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數(shù)字化測圖具有其不可替代的優(yōu)點(diǎn):第一,點(diǎn)位精度高。其地物地形點(diǎn)的平面位置不受展繪誤差和測定誤差影響,由于原始數(shù)據(jù)的精度毫無損失,可以獲得高精度的測量成果。第二,改進(jìn)了作業(yè)方式。數(shù)字測圖使野外測量實(shí)現(xiàn)自動記錄、自動解算處理、自動成圖,自動化的程度高,出錯(cuò)的概率小,繪圖的地形圖精確、規(guī)范。第三,便于圖件的更新。借助于計(jì)算機(jī)技術(shù),數(shù)字地形圖可以通過變更數(shù)據(jù)快速的得到修改后的圖件。第四,方便成果的深加工利用。數(shù)字化測圖的成果是分層存放,不受圖面負(fù)載量的限制,從而便于成果的加工利用,比如:CASS軟件圖層中,將水系、房屋、道路等存于不同的層中,通過打開或關(guān)閉不同的層可得到所需的各類專題圖,供水利工程的規(guī)劃和設(shè)計(jì)使用。
數(shù)字地圖成圖的主要方法有:①原圖數(shù)字化。在水利工程中,有些單位經(jīng)費(fèi)比較困難,有的是由于受到時(shí)間限制,而又需要用到數(shù)字地形圖時(shí),就可以充分地利用現(xiàn)有的地形圖采取計(jì)算機(jī)+數(shù)字化儀+繪圖儀+數(shù)字化軟件的方法,在很短的時(shí)間內(nèi)獲得數(shù)字化的地圖成果。②航測數(shù)字成圖。當(dāng)一個(gè)測區(qū)很大時(shí),可以利用數(shù)字?jǐn)z影機(jī)所獲得的數(shù)字影像內(nèi)業(yè)通過專門的航測軟件,在計(jì)算機(jī)上對數(shù)字影像進(jìn)行像對匹配,建立地面的數(shù)字模型,再通過專用的軟件來獲得數(shù)字地圖。③地面數(shù)字測圖。在水利工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)中常需要比例尺較大些的地圖,采用地面數(shù)字測圖的方法就可以實(shí)現(xiàn),且所得到的數(shù)字地圖精度高、便于修改。實(shí)施數(shù)字化測圖也要注意以下問題:第一,進(jìn)行野外數(shù)據(jù)采集時(shí),測點(diǎn)密度應(yīng)盡量滿足水利工程渠系建筑物規(guī)劃的需要;地貌部分較破碎時(shí),野外采點(diǎn)應(yīng)密一些,便于計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)時(shí)能正確反映地貌。第二,野外測點(diǎn)應(yīng)準(zhǔn)確反應(yīng)各類重要地物,如水系、道路、橋梁、居民地等。第三,帶狀地形圖橫向范圍應(yīng)比實(shí)際大一些,一般需超出設(shè)計(jì)渠線50~150m,為渠線擺動留有余地。第四,當(dāng)山區(qū)水平梯田較多時(shí),野外采樣點(diǎn)應(yīng)盡量反映實(shí)際情況,較平坦的平原地區(qū)野外采樣點(diǎn)一般選間隔在50~100m。
關(guān)于設(shè)計(jì)監(jiān)理制推行
水利工程勘測設(shè)計(jì)階段是水利實(shí)施的重要階段,容易出現(xiàn)的問題包括:勘測資料精度差,對具體情況調(diào)查不詳,水文、地質(zhì)、氣象資料收集不全;設(shè)計(jì)人員責(zé)任心不強(qiáng),業(yè)務(wù)水平低,設(shè)計(jì)方案質(zhì)量差;各專業(yè)、工程部位、部門之間銜接不流暢,甚至脫節(jié);圖紙會審制度不規(guī)范,校核人員專業(yè)水平有限等,嚴(yán)重影響了水利施工工程的質(zhì)量。實(shí)施設(shè)計(jì)監(jiān)理制,能對設(shè)計(jì)的全過程進(jìn)行控制與監(jiān)督,促進(jìn)設(shè)計(jì)單位提高其設(shè)計(jì)質(zhì)量,從而提高水利工程質(zhì)量。
設(shè)計(jì)監(jiān)理工作首先要求雙方簽訂監(jiān)理合同,明確監(jiān)理范圍、內(nèi)容和責(zé)權(quán)。其次,依據(jù)監(jiān)理合同,組建現(xiàn)場監(jiān)理機(jī)構(gòu),機(jī)構(gòu)人員包括總監(jiān)理工程師、監(jiān)理工程師、監(jiān)理員和其他工作人員。第三,編制項(xiàng)目監(jiān)理規(guī)劃,設(shè)計(jì)監(jiān)理機(jī)構(gòu)就是派駐在水利工程項(xiàng)目中,由監(jiān)理單位管理的負(fù)責(zé)履行委托設(shè)計(jì)監(jiān)理合同的組織機(jī)構(gòu)。監(jiān)理機(jī)構(gòu)的基本職責(zé)與權(quán)限是根據(jù)監(jiān)理合同劃定的,一般包括下列各項(xiàng)工作:核查并簽發(fā)勘測設(shè)計(jì)用圖及資料;審批勘測設(shè)計(jì)單位提交的各類設(shè)計(jì)文件;監(jiān)督、檢查工程勘測設(shè)計(jì)進(jìn)度;主持協(xié)調(diào)勘測設(shè)計(jì)合同各方之間的關(guān)系??偙O(jiān)理工程師應(yīng)負(fù)責(zé)全面履行監(jiān)理合同中所約定的監(jiān)理單位的職責(zé),主持編制監(jiān)理規(guī)劃,制定監(jiān)理機(jī)構(gòu)規(guī)章制度,確定各部門職責(zé)分工及各級監(jiān)理人員職責(zé)權(quán)限,調(diào)整并調(diào)換不稱職的監(jiān)理人員,審批勘測設(shè)計(jì)單位提交的施工總體布置、施工組織設(shè)計(jì),主持處理合同違約、變更和索賠,主持勘測設(shè)計(jì)合同實(shí)施中的協(xié)調(diào)工作,要求勘測設(shè)計(jì)單位撤換不稱職或不宜在本工程工作的人員,審核質(zhì)量保證體系文件并監(jiān)督其實(shí)施。監(jiān)理工程師應(yīng)按照總監(jiān)理工程師所授予的職責(zé)權(quán)限工作,對總監(jiān)理工程師負(fù)責(zé),參與編制監(jiān)理規(guī)劃,預(yù)審勘測設(shè)計(jì)單位提交的施工總體布置、施工組織設(shè)計(jì),協(xié)助總監(jiān)理工程師協(xié)調(diào)各方之間的工作關(guān)系。
當(dāng)?shù)貢r(shí)間11月14日晚,在荷蘭阿姆斯特丹NH酒店冬季花園大宴會廳,來自中國水電工程顧問集團(tuán)公司中南勘測設(shè)計(jì)研究院(簡稱中南院)的兩個(gè)參賽選手正緊張地等待著發(fā)電領(lǐng)域Be創(chuàng)新獎(jiǎng)大賽結(jié)果揭曉。盡管在前一天評選時(shí),他們的表現(xiàn)非常出色,但畢竟與他們在同一組參賽的美國最大的電力公司——南方電力公司是個(gè)非常強(qiáng)勁的對手。
從折桂基建信息化“奧斯卡”說起
當(dāng)開獎(jiǎng)嘉賓宣布中南院的參賽項(xiàng)目“抽水蓄能三維標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)及應(yīng)用”獲勝時(shí),全場發(fā)出了熱烈的掌聲,所有在場的中國代表更是非常激動。雖然這個(gè)由美國基礎(chǔ)設(shè)施綜合軟件解決方案供應(yīng)商Bentley舉辦的創(chuàng)新獎(jiǎng),是一個(gè)由廠商牽頭組織的大賽,但是最終優(yōu)勝者是由行業(yè)專家組成的獨(dú)立評委會評選出來的,而且前來參賽的不乏國際頂級設(shè)計(jì)公司。業(yè)內(nèi)甚至有人認(rèn)為,Be創(chuàng)新獎(jiǎng)是基礎(chǔ)設(shè)施信息化領(lǐng)域的“奧斯卡”。
在此之前,中南院已經(jīng)獲得了本屆Be創(chuàng)新獎(jiǎng)三維培訓(xùn)方面的榮譽(yù)獎(jiǎng)。這是中南院第二次參加Be創(chuàng)新獎(jiǎng)大賽,盡管自2011年1月開始采用Bentley的三維建模平臺MicroStation和協(xié)同設(shè)計(jì)平臺ProjectWise以來,中南院的三維可視化協(xié)同設(shè)計(jì)之旅還不到兩年時(shí)間。
談到中南院與美國南方電力公司在三維應(yīng)用方面的實(shí)力對比,有業(yè)內(nèi)人士分析說,由于國內(nèi)水電設(shè)計(jì)領(lǐng)域三維可視化協(xié)同設(shè)計(jì)起步較晚,因此在單個(gè)項(xiàng)目的三維應(yīng)用方面,我國相關(guān)設(shè)計(jì)院的應(yīng)用水平與美國南方電力公司等國際先進(jìn)企業(yè)尚有一定的差距。不過,中南院標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的創(chuàng)新思路非常值得稱道。中南院借助三維可視化協(xié)同設(shè)計(jì),以及以三維信息模型為基礎(chǔ)的涵蓋工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工、數(shù)字化移交、數(shù)字化運(yùn)營等階段的全生命周期管理研究,形成可重復(fù)應(yīng)用于多個(gè)項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)構(gòu)件,從而提高了設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量。
“同時(shí)獲得兩個(gè)Be創(chuàng)新獎(jiǎng),證明了中南院在推進(jìn)三維可視化協(xié)同設(shè)計(jì)和以三維信息模型為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)、施工、數(shù)字化移交、數(shù)字化運(yùn)營等工程項(xiàng)目的全生命周期管理研究等方面取得的成績和潛在的實(shí)力,也是中南院雄厚技術(shù)實(shí)力和優(yōu)秀企業(yè)文化完滿體現(xiàn)。”中南院副總工程師、數(shù)字工程中心主任喻振華說。
迫切的三維需求
作為綜合性大型國家甲級勘測設(shè)計(jì)企業(yè),中南院主要從事水電水利工程和風(fēng)電工程的勘察、設(shè)計(jì)和科研試驗(yàn),市政、交通、電力、環(huán)境評價(jià)與保護(hù)、水土保持等領(lǐng)域的工程設(shè)計(jì)、工程咨詢、工程監(jiān)理、巖土工程治理和施工、工程總承包及相關(guān)技術(shù)服務(wù)中介等業(yè)務(wù)。
中南院從1954年開始開展水電勘測設(shè)計(jì)業(yè)務(wù),并在1960年開始承擔(dān)海外勘測設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)。到2005年底,中南院勘測設(shè)計(jì)的國內(nèi)外水電水利工程達(dá)160余項(xiàng)。毋庸置疑,在傳統(tǒng)的勘測設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)領(lǐng)域,中南院具有很強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢。
但是近幾年來,和我國大部分水電設(shè)計(jì)研究院一樣,中南院開始隨著市場的變化感受到了巨大的壓力。其中一個(gè)主要原因是我國水電建設(shè)的高峰期已過,水電設(shè)計(jì)市場容量有限。他們比以往任何時(shí)候都更需要通過提升自身競爭力來贏得市場,同時(shí)還要想方設(shè)法拓展業(yè)務(wù),特別是開展國際業(yè)務(wù)。
推廣三維協(xié)同設(shè)計(jì)無疑是提高市場競爭力的一個(gè)有效手段。所謂三維可視化協(xié)同設(shè)計(jì),是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ),以三維CAD設(shè)計(jì)軟件為載體,讓不同專業(yè)人員組成的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在同一平臺上溝通信息、共享知識、協(xié)同設(shè)計(jì)。
然而,我國水電領(lǐng)域的三維協(xié)同設(shè)計(jì)發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于土木建筑、制造等領(lǐng)域,這是因?yàn)樗娫O(shè)計(jì)涉及地質(zhì)勘察、土木建筑等諸多專業(yè),非常復(fù)雜。但是,正因?yàn)槿绱?,三維協(xié)同設(shè)計(jì)在水電設(shè)計(jì)領(lǐng)域具有更大的價(jià)值,其中值得一提的是,三維協(xié)同設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)階段就能避免錯(cuò)、漏、碰、缺情況的發(fā)生,大大提高設(shè)計(jì)的精細(xì)化程度。如果采用傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì),由于缺乏對錯(cuò)、漏、碰、缺有效驗(yàn)證的手段,設(shè)計(jì)人員往往在設(shè)計(jì)時(shí)要留出一定的裕度,從而造成資源的浪費(fèi)。但是通過三維來設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)人員可以在設(shè)計(jì)階段及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行修正。此外,采用三維可視化協(xié)同設(shè)計(jì)還可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化移交,為業(yè)主后續(xù)的施工、維護(hù)提供有用的數(shù)字依據(jù)。
作為中南院的上級單位,中國水電工程顧問集團(tuán)公司在2005年前后選擇了華東勘測設(shè)計(jì)研究院(簡稱華東院)和成都勘測設(shè)計(jì)研究院作為試點(diǎn)推廣三維協(xié)同設(shè)計(jì),希望這兩個(gè)試點(diǎn)單位在取得一定成果后與其他兄弟單位共享經(jīng)驗(yàn),從而在全集團(tuán)有效普及三維協(xié)同設(shè)計(jì)。
但是到了2010年,對三維協(xié)同設(shè)計(jì)的迫切需求使得中南院無法再坐等下去了?;谌A東院和成都院已有的經(jīng)驗(yàn),中南院在當(dāng)年12月31日與Bentley簽訂了戰(zhàn)略合作協(xié)議,決定采用MicroStation和ProjectWise來作為其三維可視化協(xié)同設(shè)計(jì)的支撐平臺。同時(shí),中南院還專門成立了數(shù)字工程中心,一方面負(fù)責(zé)三維系統(tǒng)的推廣,另一方面負(fù)責(zé)其他系統(tǒng)的研發(fā)和組織工作。
中南院對三維協(xié)同設(shè)計(jì)的需求首先來自國際業(yè)務(wù)。這幾年來,國際業(yè)務(wù)在中南院,乃至國內(nèi)大部分水電設(shè)計(jì)院所占的比重越來越大,如何更好地開展國際業(yè)務(wù)成為這些設(shè)計(jì)院關(guān)注的焦點(diǎn)。而三維設(shè)計(jì)被認(rèn)為是我國水電勘測設(shè)計(jì)院開拓國際市場的鑰匙。談到國際業(yè)務(wù),中南院數(shù)字工程中心副主任梁暉說,歐美發(fā)達(dá)國家的市場也已趨于飽和,中南院的主要目標(biāo)市場是東南亞和非洲等區(qū)域。
“這些國家的水電站多是請國際設(shè)計(jì)公司來設(shè)計(jì),這些公司通常能給他們提供三維設(shè)計(jì)圖?!绷簳熣f,“因此也要求我們給他們提供三維設(shè)計(jì)圖?!?/p>
開展全員三維運(yùn)動
“我們院對于三維設(shè)計(jì)方面的要求是一路綠燈的?!痹趩柕饺S可視化協(xié)同設(shè)計(jì)在中南院的推行情況時(shí),中南院副院長狄立勛回答說。
狄立勛的這一句話,足見中南院對三維可視化協(xié)同設(shè)計(jì)推行的重視。中南院對三維可視化協(xié)同設(shè)計(jì)的重視,還體現(xiàn)在中南院是國內(nèi)水電設(shè)計(jì)領(lǐng)域第一家全院、全專業(yè)推廣三維可視化協(xié)同設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)院。這也是為什么中南院能夠獲得三維培訓(xùn)方面的Be創(chuàng)新榮譽(yù)獎(jiǎng)。
和其他領(lǐng)域不一樣的是,水電設(shè)計(jì)領(lǐng)域的三維可視化協(xié)同設(shè)計(jì)所涉及專業(yè)領(lǐng)域非常多,這使得三維設(shè)計(jì)在水電領(lǐng)域的推廣格外難。比如說,作為一個(gè)專業(yè)齊全的設(shè)計(jì)研究院,中南院擁有專業(yè),47個(gè)二級專業(yè)。因此,要想將三維設(shè)計(jì)與各個(gè)專業(yè)結(jié)合起來,單靠數(shù)字工程中心20多個(gè)研發(fā)人員的力量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,必須充分發(fā)動設(shè)計(jì)人員來參與才能真正讓系統(tǒng)滿足不同專業(yè)的全面需求。
為了讓三維可視化協(xié)同設(shè)計(jì)能夠真正推廣到日常的設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)中,中南院進(jìn)行了全專業(yè)的推廣培訓(xùn)。培訓(xùn)內(nèi)容先從簡單的基礎(chǔ)知識開始,再到復(fù)雜的專業(yè)知識。
除了培訓(xùn),中南院還在院內(nèi)舉辦三維設(shè)計(jì)應(yīng)用及創(chuàng)新大賽,以激發(fā)員工應(yīng)用三維設(shè)計(jì)的熱情。就在2012年11月30日,中南院舉辦了三維設(shè)計(jì)應(yīng)用及創(chuàng)新競賽的決賽暨頒獎(jiǎng)會。此次競賽共有11個(gè)部門,209人申報(bào)了53項(xiàng)課題參賽。這些對員工的培訓(xùn)、激勵(lì)措施,在很大程度上提高了員工對三維可視化協(xié)同設(shè)計(jì)的認(rèn)知和熱情,有效促進(jìn)三維協(xié)同設(shè)計(jì)的普及。
2011年,中南院已經(jīng)通過三維設(shè)計(jì)完成了20多個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)。即使有些項(xiàng)目業(yè)主沒有提出采用三維設(shè)計(jì)的需求,他們還是先用三維設(shè)計(jì)然后再切換成二維。
水電站設(shè)計(jì)的樂高積木
進(jìn)入到2012年,中南院開始用三維來進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì),以進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量?!拔磥淼穆愤€很長,我們要打造具有中南院特色的三維系統(tǒng)向系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)、水電站工程的全生命周期管理邁進(jìn)?!庇髡袢A說。
所謂具有中南院特色的三維可視化協(xié)同設(shè)計(jì),在當(dāng)前來說,典型的特點(diǎn)就是標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。
梁暉告訴記者,過去由于缺乏有效的手段,像中南院這樣曾經(jīng)設(shè)計(jì)了許多水電站的設(shè)計(jì)院,對于每一個(gè)新的電站設(shè)計(jì),都要根據(jù)工程環(huán)境、建筑要求和運(yùn)行習(xí)慣進(jìn)行設(shè)計(jì),哪怕是相同的設(shè)計(jì)在不同項(xiàng)目中也要重新設(shè)計(jì)、重新驗(yàn)證,而未能將過去在其他電站設(shè)計(jì)中的成果運(yùn)用到新的電站中來。
基于三維可視化協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng),中南院將電站設(shè)計(jì)中的一些共性設(shè)計(jì)進(jìn)行整理、提煉,形成一些標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)模塊。這樣,在進(jìn)行新的電站設(shè)計(jì)時(shí),設(shè)計(jì)人員就可以調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)模塊用于共性設(shè)計(jì),只需要對電站的個(gè)性化要求進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。也就是說,對于共性設(shè)計(jì),中南院可以像搭建樂高積木一樣輕松地利用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)模塊來完成,大幅度提高電站設(shè)計(jì)的效率。這一成果,就是后來獲獎(jiǎng)的抽水蓄能三維標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)及應(yīng)用。
這一成果改變了抽水蓄能電站的設(shè)計(jì)理念和方法,實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)產(chǎn)品的復(fù)用化、流程化、標(biāo)準(zhǔn)化。中南院還以實(shí)際工程項(xiàng)目為基礎(chǔ)不斷完善標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)成果,進(jìn)一步提升抽水蓄能電站的設(shè)計(jì)和管理運(yùn)營水平,最終實(shí)現(xiàn)以三維信息模型為基礎(chǔ)的包括設(shè)計(jì)、施工、數(shù)字化移交、數(shù)字化運(yùn)營等階段在內(nèi)的工程項(xiàng)目全生命周期管理。
據(jù)了解,中南院已在天池抽水蓄能電站、蟠龍抽水蓄能電站、平江抽水蓄能電站等項(xiàng)目應(yīng)用了抽水蓄能三維標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)及應(yīng)用。來自中南院的數(shù)據(jù)顯示,通過抽水蓄能三維標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)及應(yīng)用,中南院可以減少設(shè)計(jì)中90%以上的錯(cuò)、漏、碰現(xiàn)象。由此,平均每個(gè)項(xiàng)目可以節(jié)約上千個(gè)人天工作量,節(jié)約成本約157萬元。
發(fā)現(xiàn)新的業(yè)務(wù)增長點(diǎn)
“我們還有好多要花的錢沒有花出去呢。”談到三維可視化協(xié)同設(shè)計(jì)項(xiàng)目的下一步發(fā)展,狄立勛這樣說。之前取得的顯著成效使得中南院對三維可視化協(xié)同設(shè)計(jì)的投入格外慷慨。
對于中南院來說,三維可視化協(xié)同設(shè)計(jì)的意義遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。在國內(nèi)水電站設(shè)計(jì)市場發(fā)展空間有限的背景下,三維協(xié)同設(shè)計(jì)還可能幫助中南院擴(kuò)展業(yè)務(wù)領(lǐng)域和范圍。
平江抽水蓄能電站設(shè)總文學(xué)軍解釋說,中國水電設(shè)計(jì)領(lǐng)域經(jīng)歷了上個(gè)世紀(jì)水電大開發(fā)的黃金發(fā)展期后,受資源等因素的制約,發(fā)展空間已經(jīng)比較有限。三維可視化協(xié)同設(shè)計(jì)一方面可以使得設(shè)計(jì)院能夠?yàn)闃I(yè)主提供數(shù)字化移交,方便業(yè)主后續(xù)對電站的施工和維護(hù),從而提高設(shè)計(jì)院本身的競爭力,另一方面三維可視化協(xié)同設(shè)計(jì),以及更進(jìn)一步的項(xiàng)目全生命周期管理,或許能為中南院這樣的傳統(tǒng)勘測設(shè)計(jì)院帶來新的業(yè)務(wù)機(jī)會,即在為業(yè)主提供三維設(shè)計(jì)數(shù)據(jù),以及在此基礎(chǔ)上增值服務(wù),如電廠的施工、運(yùn)維等。
中南院還有一個(gè)擴(kuò)展業(yè)務(wù)的思路,就是幫助已建電站的業(yè)主將原來的二維設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化成三維設(shè)計(jì)。這樣做的目的是給電站的運(yùn)維提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ),改變電站的運(yùn)維模式。將電站的設(shè)計(jì)還原為三維設(shè)計(jì)后,電站相關(guān)的大量信息都可以存儲在三維信息模型中。這樣,業(yè)主就可以將多個(gè)電站的信息放在總部或者某個(gè)核心的城市進(jìn)行遠(yuǎn)程集中維護(hù),而只需在電廠現(xiàn)場保留少量員工即可,而不用像現(xiàn)在這樣往地處邊遠(yuǎn)的電站派駐大量員工。
相關(guān)鏈接
經(jīng)過多年的建設(shè)和發(fā)展,我院的計(jì)算機(jī)硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境以及系統(tǒng)應(yīng)用均達(dá)到了一定的規(guī)模,為我院的產(chǎn)品質(zhì)量、管理水平和經(jīng)濟(jì)效益連年有較大提高提供了強(qiáng)大的技術(shù)手段和支撐。
一、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及應(yīng)用
1網(wǎng)絡(luò)概況:
目前我院辦公網(wǎng)絡(luò)由主辦公樓、三號統(tǒng)辦樓和財(cái)務(wù)處網(wǎng)絡(luò)組成;鑒于安全考慮,財(cái)務(wù)網(wǎng)(該網(wǎng)由專用設(shè)備、專用財(cái)務(wù)軟件及其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成)與主辦公網(wǎng)暫時(shí)物理隔離。主辦公網(wǎng)于2001年6月建成,在網(wǎng)絡(luò)方面采用千兆以太網(wǎng)技術(shù),選用超五類非屏蔽雙絞線進(jìn)行結(jié)構(gòu)化綜合布線,網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為星型結(jié)構(gòu),網(wǎng)絡(luò)主干速率為千兆,百兆到桌面;網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下:
這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對網(wǎng)絡(luò)帶寬進(jìn)行了合理的分配,由于主干有較大帶寬,而所有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器都采用1000M帶寬,網(wǎng)絡(luò)上信息流擁塞和服務(wù)器瓶頸將不易出現(xiàn),網(wǎng)絡(luò)延遲也很低,同時(shí)也保證整個(gè)系統(tǒng)的靈活性,可管理性和可靠性,便于網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展和調(diào)整。
在Internet上建立了我院外部網(wǎng)站(),她作為我院對外的窗口,起著宣傳和樹立我院新形象的作用。
為保證全院網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,我們加強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)中心的管理。所有網(wǎng)絡(luò)客戶機(jī)系統(tǒng)軟件、帳號、IP等統(tǒng)一由電算室進(jìn)行配置,網(wǎng)絡(luò)管理員負(fù)責(zé)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)用戶帳號的管理、配置管理、性能監(jiān)測、故障診斷及修復(fù),病毒防治、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理、數(shù)據(jù)備份、災(zāi)難恢復(fù)等。
2網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用項(xiàng)目
內(nèi)部網(wǎng)及時(shí)院勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)信息、各項(xiàng)政策、管理制度、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和各處動態(tài),圍繞院生產(chǎn)和管理以Intranet模式逐步開發(fā)各種應(yīng)用,促進(jìn)上下溝通,工作協(xié)調(diào)。經(jīng)過幾年的努力,我院計(jì)算機(jī)應(yīng)用初步實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化,達(dá)到信息資源的共享,有力促進(jìn)了全院計(jì)算機(jī)技術(shù)水平的不斷提高。
2.1辦公自動化系統(tǒng)
其建立在Intranet網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下,軟件為B/S結(jié)構(gòu),兼有簡單的分布式計(jì)算和智能化功能。在現(xiàn)有管理模式的基礎(chǔ)上,結(jié)合先進(jìn)的管理經(jīng)驗(yàn)開發(fā)而成。主要功能有:
2.1.1辦公室管理:領(lǐng)導(dǎo)日程安排、收文管理、發(fā)文管理、會議
管理、車輛管理、月度計(jì)劃等。
2.1.2人事管理:人力資源管理、技術(shù)檔案管理、勞資檔案管理、人力資源綜合考評、請假管理等。
2.1.3計(jì)劃經(jīng)營:項(xiàng)目結(jié)算臺帳管理、項(xiàng)目到款管理、生產(chǎn)計(jì)劃臺帳管理、項(xiàng)目進(jìn)度監(jiān)管。
2.1.4技術(shù)質(zhì)量:質(zhì)量信息日常管理、工程管理信息、技術(shù)信息管理、學(xué)會、協(xié)會管理。
2.1.5后勤服務(wù)中心:水電費(fèi)管理、物資設(shè)備管理。
2.1.6休閑空間:論壇、娛樂天地、網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂。
2.1.7系統(tǒng)管理:包括各子系統(tǒng)用戶字典、數(shù)據(jù)的維護(hù),權(quán)限的設(shè)置。
2.1.8電子郵件:電子郵件的收、發(fā)。
2.2企業(yè)勘察設(shè)計(jì)管理信息系統(tǒng)
該系統(tǒng)采用面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù)和模塊化的編程結(jié)構(gòu),軟件結(jié)構(gòu)為C/S模式,目前應(yīng)用比較好的功能主要有以下方面:
2.2.1計(jì)劃經(jīng)營處:客戶管理、項(xiàng)目登記、項(xiàng)目信息單、合同管理、建立合同評審單、合同評審單反饋統(tǒng)計(jì)單、項(xiàng)目立項(xiàng)、項(xiàng)目生產(chǎn)計(jì)劃下發(fā)、項(xiàng)目收費(fèi)管理。
2.2.2勘測設(shè)計(jì)室:人員管理(主要提供人員資質(zhì)資格表、人員工作現(xiàn)狀任務(wù)表和工作協(xié)調(diào)表)。項(xiàng)目管理(以計(jì)劃經(jīng)營處下發(fā)的項(xiàng)目生產(chǎn)計(jì)劃為準(zhǔn),自動匯總顯示,當(dāng)選定單個(gè)項(xiàng)目時(shí)有在項(xiàng)目的基本信息會自動顯示。以具體人員為中心組織工作內(nèi)容、人員工作配置、進(jìn)度計(jì)劃、已完成的工作、未完成的工作及其他)。
2.3圖庫管理信息系統(tǒng)
系統(tǒng)主要包括出圖授權(quán)、圖檔自動采集系統(tǒng)、圖庫文件查詢系統(tǒng)、出圖統(tǒng)計(jì)功能、圖形打印管理5大模塊,實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)圖的自動采集,分類、瀏覽、授權(quán),歸檔,打印、統(tǒng)計(jì)等功能。
2.4引進(jìn)工程應(yīng)用軟件
根據(jù)我院勘察設(shè)計(jì)工作的實(shí)際需要,引進(jìn)了AutoCAD、OpenDesign2000CAD、“網(wǎng)絡(luò)版水利水電工程微機(jī)通用程序”工程計(jì)算軟件、“北京理正軟件設(shè)計(jì)研究院”工程勘察設(shè)計(jì)系列軟件、企業(yè)勘察設(shè)計(jì)管理信息系統(tǒng)等工程應(yīng)用及管理軟件,在勘察設(shè)計(jì)工作取得了良好效果。
二、三維動畫及圖形圖像技術(shù)在水電設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
我院根據(jù)勘測設(shè)計(jì)技術(shù)市場及業(yè)主的需求,在2003年3月成立了三維動畫課題組,將三維動畫技術(shù)應(yīng)用于水利水電工程中,率先在引洮九甸峽水利樞紐工程設(shè)計(jì)中制作三維動畫仿真并逐步推廣到其他工程設(shè)計(jì)中。我們應(yīng)用3DMAX5.0、CORELDRAWD11、PHOTSHOP8.0、OFFICEPOWERPOINT2003、USTRATORCS11、AUTHORWARE7.0、PREMIERE7.0等多種通用軟件建立水電工程三維圖形庫,逐步形成水電專業(yè)特殊建筑物三維模型(各種壩、引水建筑物、泄水建筑物及多種型式的發(fā)電廠房等)。根據(jù)各工程實(shí)際情況密切配合設(shè)計(jì)項(xiàng)目組完善彩色平面設(shè)計(jì)及效果圖,最終制作出動畫仿真多媒體演示。現(xiàn)已在多個(gè)工程中得到應(yīng)用。
通過九甸峽大型水電工程三維動畫仿真多媒體制作,使我院三維
動畫制作技術(shù)水平有較大的提高。目前我院已能順利制作各種專業(yè)工程項(xiàng)目PPT文件演示、水電工程總體鳥瞰圖及復(fù)雜山區(qū)水利樞紐工程三維動畫仿真多媒體演示。
三、地理信息系統(tǒng)GIS應(yīng)用簡介
地理信息系統(tǒng)(GeographicInformationSystem),簡稱為GIS。它是以采集、存儲、管理、描述和分析與地球表面及空間地理分布有關(guān)的數(shù)據(jù)的信息系統(tǒng)。它是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ),在計(jì)算機(jī)硬件、軟件環(huán)境支持下,對空間相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、管理、操作、分析、模擬和顯示,并采用地理模型分析方法,適時(shí)提供多種空間和動態(tài)的地理信息,為地理研究,綜合評價(jià)、管理、定量分析和決策服務(wù)而建立的一類計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。
GIS系統(tǒng)在水利工程中主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面:
(1)對工程區(qū)的地理信息及其它相關(guān)信息進(jìn)行數(shù)字化,以GIS軟件為平臺,建立數(shù)字化地形,數(shù)字地形是整個(gè)施工系統(tǒng)布置和活動的場所,是三維圖像展示的重要“背景”。通過地形的三維矢量數(shù)據(jù),生成三維地表面模型DTM。利用內(nèi)插手段,可以生成高精度的DTM,最后生成逼真的數(shù)字地形模型。從而實(shí)現(xiàn)對空間信息的疊加與分析;
(2)利用GIS強(qiáng)大的空間分析功能,通過對基礎(chǔ)資料的分析,實(shí)現(xiàn)對工程位置和引水路線的優(yōu)化;
(3)利用GIS強(qiáng)大的3D分析功能,對施工總布置實(shí)現(xiàn)三維可視化顯示及對引水路線進(jìn)行貫穿飛行模擬,實(shí)現(xiàn)工程區(qū)各種信息可視化查詢,包括建筑物設(shè)計(jì)參數(shù)、設(shè)計(jì)圖紙、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、附屬物信息、工程施工進(jìn)度等;
(4)通過對相關(guān)信息的分析確定工程影響區(qū);
(5)通過在工程中全過程的GIS應(yīng)用,為建立管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持;
在引洮工程項(xiàng)目可行性研究設(shè)計(jì)階段,我院與中國科學(xué)院合作,將TM衛(wèi)星影像進(jìn)行解譯,基礎(chǔ)資料數(shù)字化,并通過Arcinfo軟件結(jié)合工程資料,生成引洮總平面布置圖、第四系地質(zhì)圖和節(jié)水灌溉分布圖。實(shí)現(xiàn)工程信息的高效應(yīng)用與科學(xué)管理,以及設(shè)計(jì)成果的可視化表達(dá)。其成果《遙感及地理信息系統(tǒng)在引洮工程中的綜合應(yīng)用》獲甘肅省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。在引洮工程初步設(shè)計(jì)階段,我院與有關(guān)單位配合,運(yùn)用ArcGIS軟件生成引洮一期工程總平面布置圖和暈渲圖,獲得了較好的效果。在九五攻關(guān)項(xiàng)目石羊河水資源研究中對項(xiàng)目區(qū)的地理信息及其他相關(guān)信息進(jìn)行數(shù)字化,建立數(shù)據(jù)庫,利用GIS的分析、模擬等功能建立石羊河流域水資源決策支持系統(tǒng),為決策和設(shè)計(jì)人員提供直觀形象的信息支持,其成果《甘肅省石羊河流域水資源承載能力與可持續(xù)發(fā)展》獲甘肅省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。
四、信息化發(fā)展規(guī)劃
盡管我院在網(wǎng)絡(luò)及計(jì)算機(jī)應(yīng)用上達(dá)到一定的規(guī)模,但仍存在許多問題,硬件、軟件及網(wǎng)絡(luò)資源沒有得到最大化利用,信息集成度低,應(yīng)用分散。為此,根據(jù)國內(nèi)計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,我院計(jì)劃近一至二年內(nèi),在網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用上努力達(dá)到國內(nèi)較先進(jìn)水平。
1軟件方面:
我院計(jì)劃引進(jìn)國內(nèi)比較先進(jìn)的、成熟的管理信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)應(yīng)具備:先進(jìn)性、安全性、集成性、開放性、實(shí)用性、平臺成熟、可實(shí)施性強(qiáng),同時(shí)已在多家有一定規(guī)模的設(shè)計(jì)院成功運(yùn)行一年以上的系統(tǒng)。應(yīng)包括綜合辦公、圖檔、協(xié)同設(shè)計(jì)、項(xiàng)目管理(貫標(biāo))、計(jì)劃經(jīng)營等設(shè)計(jì)院生產(chǎn)、管理各個(gè)環(huán)節(jié)的功能模塊。
2網(wǎng)絡(luò)方面:
為了實(shí)現(xiàn)院部和一、二分院網(wǎng)絡(luò)連接,同時(shí)在局部建設(shè)無線
局域網(wǎng)和數(shù)字光纖網(wǎng),完善高速以太網(wǎng),達(dá)到資源、信息跨地域共享和多種外部設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的目的。無論你在任何地方都能靠電腦或手機(jī)的形式以撥號的方式進(jìn)入設(shè)計(jì)院局域網(wǎng)和廣域網(wǎng),使你足不出戶或遠(yuǎn)在異地就可實(shí)現(xiàn)辦公管理和生產(chǎn)設(shè)計(jì)的需要。逐步完善WWW服務(wù)和Email服務(wù),同時(shí)為了傳輸數(shù)據(jù)的快捷和安全,建成FTP服務(wù)。其次為配合甘肅省“十五”信息化建設(shè)的需要,建成甘肅省水利規(guī)劃設(shè)計(jì)管理信息系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)院的網(wǎng)絡(luò)接入全省水利信息網(wǎng),以達(dá)到水利系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互連互通,水利信息共享的目的。
【關(guān)鍵詞】正射影像;影像重構(gòu);影像圖分幅;三維選線;電力勘測
一、 影像的獲取
1.1 現(xiàn)狀
利用航測方式獲取最新影像資源,獲取最新DEM,該方式在500kV線路勘測中獲得用戶的青睞[1],本應(yīng)用到勘測選址選線中。但該方式成本過高,目前在220kV及以下電力勘測過程中應(yīng)用較少。
少許工程人員采用Google Earth正射影像截圖來輔助勘測設(shè)計(jì)[2]。從Google Earth上截圖,一方面受顯示分辨率的限制,導(dǎo)致放大模糊了圖片或未達(dá)影像實(shí)際分辨率,另一方面所截圖像多呈枕形變形。截圖后的影像圖很難拼接合并,無法形成整體,無法使用。
1.2 影像無縫拼接
衛(wèi)星影像圖數(shù)據(jù)源在線資源比較多,如YAHOO、USGS的Digital Ortho-Quadrangle()、快鳥公司的Globexplorer的影像數(shù)據(jù)、Google的影像數(shù)據(jù)等。Google購買了全球海量的影像數(shù)據(jù),每年在更新這些數(shù)據(jù)上大花成本。開放的數(shù)據(jù)源中,Google公司的影像數(shù)據(jù)分辨率最高,數(shù)據(jù)最全,更新周期最快[3]。
針對多種數(shù)據(jù)源,開發(fā)相應(yīng)程序,根據(jù)坐標(biāo)區(qū)域定位獲取高分辨率影像圖,記錄所屬區(qū)域段,根據(jù)位置命名圖片,根據(jù)坐標(biāo)區(qū)域自動拼接影像圖。獲取的影像圖無分辨率損失,能根據(jù)下載的設(shè)定自動無縫拼接影像數(shù)據(jù)。獲取的數(shù)據(jù)無任何變形,數(shù)據(jù)精確,能夠進(jìn)一步使用。
圖1 線路數(shù)據(jù)示意圖
圖1顯示的是部線路工程中的影像圖,正射影像數(shù)據(jù)采用的是四叉樹金字塔結(jié)構(gòu),每張圖片進(jìn)一步分割成四張圖片,每下分一層分辨率相應(yīng)提高一倍,每張圖之間能根據(jù)所在層等屬性信息基于程序自動無縫拼接。
充分利用利用已有的影像資源。利用程序自動化獲取技術(shù),獲取多種數(shù)據(jù)源、不會在影像獲取過程中產(chǎn)生變形,獲取后的影像圖可根據(jù)區(qū)域坐標(biāo)自動拼接。
二、 影像重構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)
2.1影像的投影變換
不同數(shù)據(jù)源的正射影像,其投影信息不同,而且各種正射影像一般很少采用高斯投影。而我國大比例尺地形圖較多使用的是高斯-克呂克分帶投影。因此從各種數(shù)據(jù)源獲取的正射影像數(shù)據(jù),先需要進(jìn)行投影變換,從影像的原始投影,轉(zhuǎn)換成高斯投影[4]。
而投影變換中較常用的是反解變換,以地理坐標(biāo)為中間媒介,先將一種投影坐標(biāo)反算其地理坐標(biāo),然后再將其地理坐標(biāo)代入另一種投影的坐標(biāo)計(jì)算公式中,計(jì)算出新的投影坐標(biāo)[5]。
在GIS的投影變換開發(fā)中,極多用戶選擇開源庫PROJ,用來實(shí)現(xiàn)對各種地圖數(shù)據(jù)空間坐標(biāo)的支持,用來對數(shù)據(jù)進(jìn)行投影方式的設(shè)定,各種投影坐標(biāo)系之間實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。由于該庫源碼開放,坐標(biāo)變換功能強(qiáng)大,被廣大GIS編程用戶所青睞,用來實(shí)現(xiàn)多種投影坐標(biāo)系之間的變換。這樣可以實(shí)現(xiàn)多種坐標(biāo)投影轉(zhuǎn)換到UTM坐標(biāo)系中,再進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為高斯投影坐標(biāo)系[6]。
使得多種影像資源,經(jīng)過投影轉(zhuǎn)化后,能統(tǒng)一到我國的投影坐標(biāo)系之中,解決了由于影像的投影不同而無法定位的情況。
2.2 正射影像的配準(zhǔn)
如圖2、3所示,經(jīng)過投影轉(zhuǎn)換后的影像圖相對坐標(biāo)精確,長度可度量,但由于測量區(qū)域地方坐標(biāo)系等因素,影像和實(shí)際勘測數(shù)據(jù)還不能較精密的匹配,必須經(jīng)過嚴(yán)密的坐標(biāo)配準(zhǔn)工作。坐標(biāo)配準(zhǔn),一般需要兩個(gè)以上控制點(diǎn),來解求平面坐標(biāo)平移、縮放、旋轉(zhuǎn)參數(shù),對投影變換的圖片進(jìn)行平移、縮放和旋轉(zhuǎn)。
圖2 實(shí)測花壇數(shù)據(jù)與影像圖的匹配檢測圖 圖3清遠(yuǎn)影像圖分割分幅圖
2.3 正射影像自動分幅分割
本文基于ObjectARX,在Autocad2007平臺下進(jìn)行二次開發(fā)[7],在影像配準(zhǔn)完后,根據(jù)測繪分幅的方式,根據(jù)影像區(qū)域計(jì)算圖幅號[8],進(jìn)一步對圖片進(jìn)行分割分幅處理,分割后的影像圖為單幅dwg和Jpg格式。如圖3所示,自動分割后的影像圖以圖幅為單位,利于管理,在CAD中可以根據(jù)工程需要而選擇參考相應(yīng)圖幅的影像圖。
經(jīng)過投影變換坐標(biāo)配準(zhǔn)后的影像圖可進(jìn)行下一步的數(shù)字化工作,影像數(shù)據(jù)坐標(biāo)與測量坐標(biāo)較精確的匹配,使得影像圖能進(jìn)一步使用,針對工程需要進(jìn)行地物的數(shù)字化工作。按圖幅自動分割后的影像圖利于管理與應(yīng)用,方便加載,影像間無縫拼接。
三、 重構(gòu)影像在電力勘測工程中的應(yīng)用
3.1 輔助斷面提取
經(jīng)過投影糾正、坐標(biāo)配準(zhǔn)后的高分辨率影像圖,結(jié)合沿路徑的實(shí)測點(diǎn)坐標(biāo),基于AutoCAD進(jìn)行二次開發(fā),能基于測量數(shù)據(jù)沿路徑數(shù)字化地物,提取地物數(shù)據(jù)輔助生成更為詳細(xì)的平斷面圖。
圖4 沿路徑輔助數(shù)字化地物流程圖
圖4所示的是沿路徑輔助數(shù)字化地物流程圖。比如基于實(shí)測塘數(shù)據(jù),輔助提取塘的邊界點(diǎn)。首先啟動輔助提取功能,捕捉獲取第一個(gè)塘斷面外業(yè)測量點(diǎn),提取該地物屬性與編號,進(jìn)一步輔助提取地物邊界坐標(biāo)點(diǎn),累加塘的信息點(diǎn)。減少外業(yè)測量工作,生成更為詳細(xì)的平斷面圖[9]。
3.2 與DEM疊加生成三維模型輔助線路勘測
重構(gòu)后的影像圖可與DEM疊加,采用LOD、金字塔影像分割等技術(shù)編程實(shí)現(xiàn)三維選線系統(tǒng)[10],模擬三維選線。如圖5所示為廣東某變電站出線工程三維顯示效果。
圖5 影像DEM疊加的三維輸電線路效果圖
實(shí)踐證明,影像圖重構(gòu)后利用DEM可實(shí)現(xiàn)三維效果,影像地物與DEM疊加,平面數(shù)據(jù)和斷面數(shù)據(jù)都完全得以體現(xiàn),代表了未來電力勘測的發(fā)展方向。
四、結(jié)語
近年來由于衛(wèi)星技術(shù)如雨后春筍般的發(fā)展,高清影像圖變得很常見。如何利用這些資源,經(jīng)過一系列技術(shù)處理手段處理后再利用,提取所需信息,深度利用,服務(wù)勘測,是本文研究的重點(diǎn)。本文從影像獲取、影像投影變換、影像配準(zhǔn)、影像分幅分割等幾個(gè)關(guān)鍵方面給予了較詳細(xì)的論述。重構(gòu)后的影像圖通過CAD二次開發(fā)、提取相應(yīng)信息,并結(jié)合DEM實(shí)現(xiàn)三維選線等深度功能。
影像資源的深度利用大量減少了選線和野外勘測工作,提高了線路勘測效益,優(yōu)化了線路路徑,同時(shí)在各種其他勘測行業(yè)中有著一定的參考作用。
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關(guān)鍵詞:水利水電工程;測量技術(shù)
水利水電工程測量是工程測量學(xué)科的分支,是直接為水利水電工程建設(shè)服務(wù)的專業(yè)性學(xué)科。按照測量內(nèi)容,水利水電工程測量分為地形測量、水下測量、變形監(jiān)測以及地下洞室測量等幾部分,通過對大地測量技術(shù)、衛(wèi)星定位技術(shù)(GPS)、數(shù)字?jǐn)z影測量與遙感技術(shù)(RS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)等技術(shù)的不斷融合,水利水電工程測量領(lǐng)域,目前已經(jīng)涵蓋了線路測量、地籍與界線測量、旌工測量、計(jì)量測量等多方面內(nèi)容,而且還會不斷拓寬。
1、水利水電工程測量的常用技術(shù)
(一)、變形監(jiān)測
1、變形監(jiān)測的含義
變形監(jiān)測又稱變形測量,是對變形體進(jìn)行測量,確定其空間位置及內(nèi)部形態(tài)的變化特征。水利水電工程的變形監(jiān)測主要包括基準(zhǔn)網(wǎng)測量、工作基點(diǎn)測量、變形體變形監(jiān)測、監(jiān)測資料分析等內(nèi)容,目前常用的變形監(jiān)測方法主要有大地測量法、基準(zhǔn)線測量法以及液體靜力水準(zhǔn)測量方法等。
2、變形測量常用方法
(1)、大地測量法
大地測量方法是變形監(jiān)測的經(jīng)典方法,可完成變形監(jiān)測基準(zhǔn)網(wǎng)測量、工作基點(diǎn)測量、變形體變形監(jiān)測等工作,測量設(shè)備主要有電子水準(zhǔn)儀、精密全站儀,測量方法包括傳統(tǒng)的三角測量、幾何水準(zhǔn)測量、交會測量和現(xiàn)代的邊角測量、三角高程測量等方法。大地測量方法利用常規(guī)大地測量儀器,理論方法成熟,數(shù)據(jù)可靠,觀測費(fèi)用較低,但觀測時(shí)間長,勞動強(qiáng)度高,橫度易受觀測條件影響,自動化和智能化程度較低。
(2)、基準(zhǔn)線測量法
基準(zhǔn)線法是水平位移變形監(jiān)側(cè)的常用方法,土石壩、重力壩、支墩壩等直線形大壩的壩體、壩基一般采用引張線法、真空激光準(zhǔn)直法和垂線法觀測,若壩體較短可采用視準(zhǔn)線法、大氣激光準(zhǔn)直法觀測;拱壩壩體壩基主要采用垂線法或大地測量法觀測;近壩區(qū)巖體、高邊坡、滑坡體水平位移監(jiān)測主要采用大地測量法、視準(zhǔn)線法和垂線法。
①、視準(zhǔn)線法的優(yōu)點(diǎn)是所用設(shè)備普通,操作簡便,費(fèi)用少,但受照準(zhǔn)精度、大氣折光等多種因素影響,操作誤差不易控制,精度會受到明顯的影響。近年來采用較少。
②、引張線法是一種廣泛應(yīng)用的大壩水平位移監(jiān)測主要方法,具有設(shè)備簡單、測量方便、速度快、精度高、成本低等特點(diǎn)。引張線讀數(shù)儀由早期人工測讀引張線儀發(fā)展到目前的步進(jìn)電機(jī)光電跟蹤式引張線儀、電容感應(yīng)式引張線儀、CCD式引張線儀以及電磁感應(yīng)式引張線儀,基本實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)自動化觀測。對于短距離引張線,取消了系統(tǒng)中的浮托裝置,提高引張線的綜合精度,簡化引張線的觀測程序,可實(shí)現(xiàn)完全自動化觀測。
③、垂線包括正垂線和倒垂線兩種形式,是水利水電工程水平位移變形監(jiān)測的主要方法。正垂線般采用“線多站式”,可用于水工建筑物各高程面處的水平位移監(jiān)測、撓度觀測和傾斜測量等;倒垂線般要求深入穩(wěn)定的基巖內(nèi),大多用于巖層錯(cuò)動監(jiān)測、撓度監(jiān)測,或用作水平位移的基準(zhǔn)點(diǎn)監(jiān)測。垂線監(jiān)測由傳
(3)、液體靜力水準(zhǔn)測量方法
液體靜力水準(zhǔn)測量系統(tǒng)特別適用于壩體廊道內(nèi)高程觀測及高程傳遞,它通過各種類型的傳感器測量容器的液面高度,可同時(shí)獲取數(shù)十乃至數(shù)百個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的高程,具有高精度、遙測、自動化、可移動和持續(xù)測量等特點(diǎn)。兩容器間的距離可達(dá)數(shù)十公里,如用于跨河與跨海峽的水準(zhǔn)測量;通過一種壓力傳感器,允許兩容器之間的高差從過去的數(shù)厘米達(dá)到數(shù)米。
(二)、水下地形測量技術(shù)
近年來隨著衛(wèi)星定位技術(shù)的發(fā)展,DGPS、GPS RTK及CORS系統(tǒng)配合多波束測深儀進(jìn)行水下地形測量得到了廣泛的應(yīng)用。DGPS(差分全球定位系統(tǒng))是以某已知點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn),基準(zhǔn)點(diǎn)的GPS接收機(jī)連續(xù)接收衛(wèi)星信號,并與已知點(diǎn)的位置進(jìn)行比較,確定當(dāng)時(shí)誤差的偽距修正值,將這些修正值通過無線電臺接收,用戶接收機(jī)接收修正值來實(shí)時(shí)校正GPS信號,它具有全天侯、實(shí)時(shí)連續(xù)、高精度等特點(diǎn)。目前GPS RTK及CORS系統(tǒng)定位已達(dá)到厘米級的定位精度,并且能夠做到實(shí)時(shí)無驗(yàn)潮測量。以上幾種定位技術(shù)進(jìn)行水下地形測量與岸上基準(zhǔn)點(diǎn)交會法、極坐標(biāo)法等定位技術(shù)相比。具有極大的優(yōu)勢,特別是較大面積的水下地形測量,可以大大縮短工作周期,減輕勞動強(qiáng)度。
(三)、數(shù)字地形測繪技術(shù)
隨著全站儀和計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及應(yīng)用,形成了多種大比例尺地形圖的數(shù)字測繪方法,開發(fā)出具有自主知識版權(quán)的優(yōu)秀數(shù)字成圖軟件,采用三維測繪技術(shù),不僅可滿足地形圖和專業(yè)圖測繪成圖,還可進(jìn)行GIS前端數(shù)據(jù)采集與更新。數(shù)字化測繪技術(shù)作業(yè)模式主要采用電子平板模式、數(shù)字測記模式和數(shù)字?jǐn)z影測量模式(含數(shù)字近景攝影測量模式)。
二、幾種新技術(shù)在水利水電測量上的應(yīng)用
(一)、CAD技術(shù)在水利水電勘測設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
近年來,隨著國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增強(qiáng),開始逐步加大對大江大河的整治力度。對水庫和堤防除險(xiǎn)加固工程投資巨大。與之相應(yīng)的勘測設(shè)計(jì)工作量也急劇增大。傳統(tǒng)的手工繪圖、計(jì)算不能滿足其任務(wù)要求,利用CAD技術(shù),則極大地改善了勘測設(shè)計(jì)條件。在水利水電勘測設(shè)計(jì)行業(yè)實(shí)現(xiàn)了計(jì)算繪圖與測量的一體化,從數(shù)據(jù)錄入到輸出都是在自動化軟件的管理下進(jìn)行,在計(jì)算機(jī)之間或計(jì)算機(jī)與設(shè)備之間以數(shù)據(jù)流的形式交流,實(shí)現(xiàn)了無紙化辦公,自動化計(jì)算,不但極大地提高了效率,還避免了人為的錯(cuò)誤??赡芤郧笆止び?jì)算要三個(gè)工日的工作量,不到一分鐘就計(jì)算完成了。
(二)、遙感技術(shù)在水利水電勘測中的應(yīng)用
根據(jù)遙感的平臺分類,可以將遙感技術(shù)分為航天遙感、航空遙感和地面遙感共三大類。遙感技術(shù)由于視域廣闊、信息豐富、具立體感、衛(wèi)星影像成周期性重現(xiàn)以及獲取資料快速等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于水利水電勘測設(shè)計(jì)工程中有關(guān)地質(zhì)問題及相關(guān)的環(huán)境等問題的調(diào)查與研究。
1、遙感技術(shù)在區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性研究
遙感圖像能提供大量宏觀的線性構(gòu)造信息,較為全面的反映區(qū)域地質(zhì)特征、水系分布特征和地貌形態(tài),所以遙感圖像成為研究區(qū)域構(gòu)造格架,確定斷裂體系及活動性以及評價(jià)工程及其周緣地區(qū)的構(gòu)造穩(wěn)定性所必不可缺的參考資料。
2、遙感技術(shù)對于危險(xiǎn)地帶的監(jiān)視
在大型水利水電工程庫區(qū)岸坡的滑坡、崩塌、泥石流以及某些松散堆積體等易出現(xiàn)問題的地帶進(jìn)行監(jiān)測與調(diào)查中,有一些工程應(yīng)用遙感技術(shù)利用航衛(wèi)片或彩紅外片進(jìn)行地質(zhì)解譯,結(jié)合野外的現(xiàn)場觀察,可以方便快捷的判定該地區(qū)的地質(zhì)活動強(qiáng)度與穩(wěn)定性。
3、遙感技術(shù)對于非地表資料的判讀
利用遙感影像,特別是彩紅外影像進(jìn)行巖溶及巖溶水文地質(zhì)調(diào)查有其特殊的優(yōu)勢,像片解譯不僅能很好地判讀各種巖溶地貌現(xiàn)象,而且還可以充分利用和其它介質(zhì)紅外光譜的差異,判斷地下水的分布和泉水分布等。
4、代替人工進(jìn)行中小比例尺地質(zhì)測繪填圖
在保持必須的野外考察和成圖現(xiàn)場校核工作的前提下,中小比例尺地質(zhì)圖可以用遙感成圖取代常規(guī)地質(zhì)測繪。建筑物及其它重要地區(qū)大比例尺工程地質(zhì)圖優(yōu)先考慮遙感成圖。這樣可以節(jié)約測繪時(shí)間,提升工作效率。
三、結(jié)語
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)―步發(fā)展,以及GPS、Rs、GIS、3S集成技術(shù)等測繪新技術(shù)以及數(shù)字化測繪、地面測量等先進(jìn)技術(shù)設(shè)備的應(yīng)用,水利水電工程測量方法和手段必將不斷更新?lián)Q代,服務(wù)領(lǐng)域也將不斷拓寬。未來的水利水電工程測量技術(shù)定會向著,測囂數(shù)據(jù)采集和處理的自動化、實(shí)時(shí)化、數(shù)字化:測量數(shù)據(jù)管理的科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化:測量數(shù)據(jù)傳播與應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)化、多樣化、社會化的方向發(fā)展。
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