河北省承德县水务局 河北承德 067400
摘要：随着我国水利水电工程的不断发展，水利工程勘测设计和施工技术都有了很大程度的提升本文主要是通过数字化工具与传统工具在水利工程勘测设计、成图方式以及计算等方面进行优劣势对比，简要探讨数字化图形与其他软件相互结合在水利工程设计中应用的思路和方法，并由此分析其应用前景。
关键词：水利工程；勘测设计；施工；数字化工具；运用
近些年来，随着人类科学生产技术的不断提升，现代水利工程的设计和施工过程中也不断引进了一批先进的现代化测量设备和技术，比如全站仪、GPS测量仪以及AutoCAD等电脑软件的应用，不仅从根本上提升了水利工程设计和施工的数字化和信息化，而且新技术的高准确性、方便省力的优势逐渐被越来越多的工程设计和施工人员所认可，大大提升了水利工程的施工效率，有效保证工程的施工质量。与传统的测绘设备和方法相比，数字化工具以强大的处理功能和广阔的应用前景在水利工程的测绘工作中有着广泛的应用，同时也在不断更新着传统水利工程勘测设计和施工的理念和模式，对于提升水利工程的施工质量有着重要的影响意义。本文主要从外业测量、工程勘测设计以及工程施工三个方面对数字化工具在水利工程勘测设计和施工中的应用做具体探讨。
1外业测量成图方式对比
1.1传统方式地形勘测以及成图的特点
水利工程的施工过程中，地形的勘测工作是整个工程实施的基本工作，同时也是确保后期工程设计和施工工作顺利进行的关键所在。传统的地形勘测工作主要是借助经纬仪进行测量和数据的记录，通过使用三角锁网（或小三角）实现对平面位置的控制，并利用水平仪控制图根点的高程。这种地形勘测的方法主要是包含填埋控制桩、控制点角度测量、角度闭合差、基线丈量以及基线闭合差的调整，最终实现对控制点坐标的计算，并根据控制点的坐标位置在图纸进行绘制，完成水利工程地形勘测和成图流程。
传统的地形勘测流程在技术和质量上都存在着一定的弊端，其缺点主要表现在以下几个方面：
其一，勘测工作所需的人力较多。在传统的地形勘测队伍中，一般都需要配有仪器观测者、数据记录人员、立标尺人以及基线工作人员，对于一些工作任务量较大、地形较为复杂的水利工程，还需要配有专业的计算人员、安全生产工作人员等，地形的勘测工作需要各部门之间的全力配合，对工作人员的专业素质要求较高，对专业以及非专业人员的需求量较大，从一定程度上造成了人力资源的过度使用和浪费。
其二，勘测工作流程较为繁琐。在进行地形的勘测工作过程中，包含三角网的控制测量阶段，在这一阶段，按照工程勘测和施工的规范要求，需要在每个三角点上架设最少一个仪器，以保证勘测工作所测数据的准确性，然而在进行对点上相邻两角角度的测量时，造成所架设的仪器的搬站次数较多，不仅造成跑点工作人员的工作量较大，而且需要数据记录人员能够更加准确地记录勘测数据，整个勘测过程就显得比较繁琐复杂。
其三，业内计算量较大。在进行控制点角度的测量过程中，为保证所测量数据的正确性和真实性，需要利用三角形原理进行角度闭合差的计算和调整，并将起始基线位置以及传距角运用正弦定理，推算出终边基线的具体位置，通过绘制前后基线的大致位置，才能进行三角形边长和坐标的计算工作，这种计算过程中比较繁琐，而且将会耗费大量的人力、物力、财力，不利于水利工程施工单位创造较高的经济效益。
其四，地形图的绘制大多以手工绘图为主，精度较差，而且工作效率较低。传统模式下的地形勘测和绘图工作大多依赖于手工处理，而且绘图工具一般都限定在五四坐标网尺、量角器、铅笔以及直尺等传统绘图工具的范畴内，而图中的连线、等高线的绘制、建筑物的标注等工作都需要绘图工作人员进行逐一的手工绘制，不仅不能保证其正确性，而且还会造成较大的人力成本，工作效率较低。
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1.2数字化设备地形勘测与成图的特点
1.2.1节省人力资源，降低工作成本
数字化设备在水利工程地形勘测工作的引入，大大提升了地形勘测工作的数字化和自动化，全站仪以及GPS测量仪的使用，实现了对数据自动记录和坐标测量功能，并能够根据所测量的数据结果通过一定过程的计算得出最终的结果坐标，不需要再进行传统测量方式中拉尺、记录等工作，大大减少了地形勘测过程中的人力，降低了工作成本，同时也避免了专业人才囤积浪费的现象。
1.2.2测量方法简单
数字化设备具有侧脸精度高的优势，能够减去传统地形勘测工作中三角网的控制步骤，使得图根控制点可以和碎部点测量工作同时进行，不仅减少了仪器的搬站次数，而且大大提升了地形勘测工作的速度，进而提升工作效率。
1.2.3简化传统模式中的业内计算环节
数字化测量工具的最大优势在于测量结果准确性高、自动化程度较高，因此其测量结果是坐标和误差小于容许范围的特点来决定的，因此可以免除传统模式下控制点间角度闭合差以及基线闭合差的调整工作、三角形边长和位置坐标的计算工作，使得整个测量过程更加简化，耗费的时间大幅度减少，与此同时，成图软件的引入能够实现快速、准确成图，并且可以自由设置图形比例尺和直接打印功能，减少绘图过程中的误差和失误。
2工程设计过程对比
水利工程施工过程中的细节控制离不开工程的设计工作，然而传统的水利工程设计工作还存在着一定的局限性，主要表现在以下几个方面：其一，平面设计的灵活性较差，传统绘图设计一般都是在手工平面图上直接布设建筑物，因为底图只有一张的限制，使得平面设计的灵活性大幅度降低，一旦出错或者修改都需要在底图上重复进行，比较耗时耗力；其二，纵断面设计完全依靠手工绘制和计算，在较长的堤防和管线工程的设计中，纵断面图的绘制和计算完全依靠手工方式完成，地面点桩号和拉坡设计计算都是逐点进行，这种方式不仅图纸的绘制速度比较慢，而且其准确性难以保证，经常伴有因操作错误制成图纸报废现象发生。
与传统设计相比，基于数字化工具的新型水利工程设计理念方法，在自动化和数字化程度有着很大程度的提升，其优势主要体现在以下几个方面：其一，数字化工具的使用，使得水利工程的设计图纸绘制实现了电子化，电脑设计的图纸具有可复制性以及易修改性，能够避免因设计图的修改而造成图纸的浪费，而且可以借助电脑对设计方案进行直接的修改，具有较大的改动灵活性，可以利用电子图标注设计位置的坐标、角度以及距离等参数，确保设计图纸的标准性，此外，在图纸的设计阶段还可以利用电子图结合专业的电脑软件快速进行设计，不仅能够有效减少设计过程中的错误，而且还能保证工程计算量的正确性。
3工程施工放样对比
传统的经纬仪施工方式存在着两个曲线不能连续放样的弊端，只能是通过放样一个曲线搬一次仪器的方式，这样不仅影响放样速度，还会消耗大量的人力资源，而且要想计算连接处的法线方向，需要在堤防中套嵌排洪渠道进行放样，这种方式不利于提前计算的现场放样。
在引入数字化工具后，位置坐标放样方式可以减少传统放样中坝体轴线、线性构建物放样中斜交以及法线方向的计算，而且能够弥补传统方式中不能连续放样的弱点，从而将拉尺的复杂性忽略掉，实现连续、快速、准确地放样，还可以从电子图上截取坐标放样以达到与设计意图的完全吻合，保证后期水利工程的顺利施工。
总结
与传统的勘测和设计工具相比，数字化工具具有很多的优势，无论是在设计成本、工作效率还是技术要求、工作质量等方面都有着较大的提升，并在现代水利工程勘测设计和施工实践工作中得到了充分的认可，取得了良好的工作效果。随着我国水利工程以及现代科学技术的提升，数字化设计将会逐步发展成为水利设计的主要模式，改善我国水利工程勘测设计和施工的现状。
参考文献：
[1]燕飞.数字化工具在水利工程勘测设计和施工中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2013（10）
[2]杨秀聪.数字化工具在水利工程勘测设计和施工中的应用[J].地球，2014（02）：278
[3]牛晓宁，张雷.水利工程勘探设计和施工中数字化工具的应用解析[J].科技展望，2015（01）：68
论文作者:王玉平
论文发表刊物:《基层建设》2015年21期供稿
论文发表时间:2016/4/1
标签：水利工程论文; 工作论文; 地形论文; 测量论文; 传统论文; 工具论文; 基线论文; 《基层建设》2015年21期供稿论文;