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一、水利工程地質(zhì)勘測技術(shù)應(yīng)用
對于水利工程地質(zhì)勘測技術(shù)應(yīng)用筆者從3S技術(shù)、物探技術(shù)兩個方面分別對其在水利工程地質(zhì)勘測中的應(yīng)用進(jìn)行了分析和探討。
1.3S技術(shù)在水利工程地質(zhì)勘測中的應(yīng)用分析
3S技術(shù)在水利工程地質(zhì)勘測中的應(yīng)用主要包括GPS、RS和GIS三種主要技術(shù),對于這三種技術(shù)的主要應(yīng)用分別作了相關(guān)概述,如下圖1所示。首先,GPS也就是所謂的全球定位系統(tǒng),它在水利工程地質(zhì)勘測中的主要應(yīng)用表現(xiàn),將GPS應(yīng)用到地質(zhì)勘測工作當(dāng)中最關(guān)鍵的目的就是衡量觀測點(diǎn)電位三維坐標(biāo)的準(zhǔn)確性。利用GPS實(shí)施水利工程地質(zhì)勘測它可以實(shí)現(xiàn)對地質(zhì)的高精確性以及持續(xù)性的觀測,GPS在進(jìn)行工程地質(zhì)勘測完畢以后會將獲取到的數(shù)據(jù)信息按照流程輸入到計(jì)算機(jī)當(dāng)中然后再進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)處理。其次,RS也就是所謂的遙感技術(shù),它在水利工程地質(zhì)勘測中的主要應(yīng)用表現(xiàn),它是根據(jù)電磁波的理論,應(yīng)用各種傳感儀器對遠(yuǎn)距離目標(biāo)所輻射和反射的電磁波信息,進(jìn)行收集、處理,并最后成像,從而對地面各種景物進(jìn)行探測和識別的一種綜合技術(shù)。最后,GIS也就是所謂的地理信息系統(tǒng),它在水利工程地質(zhì)勘測主要的應(yīng)用表現(xiàn),地理信息系統(tǒng)出現(xiàn)以后,在這種技術(shù)支持下,地質(zhì)勘測相關(guān)人員不但可以完成各種工程地質(zhì)圖件的繪制作業(yè),而且還可以對相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行科學(xué)合理的分析。
2.物探技術(shù)在水利工程地質(zhì)勘測中的應(yīng)用分析
筆者結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)對物探技術(shù)在水利工程地質(zhì)勘測中的應(yīng)用進(jìn)行了分析,一方面要認(rèn)識到物探技術(shù)的關(guān)鍵所在,它是以觀測儀器裝置為主要載體的,又勘測區(qū)域物理場為主要勘測對象,再以數(shù)據(jù)處理和地質(zhì)解釋為任務(wù)的學(xué)科技術(shù)。所以物探技術(shù)主要針對的是工程項(xiàng)目地下可能出現(xiàn)的地質(zhì)體以及相關(guān)構(gòu)造和其主要屬性進(jìn)行判定的一種勘測應(yīng)用技術(shù)。在其應(yīng)用于水利工程項(xiàng)目建設(shè)的過程當(dāng)中,其最為顯著的優(yōu)勢在于:數(shù)據(jù)采集作業(yè)的高度精確性以及勘測工作開展的野外適應(yīng)性。筆者從鉆孔彩色電視系統(tǒng)技術(shù)和地球物理層析成像技術(shù)兩個方面對物探技術(shù)在水利工程地質(zhì)勘測中的具體應(yīng)用進(jìn)行了相關(guān)闡述。首先鉆孔彩色電視系統(tǒng)技術(shù)在水利工程地質(zhì)勘測中的應(yīng)用。電子技術(shù)發(fā)展的推動下水利工程地質(zhì)勘測對于觀測質(zhì)量的精確度也要求越來越高,這時要提高觀測質(zhì)量的精確性就需要鉆孔彩色電視系統(tǒng)技術(shù),因?yàn)檫@種系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了光電耦合器裝置與鉆孔電視的有效融合,所以它的優(yōu)勢較之于傳統(tǒng)的攝像管探頭裝置優(yōu)勢更加明顯,比如在使用壽命上、彩色圖像重現(xiàn)性以及精確性等等方面。其次地球物理層析成像技術(shù)在水利工程地質(zhì)勘測中的應(yīng)用。對于這種成像技術(shù)我們一定要認(rèn)識到它主要是借助于平洞或者借助于既有鉆孔的,它主要接收和處理由反射或者其它方式而產(chǎn)生的透射波所做出的集中采集和細(xì)致性的處理。然后對其進(jìn)行波速值進(jìn)行模擬,根據(jù)模擬值最后得出相關(guān)結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢以及穩(wěn)定程度。
二、各類技術(shù)在水利行業(yè)應(yīng)用的發(fā)展趨勢
1.GIS技術(shù)在水利行業(yè)的應(yīng)用發(fā)展趨勢
GIS是一門與和計(jì)算機(jī)硬件和操作系統(tǒng),元數(shù)據(jù)庫的建設(shè),數(shù)據(jù)挖掘,遙感技術(shù),網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫管理,數(shù)字?jǐn)z影與自動化成像等技術(shù)有著緊密相關(guān)的學(xué)科,而上面的那些技術(shù)又是在不斷發(fā)展的,每項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展都給GIS帶來了深刻的變化。所以GIS在水利行業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展,不僅僅取決于GIS技術(shù)的發(fā)展,更取決于水利行業(yè)數(shù)字化的進(jìn)程。筆者從四個方面對其發(fā)展趨勢進(jìn)行了總結(jié)。首先網(wǎng)絡(luò)GIS(WebGIS)。網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)資源共享和遠(yuǎn)程遙控的基礎(chǔ)技術(shù),WebGIS是Internet技術(shù)應(yīng)用于GIS開發(fā)的產(chǎn)物。GIS通過WWW功能得以擴(kuò)展,真正成為一種大眾使用的工具。從WWW的任意一個節(jié)點(diǎn),Internet用戶可以瀏覽WebGIS站點(diǎn)中的空間數(shù)據(jù)、制作專題圖,以及進(jìn)行各種空間檢索和空間分析,從而使GIS進(jìn)入千家萬戶。其次“3S”技術(shù)集成。此處談的3S技術(shù)不是GPS、GIS以及RS的簡單結(jié)合,而是把它們通過數(shù)據(jù)接口的連接把它們集合到一起,這樣把它們連接起來以后它們會成為一個更具有應(yīng)用價值的大系統(tǒng),在這個大系統(tǒng)中這“3S”技術(shù)分別有不同的承擔(dān)任務(wù),GIS主要是負(fù)責(zé)對多源時空數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、集成和存取,這樣新的集成平臺就形成了。而RS主要用來實(shí)時或者準(zhǔn)實(shí)時地去提供目標(biāo)以及相關(guān)的語義信息,通過獲取信息的環(huán)節(jié)之后便可以發(fā)現(xiàn)地球表面的各種變化。GPS主要負(fù)責(zé)跟蹤和定位目標(biāo)的空間位置。所以3S技術(shù)的結(jié)合會在水利工程中有著更美好的應(yīng)用發(fā)展前景。再次VR-GIS技術(shù)。這種技術(shù)的主要特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)GIS技術(shù)與虛擬技術(shù)的結(jié)合,專門進(jìn)行對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的相關(guān)研究,而在現(xiàn)階段只能達(dá)到仿真的水平,可以實(shí)現(xiàn)在所處地理范圍內(nèi)外自由移動,還可以實(shí)現(xiàn)對地理區(qū)域的真實(shí)表達(dá),另外在三維數(shù)據(jù)庫中有GIS的各種功能呈現(xiàn),除此之外以可視化功能作為用戶接口的自然的整體部分。最后地理信息建模系統(tǒng)(GIMS)。GIMS是目前GIS研究的熱點(diǎn)問題之一?;赗S和GIS的分布式流域水文模型成為當(dāng)前研究的前沿,“3S”技術(shù)支持下的分布式或半分布式水文預(yù)報(bào)模型在中小流域尺度進(jìn)行了試驗(yàn)性的應(yīng)用研究,取得了一些成果。要發(fā)展好我國的水利事業(yè),就必須要在水利行業(yè)更好地應(yīng)用和發(fā)展GIS技術(shù)。
2.GPS技術(shù)在水利行業(yè)的應(yīng)用發(fā)展趨勢
目前,在水利工程測量及大壩觀測中已經(jīng)廣泛使用了全球定位系統(tǒng)GPS。由于水壓引起的大壩變形,對水庫的安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。因此對大壩變形進(jìn)行連續(xù)而精密的觀測是十分必要的。利用GPS技術(shù)對大壩進(jìn)行測量可獲得非常滿意的效果。由于衛(wèi)星做復(fù)雜的軌道運(yùn)行,其信號應(yīng)當(dāng)被看作球面?zhèn)鞑?,如圖2所示。S為衛(wèi)星,設(shè)A點(diǎn)為基準(zhǔn)參考點(diǎn),B為大壩上需要監(jiān)測的觀測點(diǎn)(觀測點(diǎn)可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置多個),H為AB的中點(diǎn),rA和rB代表三角形SAB的兩邊SA和SB的長,b為由點(diǎn)A指向點(diǎn)B的矢量,r為由點(diǎn)H指向點(diǎn)S的矢量,b和r分別為它們的模,基本方程推導(dǎo)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分別為觀測點(diǎn)A和B相對于空間原點(diǎn)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)式可寫為:ΔXΔXS+ΔYΔYS+ΔZΔZS=12c•τ(rA+rB)(2)式中:ΔX,ΔY,ΔZ為基線向量的三個分量,c為光速,τ為觀測值。假定已經(jīng)對所有誤差進(jìn)行了修正,且A站坐標(biāo)已知,這樣(在ΔXS,ΔYS,ΔZS)和rB中,衛(wèi)星坐標(biāo)可以由衛(wèi)星星歷求出,B站坐標(biāo)可以由GPS直接測得近似值,因此可利用迭代法求出基本解,再逐步求出基線向量的精確值。四、結(jié)束語近些年來,我國在水利工程技術(shù)領(lǐng)域取得了許多令人驕傲的成績。但是由于我國在相關(guān)領(lǐng)域起步較晚,所以距離歐美發(fā)達(dá)國家還有著不小的差距。只有在認(rèn)清現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)之上,更加努力地進(jìn)取,才能取得較為不錯的收效。綜上所述,水利工程地質(zhì)勘測技術(shù)應(yīng)用具有重要的作用和意義,要做好各個環(huán)節(jié)對它的把控實(shí)施。
作者:蔣伯杰單位:廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院