几种新技术在水利水电测量上的应用 - 工程设计 摘要：该论文介绍了：计算机辅助设计技术（CAD） 、GPS 定 技 术、地理信息系统（GIS） 、遥感技术在水利水电工程勘测设计上的 应用。关键词：水利水电；测量；CAD；GPS；GIS；遥感工具的进步引起了社会的变革，技术的革新推动了效率的飞 跃。在信息社会，我们要积极有效地运用各种信息化工具，服务我 们的工作。结合水利勘测工作，各种勘测手段的应用，促进了勘测 工作由定性分析向定量计算方向发展。定性与定量的紧密结合，对 于促进我国水电水利工程发展有重大意义。1.CAD 技术在水利水电勘测设计行业中的应用CAD(计算机辅助设计)技术产生于二十世纪 50 年代后期，它 伴随着计算机硬件软件技术的发展而迅速普及。二十世纪 80 年代 CAD 技术开始引入我国。90 年代，CAD 技术和系统在我国水利水 电勘测设计行业有了飞速的发展，CAD 的应用迅速普及。近年来，随着国家经济实力的增强，开始逐步加大对大江大 河的整治力度。对水库和堤防除险加固工程投资巨大。与之相应的 勘测设计工作量也急剧增大。传统的手工绘图、计算不能满足其任 务要求，利用 CAD 技术，则极大地改善了勘测设计条件。在水利水 电勘测设计行业实现了计算绘图与测量的一体化，从数据入到输 出都是在自动化软件的管理下进行，在计算机之间或计算机与设备 之间以数据流的形式交流，实现了无纸化办公，自动化计算，不但极大地提高了效率，还避免了人为的错误。可能以前手工计算要三 个工日的工作量，不到一分钟就计算完成了。CAD 技术也在不断地丰富和完善。面对日益复杂与苛刻的勘 测设计工程，CAD 技术发挥的作用也将会也来越大。它的发展已经 和水利水电勘测设计行业的发展息息相关，可以说，这两项是相互 促进的。水利水电勘测设计行业 来是要求朝着标准化、协同化、 精细化方向发展。那 以计算机智能管理操作为基础的 CAD 将为实 现这一方向起到不可替代的支撑作用。水利水电勘测设计行业的 CAD 技术应用今后应重点放在三维设计、协同设计、智能化设计方 面，使 CAD 工具不仅仅当绘图工具，还要当计算工具、储存工具和 测量工具。2.GPS 定 技术在测量工程中的应用GPS 是指全球定 系统。是世界上第一种大规模商业及民用 应用的卫星导航，测绘测距系统。作者需要指出的是，单纯的 GPS 系统不会在我国有更加深入的应用了，因为我国已经有了类似于 GPS 的北斗系统。同时，欧洲有了自己的伽利略系统，俄罗斯也有 了格洛纳斯系统。本文所指的 GPS，代表以上所说的所有系统，并 不是仅指美国的全球卫星导航系统。近年来，GPS 高精度的定 技术在工程测量领域得到了广泛 的应用，它的突出优点有以下几点：GPS 设备操作简便，不需要太多的专业知识。它重量轻，体 积小，所带来的后勤压力也小，减少了测绘人员的劳动强度。 观测站选址灵活，不需要通视，减少了观测站的数量，也就 减少了测量工作的经费和时间。几乎不需要人工计算，定 精度高，减少了计算失误率。在 小于 50km 的基线上，其相对精度可以达到 1ppm2ppm ，随着基线 的加长，其定 相对精度就越高，这是人工观测不能比拟的。观测效果丰富。GPS 观测成果同时提供了三维坐标。在测量 经 度的同时，也测量了所处地的高度。这就为研究大地水准面的 形状和地面点的高程开辟了新途径。对于手工校正要求低，观测时间短。目前，利用经典的静态 定 方法，完成一条基线的相对定 所需要的观测时间，一般为 1h3h。为了进一步缩短观测时间，提高作业速度，近年来发展的短 基线(不超过 20km) 快速相对定 法，其观测时间仅需数分钟。GPS 观测设备能全天候作业，一般不受天气条件限制。突破 了光学观测的局限。3.遥感技术在水利水电勘测中的应用根据遥感的平台分类，可以将遥感技术分为航天遥感、航空 遥感和地面遥感共三大类。遥感技术由于视域广阔、信息丰富、具 立体感、卫星影像成周期性重现以及获取资料快速等特点，被广泛 应用于水利水电勘测设计工程中有关地质问题及相关的环境等问题 的调查与研究。A.遥感技术在区域构造稳定性研究遥感图像能提供大量宏观的线性构造信息，较为全面的反映区域地质特征、水系分布特征和地 形态，所以遥感图像成为研究 区域构造格架，确定断裂体系及活动性以及评价工程及其周缘地区 的构造稳定性所必不可缺的参考资料。B.遥感技术对于 险地带的监视在大型水利水电工程库区岸坡的滑坡、崩塌、泥石流以及某 些松散堆积体等易出现问题的地带进行监测与调查中，有一些工程 应用遥感技术利用航卫片或彩红外片进行地质解译，结合野外的现 场观察，可以方便快捷的判定该地区的地质活动强度与稳定性。C.遥感技术对于非地表资料的判读利用遥感影像，特别是彩红外影像进行岩溶及岩溶水文地质 调查有其特殊的优势，像片解译不仅能很好地判读各种岩溶地 现 象，而且还可以充分利用和其它介质红外光谱的差异，判断地下水 的分布和泉水分布等。 。D.代替人工进行中小比例尺地质测绘填图在保持必须的野外考察和成图现场校核工作的前提下，中小 比例尺地质图可以用遥感成图取代常规地质测绘。建筑物及其它重 要地区大比例尺工程地质图优先考虑遥感成图。这样可以节约测绘 时间，提升工作效率。4.地理信息系统在水利水电勘测中的应用地理信息系统即 GIS 技术，它是一门综合性的技术，与计算 机系统，传感器系统，数据库系统紧密相连。这些技术又是在不断 发展的， 项技术的进步都给 GIS 带来了深刻的变化。所以 GIS 在水利勘测设计行业的应用和发展，不仅仅取决于 GIS 技术自身的发 展，更取决于整个行业的数字化的进程。GIS 技术可以有效的管理具有空间属性的各种资源环境信息。 它自身集成了信息采集（需要传感器支持） 、存储、判别、计算与处 理、多样化专业性输出等功能。是计算机技术在资源管理行业利用 的代表。GIS 技术的发展有以下 2 种趋势：网络 GIS。是指 GIS 技术与互联网密切结合并深度拓展的一 种产物。网络是实现资源共享和远程遥控的基础技术，从互联网的 任意一个节点，网络用户可以浏览 GIS 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。千里之外的数据犹如在 眼前一样，可以直接操作。它可用于除了一般数据外的特殊数据类 型，尤其是矢量数据的处理。以网络浏览器为应用工作平台，在客 户端可以实现对矢量数据的操作，全国各个测绘点和数据库连为一 个整体，并可通过网络远程调用和发布各类数据、图形、图像。“3S” 组合集成技术。 “3S” 是一种更加深入化的组合系统技术， 它是全球卫星定 系统（GPS） 、地理信息系统（GIS） 、遥感系统 （RS）的深度组合，也就是说，通过计算机硬件的基础加上软件的 分析能力，统一的接受由其他接口传来的各种信息，并作出判断。 在这个大系统中， 一部分进行分工，犹如大脑控制躯干，GPS 主 要被用于实时、快速地提供目标的空间 置；RS 用于实时或准实时 提供目标及其环境的语义或语义信息，发现地球表面的各种变化； GIS 则对多源时空数据进行综合处理、时时编译、动态存取，系统组合的功效可以更全面的反应多种情况，表达更多的信息。5.结语面对快速发展的水利水电建设事业，我们要积极地学习利用 新的技术和工具来为我们服务。本文介绍的以 CAD 电脑辅助绘图技 术，遥感技术，GPS 全球定 技术，GIS 技术为代表的智能化技术， 极大地提升了水利水电行业工作效率，减轻了工作人员的劳动强度 和工作负担，并且能提升准确率。我们在发扬艰苦奋斗工作精神的 同时，也要主动学习掌握这些新的工具，新的技术，这样才能满足 新时期水利水电勘测事业的工作需要。1杨连生.水利水电工程地质M 武汉：武汉大学出版社.20042封云亚，沈春勇.喀斯特地区水利水电工程勘测与处理新技 术J 水利水电技术.20053张建云建设水资源实时监控管理系统水利现代化 的技术方向J中国水利.2008.08