水利工程建设中的地形测量技术研究

摘要：水利工程建设中的地形测量技术是保障工程设计、施工及运营管理精度与安全的核心技术之一。本文系统研究了地形测量技术在水利工程各阶段的应用，分析了传统测量方法与现代技术手段的结合，重点探讨了高精度测量、遥感技术及激光雷达（LiDAR）等先进测量技术的应用效果。设计阶段的地形数据采集为工程规划提供了基础支持，施工阶段的测量技术确保了施工的精确实施，运营阶段的地形监测则为设施的长期稳定性提供保障。通过对地形测量技术的综合分析，本文为水利工程建设提供了可行性研究和技术指导，以促进水利工程建设中的测量精度提升与工程安全性保障。

关键词：水利工程；工程建设；地形测量技术

引言

水利工程的建设与管理过程中，地形测量技术扮演着至关重要的角色，其准确性和高效性直接影响到工程的设计、施工及后期管理。随着科技的不断进步，传统的地形测量手段逐渐与现代测量技术相结合，尤其是在高精度测量、遥感技术、激光雷达（LiDAR）等领域的应用，使得地形测量的精度与效率得到了显著提高。地形测量不仅为水利工程的可行性研究提供数据支持，而且对施工过程的精确控制与工程设施的长期稳定运行起到了关键作用。本文旨在深入探讨水利工程建设中的地形测量技术，分析其在不同阶段的应用，揭示其在提升工程质量、保障工程安全方面的重要作用，并为未来技术发展提供理论指导。

一、地形测量技术概述

地形测量技术作为水利工程建设中不可或缺的技术手段之一，主要用于获取工程建设区域内的地表形态、地物分布、地理位置及高程信息，为水利项目的设计、施工及管理提供基础数据支持。传统的地形测量方法包括水准测量、三角测量、全站仪测量等，通过这些手段可以较为精确地获得地面高程和点位的空间坐标。然而，随着水利工程建设规模的日益庞大和测量精度要求的提升，传统测量技术逐渐暴露出其在效率、精度及适用范围方面的局限性。为了克服这些不足，现代地形测量技术引入了包括全球定位系统（GNSS）、激光雷达（LiDAR）、无人机遥感、航拍测量等高精度、高效能的技术手段，这些新兴技术不仅提升了数据采集的精度与速度，也扩展了测量的适用场景，尤其在复杂地形、高风险区域及大规模工程项目中展现出了显著优势。GNSS技术通过卫星信号提供精确的三维定位，是进行区域范围内高精度控制测量的主要工具；而激光雷达技术则通过激光扫描实现对地面高精度的三维建模，能够快速获取大范围、高精度的地形数据，尤其适用于复杂地形或难以到达的区域。无人机遥感技术则在短时间内通过搭载激光雷达或摄影设备获取大量地形数据，特别在动态监测和大规模数据采集方面具有无可比拟的优势。随着地理信息系统（GIS）和三维建模技术的发展，地形测量不仅局限于数据的采集，更延伸到数据的综合分析、模型构建和信息可视化，这些技术的结合为水利工程的精确设计、施工规划、风险评估等提供了全方位的技术支持。在水利工程的不同阶段，地形测量技术都发挥着至关重要的作用，确保了工程项目从规划到实施的每一环节都能够基于精确、全面的地理空间信息进行决策[1]。

二、水利工程建设中的地形测量技术应用

（一）设计阶段

在水利工程的设计阶段，地形测量技术是确保设计方案科学性与可行性的基础保障。设计阶段的地形测量工作主要包括高程控制测量、地形细部测量、勘探测量及数据处理等关键环节。首先，通过高精度的水准测量与GNSS定位技术，进行高程基准点的设置与控制，确保设计数据的准确性与一致性。其次，地形细部测量结合传统测量手段与现代测量技术，利用全站仪进行地物测量，采集地面轮廓及地物特征数据，获取地形的空间分布与高程变化。在此基础上，结合航空摄影测量与遥感技术，可通过航拍获取大范围区域的地形数据，生成地形图与数字高程模型（DEM），进一步对地形进行三维分析与模拟，为水利工程设计提供更为精准的空间信息支持。在复杂地形或难以直接到达的区域，采用无人机遥感与激光雷达（LiDAR）技术进行数据采集，能够有效补充传统测量手段的不足，提升数据的全面性与准确性。同时，设计阶段的数据处理与分析软件，如CAD、GIS、BIM等工具的运用，进一步将地形测量数据与水文、气象、土壤等相关数据进行整合与可视化，为水利工程的规划与设计提供多维度、多层次的决策支持[2]。

（二）施工阶段

在水利工程的施工阶段，地形测量技术的应用重点在于施工现场的控制与施工放样，以及对工程进度与质量的动态监控。施工阶段的地形测量工作首先通过建立详细的控制网，利用全站仪、GNSS及高精度水准测量，确保工程项目的平面与高程控制精度达到设计要求。特别是在大规模水利工程中，往往需要建立多重控制点，通过精确的基准测量与测量校核，保证施工过程中的测量数据的一致性与稳定性。在施工放样中，地形测量技术则通过现场放样与数据比对，确保施工单位能够准确按照设计图纸进行土建作业与设备安装，避免因误差引发的施工偏差与返工。对于复杂地形的施工，常常采用激光扫描技术进行地面细部测量，生成高精度的三维模型，为施工操作提供直接的空间依据。此外，随着自动化与数字化技术的发展，施工阶段的地形测量开始向智能化、实时化方向发展，利用无人机与机器人进行现场测量与数据采集，不仅提高了测量的效率与精度，也降低了人工操作的风险。在水利施工过程中，地形测量技术通过对工程变形与沉降的实时监测，为施工中的质量控制与安全管理提供技术支持，确保水利工程的施工按计划顺利推进。

（三）运营与管理阶段

在水利工程的运营与管理阶段，地形测量技术的应用主要体现在水利设施的长期监测与维护，以及对潜在风险的预警与管理。运营阶段的地形测量工作首先是对水库大坝、水渠、泵站等设施进行定期的地形变形监测，通过全站仪、GNSS及激光扫描等技术手段，对设施周围的地形变化进行精确记录，及时发现地基沉降、滑坡、土壤变形等可能影响设施安全的因素。尤其是在水库大坝等重大水利工程中，通过对坝体、坝肩、坝基等重点部位进行高精度测量，可以实现对坝体的稳定性监测，预防潜在的结构性破坏。此外，结合遥感技术与地理信息系统（GIS），可以对水利工程所在区域的环境变化进行动态监控，对水文气象、土地利用、植被覆盖等进行监测，为水利工程的运行管理提供数据支持。地形测量技术还可以与智能传感器、物联网技术相结合，构建实时监测系统，实时反馈设施的运行状态与环境变化，从而提高工程的运营效率与管理水平。在灾害预防与应急管理中，通过地形测量与灾后评估技术相结合，可以实现对洪水、滑坡等灾害的精准评估与预警，为水利工程的安全运行提供保障[3]。

结语

地形测量技术在水利工程建设中的应用，极大提升了工程的设计精度、施工质量和运营安全性。随着技术的不断革新，尤其是GNSS、激光雷达（LiDAR）和无人机等先进技术的应用，地形测量的精度和效率得到了前所未有的提升。设计阶段通过高精度数据为工程方案提供基础支持，施工阶段确保工程的实施符合设计要求，运营阶段通过持续监测为水利设施的安全运行提供保障。未来，地形测量技术将进一步与智能化、自动化技术结合，推动水利工程建设向更加精细化、数字化的方向发展。

参考文献

[1]廖敏花.水利工程测量中数字化测绘技术的应用探析[J].工程建设与设计，2024，（22）：88-90.

[2]刘娣，何仁德.智能无人船在水下地形测量中的应用[J].科技创新与应用，2024，14（28）：185-188.

[3]张学才.多源观测技术在黄浦江三维地形河道测量中的应用[J].测绘通报，2024，（S2）：82-85.