浙江省水利水电勘测设计院浙江杭州310002
摘要：在水利水电工程开始前的测量要注意很多个方面，从地形、地貌、天气、植被状况、水流量等等方面都要进行严格的测量，只有这些条件都适合进行水利水电设备的建设，才可以开工建设，如果不适合，应该进行分析是否可通过改造来满足水利水电建设的需要，在这些测量中，最重要的是当地横断面的各种比例是否适合进行爆破改造，还有要注意施工当地是否有本地传统的进行海拔测量的基准，以方便后期进行其他地形海拔值的检测，最终保证水利水电工程能够按照科学、高效的方式完成建设。本文分析了水利水电工程规划设计阶段测量。
关键词：水利水电工程；规划设计阶段；测量；
水利工程作为一项维持我国水利、电力稳定的基建工作，关系着我国水利、电力的发展以及人民群众用水、用电的便捷程度。那么在水利工程进行建设过程中，根据当地情况对水利工程规划阶段进行测量对于整个工程来说是非常重要的，其能够使工程在开始之前就有一个相对完整的施工方案，从而保证整个施工过程的科学、严谨，在施工过程中不会出现无法预计的重大失误，从而保证工程保质保量的完成，为我国居民用水、用电稳定性打下稳固的基础。
一、对水利水电工程进行规划测量的意义
对于水利水电这个大工程来说，整个工程的每一步对于工程的进行以及后期的使用都是很有帮助的，俗话说“良好的开端是成功的一半”，只有前期的工作都做得非常到位，才能保障整个后期工程的进行。我认为，对水利水电进行规划测量的意义主要有以下几点：（1）有利于整个工程规划的设立有利。在工程开始建设之前，设计人员要建立整个工程的规划、设计，从而在工程建设中不断对工程进度、工程要求不断进行指导和修正，从而保证整个工程科学、高效地完成任务，承担起附近电力的供给、用水的供给。（2）有利于后期对水利水电工程项目进行维护和保养。水利水电项目作为一种长期发电、用水的工程，在后期使用过程中会进行大量的维护保养，这时如果没有曾经建设时进行的对当地地形的测绘，就会给后期进行维护保养带来一定的麻烦，维护人员必须要对整个工程场地重新进行测绘，才能给整个工程进行维护，而这时一份详细的测绘报告就会给维护保养提供一个完整的思路。（3）给当地水文地理信息提供备份。在水利水电工程建设中，是否能够测绘出施工地完整详细的测绘图，对于整个地区的水文地理信息的备份以及研究都是极有好处的，能够帮助当地水利、水电部门掌握整个地区的详细情况，从而在以后的工作中依据此报告而进行其他方面的比如工程、环保等方面项目的使用，对其他工程的帮助是不可忽视的。
二、水利水电工程规划设计阶段测量
1.投影变形的控制设计。一是投影。当前的水利工程测量工作大多采用高斯克吕格投影，这种投影事实上也属于正形投影综合的方法之一。地图投影就是将椭球面作为测量对象，上面的各个元素都是通过对应的数学计算法的数据测量技术而显示于平面中的，其中等角投影要保持投影前后角度的一致，但这又受到了长度或面积因发生变化而产生的影响。通常情况下，其长度与面积不会有较大的变化，才适应于后续的计算与修改工作。高斯投影则在很大程度上填补了上述测量选择时的不足，人们对这种技术应用可以简单地看成是将椭圆柱横套在如地球一样的椭圆体上，由地球球体的本初子午线在中央相切，对应的中心轴则刚好经过了球体的正中心，将子午线两边存在一定经度差的地方以阴影的方式表示，那么其对应的投影就可以直接射到椭圆圆柱面上。二是适合投影方式的选择方法。对坐标系和投影方式的选择必须遵循一定的原则，比如在中央子午线与测量地段偏离不是太大，且地面平均的高差非常小的话，那么距离长度投影变形就会比所选测量图比例与投影限差的精度要求偏低，才能尽可能保证所要测量的坐标和国家在此所统一的坐标相一致，保证了国家统一坐标系的合理利用。再比如所测量区域平均高差太大，而且与中央子午线的距离非常远，那么在进行选择的同时就要充分考虑到抵偿高程面，如果还无法满足测量图以及施工的精度，就要以国家统一坐标系为标准，并在此基础上对其进行一定的控制，选用高斯正形投影任意带投影的方法。具体到水利水电工程的测量工作中，工作人员必须紧密结合工程的实际情况来选择投影的正确方法，通常情况下完成水利水电工程流域的规划时，基本能确定各梯级电站中库区长度及正常的蓄水位等基本情况，再通过后期相关的测量工作将工作图与实际距离的比例控制在1：2000以上，同时根据标准要求将边长的投影变形控制在50mm/km以内。这就需要建立具备独立性质的电站平面坐标系，也就是要采用高程抵偿面任意带高斯正形投影坐标系，投影边长以及中央子午线在工程具体的位置、实际涉及的范围，结合投影所产生的变形来进行估算与确定。首先要根据测量地区不同部位做高斯投影变形，并对其进行正确的估算，随后得出不同部位的变形值。综合考虑了工程测量位置范围的大小以及精度高低，抵偿面的选择较为合理，也满足了整个工程在精度方面的需求，适合建立该工程独立的坐标系统。
2.高程控制测量。在水利水电工程中，工程控制网的主要作用，是为测量区域提供相对统一的空间参考框架，从而确保各项测量工作的准确性，水利水电工程建设不同阶段对于测量精度、进度和成本等的要求也不尽相同。在实际操作中，工程控制测量可以分为以下两种：一是高程控制测量。从目前来看，我国水准点的高程系统采用的是正常高系统，主要是按照国家高程基准起始。但是在水利水电工程的实际建设中，受历史因素的影响，许多地区仍然沿用本区域的高程系统。同时，为了确保与当地水文基础资料相互匹配，高程控制系统的选择应该考虑当地的使用习惯。如广东省内多采用珠江基面高程系统，其起算点以珠江口附近测站多年平均值和后来多次复测、平差和调整后的高程计算；而粤东韩江流域多采用韩江基面高程系统，其起算点以旧时汕头海关水尺零点推算。二是平面控制测量。通常情况下，水利水电工程的建设位置多依河川溪流而行，因此，测区具有狭长、独立的特点。对此，测量人员应该结合工程的具体情况，从工程项目的大小、所处位置等方面进行综合考虑，对平面控制系统进行合理选择。在对水利水电工程建设地区进行测量时，如果测区内投影长度的变形值在5cm/km以上，或者测区偏离现行国家坐标系统中央子午线45km以外或与中央子午线经度差>40′，考虑投影变形，可以采用以下平面控制系统：①以一个国家大地点的坐标以及该点至另一个大地点的方位角作为起始数据的独立坐标系统，即所谓“一点一方向”；②高斯正形投影任意带平面直角坐标系统，换言之，就是国家大地点的坐标通过换代计算的方式，换算成测区平均中央子午线处的坐标。
3.地形图测绘。在水利水电工程中，地形图的作用，是为工程的规划选址、建筑物布置等提供必要的参考依据。因此，在对地形图进行测绘的过程中，一方面，应该严格遵守现行国家行业测量规范的相关标准，另一方面，需要充分考虑水利水电地形图自身的特点。一是地物测绘。在水利水电工程中，地物测绘是非常关键的，其内容也相对繁杂，主要包括：测量控制点、道路、管线、居民点、输配电线路、独立地物、地质勘探点、气象设施等。在实际测量中，应该结合工程的规划设计，围绕工程的特性进行细致测量，将测绘区域分为两个部分，即工程区域内和工程区域外。以中小型河流的治理为例，工程的主要内容包括堤防加固、河道疏浚、护岸护坡等，对此，在进行地物测量过程中，需要重点关注堤防周边的房屋建筑、电力及通讯设施、现有堤防与河道的护岸护坡及构建材质等，在地形图上，对建筑物的性质、规模、高程等进行细致标注。对工程区域内的房屋应该详细测量，而在工程区域外，即使是大比例地形图，也可以适当放宽测量，合理取舍。同时，村庄外围房屋应该详细测量，内部房屋则可以根据实际情况进行取舍，为工程的规划设计提供必要的参考信息。二是地貌测绘。通常来讲，水利水电工程多处于山林地区，与城市建筑工程的测量相比更加困难、复杂。在实际测量中，应该使用等高线，配合专用的地貌符号以及高程注记点，对地貌进行表示。为了满足水利水电工程对于地貌的高要求，不仅需要保留高程点，还需要进行等高线的勾绘，同时，为了显示地貌碎部特征，还应该添加相应的绘间曲线。在部分地形图中，还需要适当保留部分高程注记点和比高，对于面积在地形图上>1cm2，并且具有相应经济价值的地貌和植被等，需要用地类界绘制出具体范围。三是水下测量。对于水利水电工程而言，水下地形测量是工程测量的重点，也是水利工程测量与其他测量最大的区别。在测量时，需要确保全面性和准确性，对于一些重要的涵闸和沟渠，还应该在地形图上注记底部高程。
4.断面测绘。在水利水电工程规划设计阶段的测量中，涉及到的土石方工程相对较多，包括填高、削坡、挖深等，这些工程量的测量都会涉及到纵断面测量工作，其测量精度直接影响着水利水电工程的实际工程量。当前，在工程项目工程量的计算中，一般都是利用专业的计算机软件进行，纵断面与横断面的测量精度与总工程量的计算有着密切联系。对此，在对水利水电工程纵断面和横断面进行测量与绘图的过程中，需要从多个方面着手，提高测量的精度，确保工程量的概算值更加接近真实值。一是断面点的精准测量。目前，在针对纵横断面点进行测量时，采用的测量方法包括GPSRTK测量法以及全站仪法。这两种方法各自都存在相应的优点和缺陷，在实际应用中，应该结合工程的具体情况，对其进行合理选择，尽可能消除纵断面点和横断面点中存在的测量错误，确保测量精度能够完全满足断面测量的要求。在测量过程中，应该保证采集到的纵横断面点在该横断面左右一定范围内，按照水利水电工程相应的规范要求，这个距离≤2m。二是横断面位置选择。在水利水电工程的规划设计阶段，横断面位置的选择和布设，是影响工程量的关键因素之一。一般情况下，规划设计阶段横断面的间距应该控制在50~200m之间，选择合适的间距能缩小实际施工与设计工程量的差别。因此，在对横断面进行布设时，一方面，需要充分满足断面间距的要求，另一方面，应该尽可能将横断面布设在河道急转弯、支流入口、断面形态显著变化等部位。同时，为了保证横断面位置布设的合理性，在地形图测绘完成后，应该根据区域内地形特点，在地形图上进行选择，然后到实地进行勘查，部分地形复杂则需要对断面间距进行适当加密。三是纵断面测量。根据测绘服务对象的差异，纵断面的测量与横断面有着很大的不同，其断面的选取也存在一定的差别，例如，在河道疏浚工程中，通常会选择河道中心线；在河流堤防加固工程中，一般会选择堤顶线；在拟建渠道工程中，多选择规划中心线等。纵断面测量的主要目的，是对横断面间距进行量取，对中心线高程变化情况进行明确，对沿线地物投影在中心线上的位置进行判断等，而纵断面的合理性直接影响着工程量的计算，因此，做好纵断面的测量工作，是非常重要的。
三、新技术的应用
1.地图数字化技术。在建立各种GIS系统时，对原有地图进行数字处理，在建库工作中占据了相当大的工作理，各工程测绘部门都投入相当大的人力和财力。对于已有纸质地图，若其现势性、精度和比例尺能满足要求，就可以利用数字化仪将其输入计算机，经编辑、修补后生成相应的数字化图。当前有手扶跟踪数字化和扫描矢量化两大类仪器，手扶跟踪数字化仪工艺流程为硬件连接分图开定向数据采集僵形编辑僵形输出。扫描仪数字化仪的工作流程为原图扫描僵形纠正僵形定向户原图矢量化僵形编辑僵形输出。利用扫描矢量化技术进行地图数字化是提高数字化质量与速度的必由之路，针对大比例尺地形图，大多数扫描矢量化软件能自动提取多边形信息，高效、便捷、保真对地图进行数字化处理。
2.CAD计算机绘图技术。AutoCAD作为高效的计算机辅助设计软件，其对图形准确的绘制和对点线的精确定位测量及标注功能，不仅能减少测量作业时的人工计算处理工作，并提高了数据的精度。在工程线路测量中应用AutoCAD技术进行坐标定位计算，可快速、准确根据施工图纸计算各个部位的坐标，保证施工效果。现如今CASS成图系统已成为工程测量人员在前期地形测量、施工放样、内业操作等方面使用最为广泛的软件，在整个测绘工作中起到了很大的作用。图解计算功能可以提高水利工程制图的准确性。由于水利工程本身具有的复杂性以及特殊性，所以水利工程的计算方法许多只是在理论上能够达到精度要求，而在实际的计算过程中因为各种条件的不确定，许多数值都是由经验或者推理，有一些是根本就无法计算出来的，因此在水利工程的计算中，常常在精确度满足工程要求的情况下对许多计算方法进行简化，图解法就是其中应用广泛的一种方法。在采用相应方法利用AutoCAD绘制出计算图后，只要在对应的地方进行截取，就能够很方便快捷地得到相应数据，这样还能广泛应用于工程设计上，对各种参数采用内插法取值和关系曲线图、表的查算。因此，图解计算功能能快速计算数据，进而可以提高水利工程制图的准确性。在Word文档制作中，往往需要各种插图，由于Word绘图功能有限，特别是复杂的图形，该缺点就显得更加的明显。AutoCAD是专业的绘图软件，当制好图形后，插入Word制作复合文档是解决问题的好办法，可以用AutoCAD提供EXPORT功能先将AutoCAD图形以BMP或者WMF等格式输出，然后插入到Word文档中，也可以先将AutoCAD图形拷贝到剪贴板上，再在Word文档中进行粘贴。在水利工程中，如要对围堰、桥梁等绘制施工图时去列材料表，需要在AutoCAD中来制作表格，在AutoCAD环境下用手工画法进行绘制表格，然后，再在表格中填写上文字，这样不但效率低下，而且不能难精确的控制文字书写位置，文字排版也成为了问题。高效率的制作表格方法为：先在Excel中制好表格，复制到剪贴板上，然后再在AutoCAD环境下选择“edit”菜单中的“Pastespecial”，选择AutoCADEntities，确定以后，表格即转化成为了AutoCAD实体。AutoCADEntities，确定以后，表格即转化成为了AutoCAD实体。这样就提高了制图的有效性。
在水利水电工程进行建设之前必须进行规划测量，这样会给整个建设工作带来不可磨灭的作用，同时，也是搞好该工程初步设计的必经之路，这不仅仅要求我们一线工作人员提高自己的认识，严格把握测绘的要求，对测绘结果进行严格比对以及检查，以防测绘结果出现差错遗漏，而给整个工程的建设带来延误甚至是灾难。更要求我们的相关管理部门，积极与一线工作人员进行探讨，从而制定出一套完备的对测绘进行要求的规章制度，给各施工单位提供指导监督的依据，从而使我国水利水电事业更上一层楼，为广大人民提供更加稳定安全的水源和电力。
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作者简介：李娟（1980-），女，汉族，黑龙江省富锦市人，工程师，主要从事水利水电工程测绘工作