工程测量在水利水电工程中的运用技术

工程测量在水利水电工程中的运用技术

王健

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摘要:工程测量在很多领域中都有广泛的应用,比如建筑、土地测量等。随着我国经济的快速发展,在经济建设发展的过程中,需要用到大量的工程测量数据,因此需要进行工程测量。在水利工程建设过程中,由于很多不可预见的因素存在,因此需要进行详细的工程测量,并且对工程测量的数据进行应用,从而促进水利工程项目的建设质量不断提升。

关键词:工程测量;水电站工程;应用

1.GPSRTK测量技术原理

GPS技术指的是全球卫星定位技术,此项技术在全球各个领域均得到了非常广泛的应用。而RTK指的是实时动态,此技术在水利水电工程中测量中,发挥着实时提供测量控制点坐标系的三维定位结果的作用,其结果甚至能精确到厘米级的定位。在水利水电工程的测量工作中,RTK的技术基础为GPS技术,二者共同构成了GPSRTK技术体系。

RTK技术是一种在观测载波相位值的基础上进行实时动态定位技术,其有效结合了数据传输技术与GPS测量技术,并能提供处于制定坐标系中的测站点的三维定位结果,其测量精度达到了厘米级别。RTK测量系统一般由基准站接收机、数据链及流动站接收机三部分共同组成。分析GPSRTK技术的工作原理,在采取RTK技术进行测量的过程中,通过应用工程流动站的GPS接收机,从而在观测GPS卫星的基础上,采集并记录相应信息。同时,GPS接收机将基准站发出的信号进行接收,并将基准站测量的数据进行准确的计算处理。然后通过利用整周模糊度的求解技术处理测量的数据,将整周模糊度求解出来,最后便得到了精确度达到了毫米级别的测量数据。

2.GPSRTK在水利水电工程测量中的应用

2.1加密控制点

水利水电工程的控制测量中,因为精度要求较高,施工条件复杂,所以往往耗费大量的人力财力物力。而如果使用了GPS-RTK辅助加密控制点测量,只需要使用全站仪使用边角法在15km范围内布置大约3~5个控制点就可以完成基础的控制点布置。使用控制点对GPS-RTK校准后,采用1+2的模式进行测量,2个走点人员每天可以测量40个以上的加密控制点。且其测量精度都可以达到厘米级别。GPS-RTK进行加密控制点测量时,之前的控制点之间无需对望就可以实现最初的校准。

2.2水下测量

采用传统的六分仪测量法以及三杆分度仪测量法,往往精度只能达到分米级别,无法实现精确的工程测量。且传统测量方法人员配置多、工作量大,工作条件需要涉水较为恶劣。而采用GPS-RTK测量法的逐渐普及,采用GPS配合测深仪进行的水下测量就实现了极大的便利。采用徕卡GPS530动态GPS测量仪和中海达单(双)频测深仪,联合手提电脑上安装的专业海洋测量软件,则可以在船上直接读出河床的GPS数据,特别是对于河床高程进行较为详细的记录。而且,自动化的海洋测量软件,可以在测量的同时自动成图,还可以勾画出高接解析度的河床基础模型。海洋测绘软件导出的*.dat文件,可以直接被CASS7.0读取,与地籍管理系统实现对接。以往在地籍管理系统中仅对区域内的水体边缘进行了测量,没有对于水底河床进行测量,在本次地理信息调查中,我们采用的新测量方法,可以更加精确的对于水下地形进行全面详细的管理。

2.3施工放样

GPS-RTK模式下,最大的测量优势在于施工放样的测量上,使用GPS稳站后,可以快速的对于整个区域进行高密度的放样测量,因为RTK每2秒就可以取得一个点的精确三维坐标,所以,施工放样测量的速度仅取决于走点人员的走动速度。在这种模式下,配合山地自行车或者沙滩车等辅助工具,放样走点人员可以快速的对整个区域进行走点放样,实现高速的放样测量。甚至4个测量人员采用1+2模式,可以用短短几个小时的时间,对整个水库工地进行放样测量,这种放样测量对于水库水位管理等具有非常现实的意义。

2.4数字化地形图测量

在蓄水工程开始前,需要对周边很大面积的地形进行控制,这种控制对于蓄水面积和村庄及其他设施的搬迁规划有着重要的意义。对于因为水库蓄水地区往往是在山区,其地形起伏较大,地形控制点取点较密。而采用全站仪的边角法测量,因为视野不开阔需要频繁移站,可能对一个水库的地形控制点测量需要数个月的时间,消耗大量的人力物力财力。而如今,采用GPS加密控制点测量法,只需要用全站仪在区域内防止几个控制点,然后采用GPS-RTK,可以在短短数周内完成对整个区域的数字化地形图测量。

2.5地物GIS数据采集

在水利施工过程中,需要对某些地物进行GI数据采集,比如需要沉入水底的就地保护的文物,以及区域内新建或者改建的信号塔及其他公共基础设施。这些地物的采集,因为测量点数少,如果单独使用全站仪从附近的控制点进行测量,可能会带来很低的控制效率。而如果采用GPS进行稳站测量,可以在很短的时间内使用很少的人力对这些地物点进行精确控制。

3.GPSRTK技术测量质量的保障措施

3.1误差控制措施

随着水利水电工程测量工作对GPSRTK技术愈发广泛的应用,测量误差等问题也逐渐暴露出来。在GPSRTK技术测量出现误差时,通常从GPS技术着手进行误差控制。当卫星出现了一定的错误时,GPS便发生了轨道误差,但此种误差在水利水电工程的测量中,对测量值的影响比较小,因而可以忽略不计。从RTK作业角度分析,当使用的天线发生了相位变化,便会导致测量误差的产生,针对此种误差,只要将天线进行检验校正便可实现误差控制。

此外,信号传播出现的误差同样对水利水电工程的测量结果产生影响。GPS信号传播出现误差主要由自然环境造成。在一天的中午,电离层造成的干扰是最大的,此时共用的卫星数量少,因而导致初始化时间过长而无法进行测量的结果。因此,测量人员需选择适宜的作业时段。然而,对于RTK技术在使用过程中出现的多路径效应误差,以及由于信号干扰导致的误差,通常采用的误差控制措施便是在实际工程测量过程中,加强对周边环境的检测,通过尽量远离无线电、电磁波及雷达站等信号干扰源,实现测量误差的最大化控制。

3.2提高工程测量质量措施

目前,提高水利水电工程测量质量的方法通常从RTK测量技术方面入手,常见的为已知点检核比较法。此种方法以RTK技术测出的测量点三维坐标为基础,通过比较检核这些坐标点,明确测量过程中误差的所在,并进行有效的解决及控制。此外,重测比较法也常用于提高工程的测量质量。重测比较法指的是对工程测量中确定无误的精度较高的控制点,以及已经经过测量的多个RTK进行重新测量,在将新测得的数据与原始数据进行比较,从而发现问题所在,并采取行之有效的解决措施。

结束语

综上所述,工程测量对于水利水电工程的建设具有十分重要的意义,可以为水利水电工程建设提供准确的数据以及资料。在水利水电工程建设过程中,需要加强施工人员以及管理人员的测量意识,加强对测量工作的重视,另外,要加强各个环节的工程测量水平的提升。

参考文献

[1]李翔.水利水电工程测量中对GPS拟合高程的运用[J].《甘肃水利水电技术》,2009,(5).

[2]周光钻.新型测绘技术在工程测量中的运用[J].《科学与财富》,2010,(3).

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