本较低。缺点为:
性体现在以下几个方面:
观测强度较大,数据处理智能化较低。
2.1.1使用精密卫星星历。
2.,2.2液体静力水准测量技术。
精密卫星星历是GPS技术精密定位的重要保
该技术是变形测量技术的一个发展分支,主
证,利用精密卫星星历,调制在LI载波上的卫星要应用在水利工程坝体廊道内高程观测和高程传
轨道参数、卫星轨道信息等参量能够被计算得更递,在具体的测量过程中,主要通过传感器对水
为精确,测量误差率可以得到有效控制。
体的高度进行定位和测量。该技术的优势为:精
2.1.2区域范围小,网中基线边较短。
度高、智能性好,能够同时测量数十个监测点。
般来说,采用GPS技术能够使得接收机的缺点为:成本较高,测量数据处理过程较复杂。
卫星信号具有类似的误差特性,且接收网中基线2,23基准线测量技术。
边误差不会超过5KM,在信号接收的过程中,能
该技术广泛应用在对土石坝、重力坝等直线
够通过差分解算使得公共误差得到很大程度的抵形状水利大坝坝体的测量中,在具体的应用中又
消,从而获得高精度的测量数据。而区域范围小、
网中基线边较短的特性也成为了GPS测量技术的分为引张线法、视准线法、大气激光准直法等。
(1)引张线法:该种测量方法被广泛应用在
核心优势。
对水利大坝的位移监测中。目前,主要的测量仪
2.1.3测量点选择灵活。
器包含光电眼踪式引张线测量仪、电容感应式
传统测量模式下,相郐的测量点之间需要互
相通视,因此对测量工作条件和人员素质要求较
张线测量仪、CCD引张线测量仪和电磁感应式引
高,且人眼观测也会使得测量的精度降低。在GPS
张线测量仪。由于取消了测量系统中的浮托设备,
引张线测量仪器的精度得到了大大提升,因此,
测量中,无需考虑站点的互相通视,测量的数据
完全依靠卫星给出,精度和灵活性都得到显著提该种测量方法的主要优势在于:设备简单、测量
升,测量的过程完全由计算机自动完成。
由于GPS技术具有精密性高、区域范围小、
(2)视准线法:该种测量方法主要应用在坝
测量点选择灵活等优势,近年来在水利水电工程体较短的水利大坝测量中,此外,还可应用在高
项目测量中得到了广泛应用。例如,在我国三峡
边坡、滑坡体等地势的水平位移数据测量中。视
水利工程项目的截流施工阶段,施工方面应用了准线法的优点在于:设备采购便捷、操作简单、
静态GPS測量技术,创建了三等平面控制网;在成本费用较低。缺点在于:测量精度与大气光照
库区滑坡监测工程中,项目组也应用GPS与角度、光照精准度等因素有密切关联,因此,具
GLONASS进行组合,对12个滑坡体进行了准确体的测量数据容易受到大气光照角度、光照精准
定位监测。
度的影响,精度较低。
2.2变形测量技术
2.3数字地形测量技术
变形測量又称为变形观测,在具体的应用中
数字地形测量技术也是近年来兴起的一种水
通过对监测对象的变形测量,确定物体内部形态利水电工程测绘技术。该种技术主要基于全站仪
的变化特征,从而确定被测物体的形态。变形测和信息技术的发展,通过应用三维测绘软件、数
量技术是现代水利水电工程测量的全新发展分字成图软件等,对水利水电工程项目进行专业测
支,能够对水利水电工程项目的基准网、工作基绘和成图,同时,还能够应用数字GIS设备对测
点、变形体和监测资料进行分析和测量。常用的量的数据进行精确采集和处理。一般来说,数字
变形测量技术包含以下几种:
地形测量技术的应用模式主要分为电子平板数字