数字化测绘技术在水利水电工程实际施工中的应用 阮铮铮

发表时间:2021/6/9   来源:《基层建设》2021年第5期   作者:阮铮铮
[导读] 摘要:目前,我国的水利工程建设的发展迅速,在水利水电工程施工的过程当中,设计图纸是施工的重要依据,设计之前,工作人员需要关于施工区域的实际相关数据,测量的准确性直接决定设计的有效性和施工的顺畅性,这需要工作人员使用数字化测绘技术进行测量,数字化字数能够给设计人员提供直观的水文地形图像和准确的数据。
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        摘要:目前,我国的水利工程建设的发展迅速,在水利水电工程施工的过程当中,设计图纸是施工的重要依据,设计之前,工作人员需要关于施工区域的实际相关数据,测量的准确性直接决定设计的有效性和施工的顺畅性,这需要工作人员使用数字化测绘技术进行测量,数字化字数能够给设计人员提供直观的水文地形图像和准确的数据。
        关键词:数字化测绘技术;水利水电工程实际施工;应用
        引言
        水利工程是人类治水、用水的产物,是通过合理引水、输水、蓄水等措施,利用水资源造福人类社会的一项举措。发展到现代水利工程已经涉及到多方面,如抽水蓄能、水力发电、生活供水、农业灌溉、防洪防旱等方面。水利工程建设一般具有地理条件复杂、工程构筑物多、枢纽设计过于繁琐、工程计算量大等特点,而传统的设计工作是在二维平面上进行的,这就给设计工作带来了极大的难度。经过设计师们不断探索与研究,实现了水利工程三维设计,解决了传统二维设计带来的各项难题,给设计、施工、监理等带来极大的方便。
        1数字化测绘技术在水利水电工程当中的重要性
        数据测量是水利水电工程的重点内容,前期的测量效果会对后期施工的有效性有一定的影响,数字化测量能够保障施工设计工作的顺利开展,还能够最大化的减少外界环境给测量过程当中带来的影响。数字化技术能够给水利水电的运行安全和质量起到保障,数字化测量技术通过使用电子测量仪表、ERP系统和全站仪等设备对工程对象进行数据收集。数字化技术不仅仅表现在数字显示和处理方面,它还通过GPS、GIS等技术进行高准度的测量,使区域数据能够进行有效利用。数字化测绘技术具有高精度、便捷、速度等特点,在存储方面具有较大的优势。在测量的过程当中,全站仪设备能够进行自动化测量,软件可以进行相关要求的设定,自动进行更新维护,软件的发展能够与水利水电工程的实际需求进行结合,从而提升数字化测绘技术的应用质量。与传统的人工数据采集相比,数字化采集能够最大化的缩短测量时间,提高工作效率,利用计算机进行存储能够随时随地的进行调取,对因纸质保存而造成的损失进行有效的防控。
        2优化措施分析
        2.13DM
        3DM(3DRealSceneModel,三维实景模型)是一个根据现实地形地貌依比例形成的、具有与现状相同色彩纹理的立体模型。3DM类似于DSM与DOM的叠加,但3DM同时还具有立面纹理信息。三维实景建模一般采用倾斜摄影测量手段获取影像数据,经过空三解算提取大量关键点,然后根据关键点形成不规则三角网模型,最后通过映射法则将纹理贴到三角网上而形成。倾斜摄影技术是国际摄影测量领域近十几年发展起来的一项高新技术,该技术利用多个照相机以不同视角同步采集影像,获取地物顶面和立面的真实纹理。它颠覆了传统的航空摄影测量模型,最主要的区别在于它需要尽可能多地获取地物的立面纹理。最开始倾斜摄影相机具有五个镜头:向下垂直,斜向前、后、左、右,随着技术的发展,陆续又出现了三镜头、四镜头、摆动双镜头、摆动三镜头、八镜头、十二镜头、二十四镜头等五花八门的倾斜摄影设备。甚至于大疆无人机搭载的单镜头也可以成为倾斜摄影设备。这一切都归功于三维实景建模软件的强大,目前行业内应用最广的是ContextCapture,它的前身正是Smart3D产品。近年来国产的三维实景建模软件也不断出现,如DP-Smart、PhotoScan、Pix4d、Mirauge3d、Altizure等等。无人机的不断发展、倾斜摄影测量设备的不断改进、三维实景建模软件的不断完善,共同推动了倾斜摄影测量技术的不断前进,推动了三维实景模型的普及与应用。三维实景模型具有高精度、高分辨率、高清晰度的特点,被广泛应用于各行各业。主要应用于测绘测量、地理信息系统、教学展示、城市规划、建筑建设、游戏制作、智慧城市、智慧景区、古文物数字化存档保护等。在水利工程设计中,它可以用作三维底图、方案布置、工程选址、效果展示、宣传动画等。


        2.2DOM
        DOM是利用数字高程模型对扫描处理的数字化航空像片/遥感影像(单色/彩色),经逐个象元进行投影差改正,再按影像镶嵌,根据图幅范围剪裁生成的影像数据。简单来说DOM就是具有一定分辨率、带有平面坐标信息和平面可量测性的反映区域客观现状的影像,它实际上是以数字栅格的形式存储各个像素灰度值的数据库。DOM的制作一般采用航天航空摄影测量方法,制作低分辨率(低于0.3m)、大面积的DOM可采用卫星拍摄的影像制作,简称卫片,而要制作高分辨率的DOM需采用有人飞机或者无人飞机搭载测量相机进行拍摄制作。由于目前制作DOM的软件发展较快,非测量相机也可以用于数据的采集,甚至可以采用消费级的无人机进行采集数据,后期使用VintuoZo、PhotoScan、APS、UASMaster等商业软件进行DOM制作,只是效率无法与前者相提并论。DOM具有精度高、信息丰富、直观逼真、获取快捷等优点,可作为工程布置的背景地图资料、地形提取地物及平面信息的材料、评价其他数据资料精度、现势性、完整性的工具,也可以制作各种专题图。
        2.3提高GPS-RTK测绘技术精度的措施
        移动基站地位置尽量选择地势较开阔地高点、移动基站地天线功率适当提高、天线高度适当提高、采用更短地载波都有助于提高GPS-RTK测绘结果的精度。针对加密点地选择,尽可能选择国家已经建成地高等级三角点、GPS点以及多网卫星覆盖地等差平面点,且高质量加密点地数量对于GPS-RTK测绘结果的精度有着直接的影响。控制移动基站的作业半径,将移动基站的作业半径控制在10km内,且尽可能保证移动基站的的天线呈垂直状态能显著提高测绘精度。若相邻移动基站的距离较远,可以使用信号中继站保证信号的传递,这样可以确保GPS-RTK测绘技术的作业具体和覆盖范围。定期对设备进行检修,保证设备运行状态正常,电量充足等也是保证测绘精度的必要措施。
        2.4在测量加密控制点工作中GPS-RTK技术的应用
        在正式开工之前,测绘工作者往往会对待测绘区域进行实地试测,且在实际应用中,往往会使用RTK技术进行加密点测量。但是由于我国复杂的地理环境,待测区域往往都在偏远荒凉的地区,并不具备加密测量的高级流动控制点。只能通过普通的水经仪和测距仪等进行测量,使得工作量成倍增加且精度大大下降。更有甚者,对于一些地形特别复杂的待测区域,比如断崖等不可架设设备的待测点,只能模糊化处理,这样就使得测绘精度更低。而使用GPS-RTK测绘技术来施加加密控制点,只需在15千米的距离内架设超过3个加密点,便可获得理想的加密测量效果。使得测绘工作的难度大大降低,大幅提高了水利测绘的可操作性和测绘精度。
        结语
        综上所述,数字化技术应用于水利输电实际施工程当中具有十分重要的重要,它能够提高工作效率,缩短工程周期,给组织创造一定的利润,符合可持续化发展理念。在测绘数据收集的过程当中,GPS、GIS、图像处理软件是测绘数据有效性的基础,它能够快速的收集和分析DLG、DOM等数据信息,使区域环境更加的直观。
        参考文献:
        [1]安乐,赵薇薇.水利工程管理现代化内涵、目标及内容分析[J].河南科技,2015576(22):98.
        [2]高英.“BIM+”跨界应用开拓智慧水利[J].水利规划与设计,2017(9):154-157.
        [3]罗微.基于Bentley平台的水工结构三维设计出图技术应用[J].水利规划与设计,2019(12):114-118.
        [4]姜友谊,张春森,胡平波.可量测实景影像与4D产品集成研究[J].西安科技大学学报,2011(5):569-572.
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