水利水电工程施工测量规范

摘 要测量技术对于水利水电工程的勘测、施工以及竣工验收起着至关重要的作用，然而我国目前许多水利水电工程由于采用不当的测量方法，导致测量精度低、误差大、工作效率低等问题。通过概括分析地形测量、水下测量、变形监测以及地下洞室测量的技术要点，讨论各自的优缺点，并总结未来水利水电工程测量技术的发展方向。对我国水利水电工程测量技术的发展起到了一定的理论指导意义。

关键词水电工程；工程测量；技术研究

水利水电工程测量是工程测量学科的分支，是直接为水利水电工程建设服务的专业性学科。按照工程建设程序，水利水电工程测量分为规划设计阶段的测量、施工兴建阶段的测量和运营管理阶段的测量。按照测量内容，水利水电工程测量分为地形测量、水下测量、变形监测以及地下洞室测量等几部分，通过对大地测量技术、卫星定位技术(GPS)、数字摄影测量与遥感技术(RS)、地理信息系统(GIS)技术等技术的不断融合，水利水电工程测量领域，目前已经涵盖了线路测量、地籍与界线测量、旌工测量、计量测量等多方面内容，而且还会不断拓宽。

1、地形测量

地形测量指的是测绘地形图的作业，即对地球表面的地物、地形在水平面上的投影位置和高程进行铡定，并按一定比例缩小，用符号和注记绘制成地形图。随着全站仪和计算机技术的普及，开发数字成图软件，并采用三维数字地形测绘技术已经成为现代数字地形测绘技术的主要方向。数字化测绘技术的作业模式主要有：电子平板模式、数字测记模式和数字摄影测量模式。

电子平板模式主要采用全站仪、便携机以及地形图绘图软件，作业方式有测站和镜站两种。其特点是模拟传统白纸成图，作业直观，无需编码，测绘不易产生错漏，但便携机电池使用时间短、相对笨重且稳定性差，比较适合平坦地区、城镇地区地形测图，不适合环境条件恶劣的水利水电工程地形图测绘。

数字测记模式主要采用全站仪、草图以及带有地物编码的地形图内业绘图软件等。它适合各类环境数字地形图测绘，但是作业不直观，测量点号与草图点号可能产生不一致，易产生地物错漏，对现场绘制草图人员要求较高。

数字摄影测量模式主要采用全站仪、掌上测图系统以及地形图内业绘图软件。它克服了笔记本电脑电子平板的缺点，发挥笔记本电脑、电子手薄、掌上平板的优点，可视化界面，人性化设计，操作简单，携带方便，环境适应性强，是目前较为理想的野外测绘数据采集及成图工具。

2、变形监测

变形监测又称变形测量，是对变形体进行测量，确定其空间位置及内部形态的变化特征。水利水电工程的变形监测主要包括基准网测量、工作基点测量、变形体变形监测、监测资料分析等内容，目前常用的变形监测方法主要有大地测量法、基准线测量法以及液体静力水准测量方法等。

2．1大地测量法

大地测量方法是变形监测的经典方法，可完成变形监测基准网测量、工作基点测量、变形体变形监测等工作，测量设备主要有电子水准仪、精密全站仪，测量方法包括传统的三角测量、几何水准测量、交会测量和现代的边角测量、三角高程测量等方法。大地测量方法利用常规大地测量仪器，理论方法成熟，数据可靠，观测费用较低，但观测时间长，劳动强度高，横度易受观测条件影响，自动化和智能化曰茎较低。

2.2基准线测量法

基准线法是水平位移变形监侧的常用方法，土石坝、重力坝、支墩坝等直线形大坝的坝体、坝基一般采用引张线法、真空激光准直法和垂线法观测，若坝体较短可采用视准线法、大气激光准直法观测：拱坝坝体坝基主要采用垂线法或大地测量法观测：近坝区岩体、高边坡、滑坡体水平位移监测主要采用大地测量法、视准线帮唾÷线法。

2.3液体静力水准测量方法

垂直位移监测技术主要有水准测量、三角高程测量、液体静力水准测量技术，目前发展最快的是液体静力水准测量技术。液体静力水准测量系统特别适用于坝体廊道内高程观测及高程传递，它通过各种类型的传感器测量容器的液面高度，可同时获取数十乃至数百个监测点的高程，具有高精度、遥测、自动化、可移动和持续测量等特点。两容器间的距离可达数十公里，可用于跨河与跨海峡的水准测量：通过一种压力传感器，允许两容器之间的高差从过去的数厘米达到数米。

3、水下测量

传统的水下测量一般以经纬仪、电磁波测距仪及标尺、标杆，采用断面法或极坐标法及交会法定位，并用测深杆和测深锤来采集水深数据，这种方法效率低，误差大，已经很少采用。近年来随着卫星定位技术的发展，DGPS、GPS RTK及CORS系统配合多波束测深仪得到了广泛的应用。DGPS是以某已知点作为基准点，基准点的GPS接收机连续接收卫星信号，并与已知点的位置进行比较，确定当时误差的伪距修正值，将这些修正值通过无线电台接收，用户接收机接收修正值来实时校正GPS信号。目前GPSRTK及CORS系统定位已i盘到厘米级的定位精度，并且能够做到实时无验潮测量，对于大面积的水下地形测量，可以大大缩短工作周期，减轻劳动强度。

4、地下洞室测量

地下洞室测量工作是水利水电工程测量的重要组成部分，主要包括地面控制测量、地下起始数据的传递、地下控制测量、贯通测量、施工测量、变形监测等内容。地下洞室测量以地下为主、地面为辅，地面部分主要是针对地下工程进行地面控制测量和地面变形监测等。由于作业空间狭窄、空气潮湿、粉(烟)尘大、光线弱照度差、施工干扰严重等因素，地下洞室测量需借助专用(防震动、防爆炸、防潮湿)全站仪、无棱镜激光测距仪、陀螺全站仪、激光指向仪、无棱镜激光断面测量系纨专用全站仪通过人机交互实现地下测量数据自动处理和图形编辑：无棱镜测距仪解决了地下人无法到达的目标测量工作，保障了地下测量人员的安全：激光指向仪将在地下洞室掘进进行实时导向：陀螺全站仪结合陀螺仪和全站仪优点，采用微机控制，仪器自动、连续地观测陀螺摆动并能补偿外部条件的干扰，在地下工程定向中取代传统的定向方法，具有观测时间短、精度高的优点：由无棱镜激光全站仪和隧道断面测量软件组成的无棱镜激光断面测量系统取代传统的断面仪，可完成数据采集、施工控制、随机检测、炮7L放样，现场成果分析，实时显示生成超欠挖图形、进行方蜀斗算和报表成果自动生成等。

5、结束语

随着计算机技术的进—步发展，以及GPS、Rs、GIS、3S集成技术等测绘新技术以及数字化测绘、地面测量等先进技术设备的应用，水利水电工程测量方法和手段必将不断更新换代，服务领域也将不断拓宽。未来的水利水电工程测量技术定会向着，测嚣数据采集和处理的自动化、实时化、数字化：测量数据管理的科学化、标准化、规格化：测量数据传播与应用的网络化、多样化、社会化的方向发展。

摘要：测量仪对比-选购-经验篇：选购三坐标测量仪应该考虑三坐标测量仪在生产中的作用，让三坐标测量机适合您的应用等。下面为您介绍选购三坐标测量仪的各种注意事项。以下内容由懂视网整理，提供给您参考。如何选购三坐标测量仪

一、如何选购三坐标测量仪--三坐标测量仪在生产中的作用

制造业中的质量目标在于将零件的生产与设计要求保持一致。但是，保持生产过程的一致性要求对制造流程进行控制。建立和保持制造流程一致性最为有效的方法是准确地测量工件尺寸，获得尺寸信息后，分析和反馈数据到生产过程中，使之成为持续提高产品质量的有效工具。

三坐标测量机是测量和获得尺寸数据的最有效的方法之一，因为它可以代替多种表面测量工具及昂贵的组合量规，并把复杂的测量任务所需时间从小时减到分钟。三坐标测量机的功能是快速准确地评价尺寸数据，为操作者提供关于生产过程状况的有用信息，这与所有的手动测量设备有很大的区别。下面，我们将对如何选择三坐标测量机作一介绍：

三坐标测量机通过一个叫做测头的传感器接触工件测量，所获得的数据可以与工件或某一工件特征（如孔）的尺寸描述结合在一起。通过这些尺寸描述，就比较容易地确定工件或特征是否超差。这些信息也为纠正引起超差的生产过程中的失常提供了线索。

二、如何选购三坐标测量仪--让三坐标测量机适合您的应用

如果一台三坐标测量机正是你的工作所需，如何选择最好的？首先要确定的是要购买那一种型号的三坐标测量机。根据测量机上测头安置的方位，有三种基本类型：垂直式、水平式和便携式。

1、垂直式三坐标测量机在垂直臂上安装测头。这种测量机的精度比水平式测量机要高，因为桥式结构比较稳固而且移动部件较少，使得它们具有更好的刚性和稳定性。垂直式三坐标测量机包含各种尺寸，可以测量从小齿轮到发动机箱体，甚至是商业飞机的机身。

2、水平式测量机把测头安装在水平轴上。它们一般应用于检测大型工件，如汽车的车身，以中等水平的精度检测。

3、便携式测量机简化了那些不能移到测量机上的工件和装配件的测量，便携式测量机可以安装在工件或装配件上面甚至是里面，这便允许了对于内部空间的测量，允许用户在装配现场测量，从而节省了了移动、运输和测量单个工件的时间。

为使三坐标测量机保持稳固，在设计过程中，一般通过提高结构部件的横截面、加大空气轴承的距离、提高电机的驱动力量、基于重量和温度性能优化选择结构的材料来增加质量和刚性，提高测量精度、重复性及测量速度、加速度。这些原理也应用到一些水平式车间型三坐标测量机上，这种系统把水平式测量机的灵活性和垂直式设计的高精度结合在一起。

水平测量的方向使得测量机与水平式机床加工设备的搭配更为合理。它们尤其适合测量那些需要高精度测量的大的齿轮箱和发动机壳体。

转台的加入使四个轴成为可能，双臂配置也可实现，都可以测量到工件的各个方向。水平臂配置比较容易地装卸工件，小型的、车间型的水平臂测量机适用于高速生产过程中。

三、如何选购三坐标测量仪--选择一台适当的仪器

三坐标测量机可根据应用选择有两种方式：手动和自动。如果您只需要检测几何量和公差都比较简单的工件，或测量各种小批量的不尽相同的工件，手动仪器是最佳选择。手动测量机的软件也可储存和调用测量程序，从而加快了重复性测量。如果需要检测大批量相同的工件，或要求较高的精度，要选择直接用计算机控制的测量机。数控测量机可自动检测并消除操作者对测量结果的影响。程序驱动意味着可实现无误差的高检测速度。

公差也非常重要，手动测量机很难达到更小的公差要求，而数控测量机通过其连续的触测使其更适合具有严格公差要求工件的高精度和高重复性要求。

数控测量机通过安装一个模拟扫描测头，用于测量要求大量的数据来定义它们的几何量的工件，如：齿轮、圆柱体、汽车车身、挡风玻璃的测量。对于那些完全用算术方法YDD定义或是完全未知的工件来说，这些测头能够提供连续的数据采集，并可从部分工件和模型上进行逆向工程。对于非常小轮廓形工件来说，扫描测头因其小的扫描面并需要大量数据来进行定义而成为理想的选择。

测量机安装的场地也很重要。理想情况是，测量机应尽量靠近生产过程中制造工件的操作者附近安装。这些车间型测量机一般具有友好的用户操作接口，具有与机床类似的控制界面。

不同型号的测量机可以共同工作。一台计量型的垂直式测量机一般使用的精密计量室，作为产品性能的主仲裁，工作型的测量机使用在生产线，对工件的质量进行评判，并提供实时的统计过程控制，并平滑地与整个制造流程规划进行过渡。

四、如何选购三坐标测量仪--需要考察的关键部分

一旦你确定了如何以及在何处使用测量机，有一些关键的性能需要进行考察，这包括了测量不确定度和工作效率。根据现行的国际标准，对于测量机的不确定度和检测程序在ISO10360中进行了描述。ISO10360标准：

ISO10360主要确定了以下三项误差：

A.长度测量最大允许示值误差MPEEISO10360-2在测量空间的任意7种不同的方位，测量一组5种尺寸的量块，每种量块长度分别测量3次。所有测量结果必须在规定的MPEE值范围内。

B.最大允许探测误差MPEPISO10360-225点测量精密标准球，探测点分布均匀。最大允许探测误差MPEP值为所有测量半径的最大差值。MPEP是测量机的形状公差。如果测量了一个精密环规，所绘制图上的形状公差就是测量机的形状公差=MPEP。

C.最大允许扫描探测误差MPETHP（ISO10360-4）沿标准球上4条确定的路径进行扫描。最大允许扫描探测误差MPETHP值为所有测量半径的最大差值。在可接受不确定度水平上采集点的数量，确定了测量机的工作效率。一些测量机能够在一分钟内采集超过100个数据点，而可以达到非常接近计量型的精度。

测量机能够为现代制造业提供保证，因为它可取代平面的测量工具、固定的或定制的量规，以及精密的手工测量工具。他们在处理不同工作方面的灵活性使其成为一个主仲裁者。在为过程控制提供尺寸数据的同时，测量机还可提供入厂产品检验、机床的校验、客户质量认证、量规检验、加工试验以及优化机床设置等附加性能。对于固定资产的投入有许多要考虑的因素，但一但考虑到提高了生产效率、降低了成本并将生产纳入了控制，测量机就是测量和检测的最好的选择。

五、如何选购三坐标测量仪--选择正确的三坐标测量仪软件

软件能够使测量机满足对于速度和精度的潜在需要。当今的测量软件，能够达到这种程度，即使是最复杂的程序也不需要计算机编程的知识。今天的测量软件是菜单驱动的，也就是说，它提醒操作者他需要做什么，甚至会推荐最有可能的选项。

软件程序还具有统计过程分析和控制功能。对于薄壁件测量的应用软件简化了包含台阶边缘、通过螺帽和螺栓连接的工件的定位与测量。功能完备的轮廓测量使得测量机能够快速、准确地确定复杂的、非几何形状的、没有直边的工件，如涡轮叶片、螺旋压缩器转子、齿轮、活塞、凸轮和曲轴。

软量规工作包能够图形化地构造量规，通过数学的方法插入零件的特征，从而校正几何尺寸。一些程序提供了这样的模块，用来测量非规则形状的零件，如薄壁件和塑料装配件，挡风玻璃和排气装置。这样就减少了对于昂贵固定量仪的需要。其他的模块可执行2-D和3-D最优化流程，并可完成轮廓比较。

数据传输标准是由行业渐渐发展起来并得到广泛接受，如尺寸测量接口标准DMIS，是用来完成从YDD系统到测量机的通讯的；初始化图形交换标准IGES是为了完成从YDD系统到YDD系统的数据交换。这样的功能，使得测量机能够用在逆向工程等场合下。这时，产品的数据来自于模块或部分零件的测量中。数据的传输还能够直接从YDD数据开发测量程序，在合适的情况下，甚至是脱机进行，从而减轻了生产中测量机的负担。

六、如何选购三坐标测量仪--挑选合适的软件包是从测量机获益的最为关键的因素

当你确定一台测量机是你所需，测量机制造商会建议合适的软件满足机器和应用，你应该听从这些推荐。但是，在做出决定以前，你应当遵循一些通常的规则。

1、测量软件必须便于操作。使用起来越是容易，测量和检测流程越快。最快速、简单的软件都是采用图形用户接口GUI而不是键盘输入命令。

2、选择一台广泛应用的PC机和WINDOWS操作系统来运行测量软件，他们目前在行业占绝大多数。这样，培训、服务和升级将不成问题。

3、软件包应当满足不同级别操作者的要求，例如，一个车间的接口用来执行检测程序，而编程的接口用来使技术人员输入程序，变换数控命令，整合特殊定制的应用程序和为复杂零件开发测量程序。

4、测量软件需要产生清晰、明确的测量结果图形化表示。数据以这种方式进行展示，对于操作者来说将比较容易地校正超差情况，对那些需要将检测流程进行归档的人员来说也非常有用。

5、确信软件可实现升级，并且新旧版本可以兼容。如果你的软件向下不能够兼容，你将会经历一场毁灭性破坏。

6、测量软件必须能够同YDD/YDM程序和系统进行通讯。尽管你现在可能不用YDD/YDM系统，但将来你会用到。具备一个完整的测量程序，能够有效地提高制造流程的产品质量。

七、如何选购三坐标测量仪--优质的技术服务，将会协助您最大限度地发挥测量机的应用

在选购了适用、可靠性能测量机的基础上，您还需要充分考虑到测量机供应商的技术实力和应用、技术服务能力，是否具有本地化的技术和长久综合发展实力，并拥有众多的客户群和广泛的认知。通过及时可靠的技术服务支持和备件保障，对于测量机的长期高效率运行提供保障。同时，拥有着专业的培训和应用支持队伍，使得客户能够从容应对纷繁复杂的各种测量任务。