水利工程测绘技术研讨

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一、水利工程地质勘测技术应用

对于水利工程地质勘测技术应用笔者从3S技术、物探技术两个方面分别对其在水利工程地质勘测中的应用进行了分析和探讨。

1．3S技术在水利工程地质勘测中的应用分析

3S技术在水利工程地质勘测中的应用主要包括GPS、RS和GIS三种主要技术，对于这三种技术的主要应用分别作了相关概述，如下图1所示。首先，GPS也就是所谓的全球定位系统，它在水利工程地质勘测中的主要应用表现，将GPS应用到地质勘测工作当中最关键的目的就是衡量观测点电位三维坐标的准确性。利用GPS实施水利工程地质勘测它可以实现对地质的高精确性以及持续性的观测，GPS在进行工程地质勘测完毕以后会将获取到的数据信息按照流程输入到计算机当中然后再进行进一步的数据分析和数据处理。其次，RS也就是所谓的遥感技术，它在水利工程地质勘测中的主要应用表现，它是根据电磁波的理论，应用各种传感仪器对远距离目标所辐射和反射的电磁波信息，进行收集、处理，并最后成像，从而对地面各种景物进行探测和识别的一种综合技术。最后，GIS也就是所谓的地理信息系统，它在水利工程地质勘测主要的应用表现，地理信息系统出现以后，在这种技术支持下，地质勘测相关人员不但可以完成各种工程地质图件的绘制作业，而且还可以对相关数据信息进行科学合理的分析。

2．物探技术在水利工程地质勘测中的应用分析

笔者结合工作经验对物探技术在水利工程地质勘测中的应用进行了分析，一方面要认识到物探技术的关键所在，它是以观测仪器装置为主要载体的，又勘测区域物理场为主要勘测对象，再以数据处理和地质解释为任务的学科技术。所以物探技术主要针对的是工程项目地下可能出现的地质体以及相关构造和其主要属性进行判定的一种勘测应用技术。在其应用于水利工程项目建设的过程当中，其最为显著的优势在于：数据采集作业的高度精确性以及勘测工作开展的野外适应性。笔者从钻孔彩色电视系统技术和地球物理层析成像技术两个方面对物探技术在水利工程地质勘测中的具体应用进行了相关阐述。首先钻孔彩色电视系统技术在水利工程地质勘测中的应用。电子技术发展的推动下水利工程地质勘测对于观测质量的精确度也要求越来越高，这时要提高观测质量的精确性就需要钻孔彩色电视系统技术，因为这种系统技术实现了光电耦合器装置与钻孔电视的有效融合，所以它的优势较之于传统的摄像管探头装置优势更加明显，比如在使用寿命上、彩色图像重现性以及精确性等等方面。其次地球物理层析成像技术在水利工程地质勘测中的应用。对于这种成像技术我们一定要认识到它主要是借助于平洞或者借助于既有钻孔的，它主要接收和处理由反射或者其它方式而产生的透射波所做出的集中采集和细致性的处理。然后对其进行波速值进行模拟，根据模拟值最后得出相关结构的发展趋势以及稳定程度。

二、各类技术在水利行业应用的发展趋势

1．GIS技术在水利行业的应用发展趋势

GIS是一门与和计算机硬件和操作系统，元数据库的建设，数据挖掘，遥感技术，网络技术和数据库管理，数字摄影与自动化成像等技术有着紧密相关的学科，而上面的那些技术又是在不断发展的，每项技术的发展都给GIS带来了深刻的变化。所以GIS在水利行业的应用和发展，不仅仅取决于GIS技术的发展，更取决于水利行业数字化的进程。笔者从四个方面对其发展趋势进行了总结。首先网络GIS（WebGIS）。网络是实现资源共享和远程遥控的基础技术，WebGIS是Internet技术应用于GIS开发的产物。GIS通过WWW功能得以扩展，真正成为一种大众使用的工具。从WWW的任意一个节点，Internet用户可以浏览WebGIS站点中的空间数据、制作专题图，以及进行各种空间检索和空间分析，从而使GIS进入千家万户。其次“3S”技术集成。此处谈的3S技术不是GPS、GIS以及RS的简单结合，而是把它们通过数据接口的连接把它们集合到一起，这样把它们连接起来以后它们会成为一个更具有应用价值的大系统，在这个大系统中这“3S”技术分别有不同的承担任务，GIS主要是负责对多源时空数据进行处理、集成和存取，这样新的集成平台就形成了。而RS主要用来实时或者准实时地去提供目标以及相关的语义信息，通过获取信息的环节之后便可以发现地球表面的各种变化。GPS主要负责跟踪和定位目标的空间位置。所以3S技术的结合会在水利工程中有着更美好的应用发展前景。再次VR-GIS技术。这种技术的主要特点是实现GIS技术与虚拟技术的结合，专门进行对虚拟现实技术的相关研究，而在现阶段只能达到仿真的水平，可以实现在所处地理范围内外自由移动，还可以实现对地理区域的真实表达，另外在三维数据库中有GIS的各种功能呈现，除此之外以可视化功能作为用户接口的自然的整体部分。最后地理信息建模系统（GIMS）。GIMS是目前GIS研究的热点问题之一。基于RS和GIS的分布式流域水文模型成为当前研究的前沿，“3S”技术支持下的分布式或半分布式水文预报模型在中小流域尺度进行了试验性的应用研究，取得了一些成果。要发展好我国的水利事业，就必须要在水利行业更好地应用和发展GIS技术。

2．GPS技术在水利行业的应用发展趋势

目前，在水利工程测量及大坝观测中已经广泛使用了全球定位系统GPS。由于水压引起的大坝变形，对水库的安全构成了严重威胁。因此对大坝变形进行连续而精密的观测是十分必要的。利用GPS技术对大坝进行测量可获得非常满意的效果。由于卫星做复杂的轨道运行，其信号应当被看作球面传播，如图2所示。S为卫星，设A点为基准参考点，B为大坝上需要监测的观测点（观测点可根据实际需要设置多个），H为AB的中点，rA和rB代表三角形SAB的两边SA和SB的长，b为由点A指向点B的矢量，r为由点H指向点S的矢量，b和r分别为它们的模，基本方程推导如下：r2A=（b/2）2+r2+brcosh；r2B=（2/b）+r2-brcoshr2A-r2B=2brcosh；1/2（rA-rB）（rA+rB）=brcosh；1/2cτ（rA+rB）=brcoshc•τ/2（rA+rB）=b•r（1）因式中b=RB-RA=（XB-XA；YB-YA；ZB-ZA）=（ΔX；ΔY；ΔZ）其中：RA和RB分别为观测点A和B相对于空间原点的矢量，r=[XS-1/2（XA+XB）；YS-1/2（YA+YB）；ZS-1/2（ZA+ZB）]=（ΔXS；ΔYS；ΔZS）所以，（1）式可写为：ΔXΔXS+ΔYΔYS+ΔZΔZS=12c•τ（rA+rB）（2）式中：ΔX，ΔY，ΔZ为基线向量的三个分量，c为光速，τ为观测值。假定已经对所有误差进行了修正，且A站坐标已知，这样（在ΔXS，ΔYS，ΔZS）和rB中，卫星坐标可以由卫星星历求出，B站坐标可以由GPS直接测得近似值，因此可利用迭代法求出基本解，再逐步求出基线向量的精确值。四、结束语近些年来，我国在水利工程技术领域取得了许多令人骄傲的成绩。但是由于我国在相关领域起步较晚，所以距离欧美发达国家还有着不小的差距。只有在认清现实的基础之上，更加努力地进取，才能取得较为不错的收效。综上所述，水利工程地质勘测技术应用具有重要的作用和意义，要做好各个环节对它的把控实施。

作者：蒋伯杰单位：广东水利电力职业技术学院