王篤豐

（黑龍江省水利水電集團(tuán)有限公司，黑龍江 哈爾濱 150000）

0 引言

在社會(huì)快速發(fā)展的新時(shí)期，水利工程數(shù)量不斷增加，規(guī)模不斷擴(kuò)大，面對(duì)的施工環(huán)境復(fù)雜性也不斷提升，因此，如何進(jìn)行管理模式創(chuàng)新，如何有效使用新技術(shù)，強(qiáng)化管理效果，成為社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)話(huà)題[1]。尤其是信息計(jì)劃技術(shù)，日漸成熟且被應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，效果顯著，所以，在水利工程施工管理中，有效使用信息化技術(shù)成為一種趨勢(shì)，應(yīng)加強(qiáng)研究。

1 水利工程施工管理信息化技術(shù)應(yīng)用必要性

通過(guò)實(shí)踐研究，水利工程施工管理信息化技術(shù)應(yīng)用具有必要性，具體表現(xiàn)在以下3點(diǎn)：1）實(shí)時(shí)管理。在實(shí)踐過(guò)程中，為了強(qiáng)化水利工程的管理效果，必須做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)解決問(wèn)題，避免問(wèn)題影響擴(kuò)大化[2]。因此，需要建立實(shí)時(shí)管理體系，這樣才能滿(mǎn)足現(xiàn)實(shí)需求。而信息化技術(shù)的研究與應(yīng)用，屬于實(shí)時(shí)管理系統(tǒng)建立的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，可以借助信息的搜集、存儲(chǔ)、分析等實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)管理，所以，信息化技術(shù)在水利工程施工管理中應(yīng)用具有必要性。2）自動(dòng)化管理。隨著水利工程施工管理的發(fā)展，自動(dòng)化管理已經(jīng)成為一種趨勢(shì)，通過(guò)這一模式的應(yīng)用，能夠降低管理成本，提升管理效率，從而實(shí)現(xiàn)水利工程優(yōu)質(zhì)高效開(kāi)展的目標(biāo)[3]。在自動(dòng)化管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與運(yùn)行過(guò)程中，需要相應(yīng)的信息化技術(shù)作為支撐，才能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化功能，提升管理系統(tǒng)的信息化水平，所以，信息化技術(shù)應(yīng)用具有必要性。3）風(fēng)險(xiǎn)管理。新時(shí)期背景下，水利工程施工管理工作開(kāi)展，必須注重風(fēng)險(xiǎn)管理，有效進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、分析、評(píng)價(jià)和防控，做到防患于未然，這樣才能降低問(wèn)題發(fā)生率[4]。在這一工作開(kāi)展時(shí)，有效使用信息化技術(shù)，有利于風(fēng)險(xiǎn)管理相關(guān)信息的搜集和處理，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的精準(zhǔn)性和動(dòng)態(tài)性，為風(fēng)險(xiǎn)管理策略制定提供依據(jù)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)施策的目標(biāo)。除此以外，在水利工程施工中使用信息化技術(shù)，能夠彌補(bǔ)人工管理的不足之處，降低施工管理難度，提升施工管理質(zhì)量。例如使用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)，對(duì)施工中的數(shù)據(jù)信息統(tǒng)計(jì)分析，從而減輕工作人員的工作壓力，提升其工作效率和質(zhì)量?？傮w而言，水利工程施工管理信息化技術(shù)應(yīng)用具有必要性，應(yīng)在有關(guān)方面加強(qiáng)研究，強(qiáng)化其應(yīng)用效果。

2 水利工程施工管理信息化技術(shù)應(yīng)用原則

基于上述分析可知，在水利工程施工管理中應(yīng)用信息化技術(shù)屬于一種必然，但是，在具體應(yīng)用中需要遵循相應(yīng)的原則，強(qiáng)化其應(yīng)用效果，經(jīng)過(guò)總結(jié)，主要原則如下所示。

2.1 實(shí)用性原則

在實(shí)踐過(guò)程中，水利工程施工管理使用信息化技術(shù)的主要目的是為了提高施工管理水平，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)和效果，使施工管理更高效[5]。如果相關(guān)技術(shù)使用并不能達(dá)到這一目標(biāo)，便導(dǎo)致其現(xiàn)實(shí)意義不足，應(yīng)用合理性有待提升。除此以外，水利工程施工管理信息化技術(shù)應(yīng)用，還應(yīng)解決施工管理中的問(wèn)題，降低施工管理的風(fēng)險(xiǎn)，優(yōu)化施工管理體系，針對(duì)性解決未采取信息化技術(shù)之前施工管理的不足之處，這樣才能體現(xiàn)其實(shí)用性。例如在未使用信息化技術(shù)之前，存在信息統(tǒng)計(jì)分析能力不足，數(shù)據(jù)信息挖掘效果較差的問(wèn)題，可以在使用信息化技術(shù)時(shí)，加強(qiáng)數(shù)據(jù)信息統(tǒng)計(jì)分析，強(qiáng)化挖掘功能，從而為施工管理提供更有力的支持。

2.2 安全性原則

水利工程施工管理中，在應(yīng)用信息化技術(shù)時(shí)必須遵守安全性原則，保證相關(guān)技術(shù)可以高效地使用，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)[6]。尤其是一些信息化技術(shù)在具體應(yīng)用時(shí)，需要設(shè)置相應(yīng)的應(yīng)用環(huán)境，否則難以正常使用。例如在使用網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)時(shí)，必須保證網(wǎng)路覆蓋率，網(wǎng)速達(dá)到要求，這樣才能保證信息獲取和傳輸?shù)募皶r(shí)性。

2.3 可操作性原則

當(dāng)前，水利工程施工管理中涉及的信息化技術(shù)較多，例如CAD繪圖技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、數(shù)字掃描技術(shù)、移動(dòng)遙感技術(shù)等，每種技術(shù)應(yīng)用時(shí)的操作難度各有不同，應(yīng)在具體應(yīng)用過(guò)程中考慮相關(guān)技術(shù)的操作性，避免因技術(shù)操作難度過(guò)高，而增加操作風(fēng)險(xiǎn)[7]。

3 水利工程施工管理信息化技術(shù)應(yīng)用策略

3.1 移動(dòng)遙感技術(shù)應(yīng)用

在施工管理過(guò)程中，可以使用移動(dòng)遙感技術(shù)實(shí)時(shí)采集施工現(xiàn)場(chǎng)信息，其準(zhǔn)確度較高，時(shí)效性較強(qiáng)，從而備受關(guān)注。例如使用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)信息進(jìn)行采集時(shí)，主要借助航空器對(duì)目標(biāo)區(qū)域信息進(jìn)行搜集，這一技術(shù)具有較強(qiáng)的兼容性，可以同時(shí)搜集多種類(lèi)型的信息，增加信息搜集的數(shù)量，相對(duì)較為全面[9]。但是，在使用移動(dòng)遙感技術(shù)進(jìn)行水利工程施工管理信息搜集時(shí)，應(yīng)明確信息搜集區(qū)域、信息搜集環(huán)境、信息搜集主要對(duì)象，避免信息搜集數(shù)量過(guò)多，從而導(dǎo)致處理難度較大[10]。與此同時(shí)，還要考慮信息搜集過(guò)程的干擾因素，例如一些信號(hào)干擾、建筑遮擋等，以免其影響施工信息搜集。

3.2 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)應(yīng)用

通常情況下，水利工程施工環(huán)節(jié)較為復(fù)雜，存在分包的情況，這屬于工程建設(shè)中常用的一種模式，但是，如果分包單位較多，彼此之間的交流與協(xié)作便成為施工管理中的重點(diǎn)。只有保證其交流的及時(shí)性、高效性，才能強(qiáng)化合作效果。所以，在有關(guān)方面可以使用網(wǎng)絡(luò)通信息技術(shù)，建立施工管理信息共享服務(wù)中心，及時(shí)進(jìn)行信息交流與溝通。除此以外，在施工管理過(guò)程中，可以在現(xiàn)場(chǎng)安裝相應(yīng)的監(jiān)控設(shè)備，及時(shí)進(jìn)行施工信息搜集，而搜集得來(lái)的信息，需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)對(duì)其進(jìn)行傳輸，因此，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)屬于水利施工管理中的“橋梁”。

3.3 數(shù)字掃描技術(shù)應(yīng)用

數(shù)字掃描技術(shù)是在計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)之上發(fā)展而來(lái)，可以對(duì)水利工程施工相關(guān)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行匯總處理，具有較強(qiáng)的統(tǒng)籌處理能力。在使用這一技術(shù)過(guò)程中，可以對(duì)水利工程施工信息進(jìn)行掃描，并將匯總之后的數(shù)據(jù)統(tǒng)一輸入至處理系統(tǒng)中，使數(shù)據(jù)處理更集中，從而避免分散處理帶來(lái)的復(fù)雜性問(wèn)題。經(jīng)過(guò)實(shí)踐研究總結(jié)，這一技術(shù)優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在數(shù)據(jù)信息采集完整性較高、分層處理數(shù)據(jù)，有利于確定施工環(huán)境銜接點(diǎn)，從而便于施工管理信息處理。

3.4 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)應(yīng)用

在水利工程施工管理過(guò)程中，為了防止數(shù)據(jù)遺失，便于后續(xù)統(tǒng)計(jì)分析工作的開(kāi)展，應(yīng)使用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行存儲(chǔ)，便于查詢(xún)和使用。在具體操作時(shí)，應(yīng)根據(jù)水利工程施工管理的實(shí)際情況，建立針對(duì)性的數(shù)據(jù)庫(kù)，作為相關(guān)數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)系統(tǒng)。與此同時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)還具有數(shù)據(jù)信息識(shí)別、分類(lèi)、安全管理、更新等功能，保證數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)的精細(xì)化，有利于數(shù)據(jù)信息后續(xù)調(diào)用。除此以外，數(shù)據(jù)庫(kù)還要與數(shù)據(jù)信息采集系統(tǒng)有效連接在一起，保證采集到的信息可以及時(shí)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。該文認(rèn)為，在新時(shí)期背景下，水利工程施工管理中數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的應(yīng)用必須進(jìn)行創(chuàng)新，強(qiáng)化其服務(wù)效果。例如將某個(gè)工程管理的數(shù)據(jù)庫(kù)與其他工程管理的數(shù)據(jù)庫(kù)之間建立連接關(guān)系，或者設(shè)置公用的工程施工管理數(shù)據(jù)庫(kù)，從而增加數(shù)據(jù)庫(kù)信息量，并有利于數(shù)據(jù)之間的對(duì)比分析，便于發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題。例如將現(xiàn)有工程資源使用管理現(xiàn)狀與一些經(jīng)典工程資源使用管理對(duì)比分析，總結(jié)其不足之處，進(jìn)行改進(jìn)和提升。

3.5 GPS定位技術(shù)應(yīng)用

通常情況下，水利工程項(xiàng)目所涉及的建設(shè)范圍較大，與之相關(guān)的信息處理工作量較大，成為工作人員在有關(guān)方面工作開(kāi)展過(guò)程中面臨的主要問(wèn)題。為了減輕有關(guān)方面的工作壓力，保證數(shù)據(jù)信息采集工作優(yōu)質(zhì)高效進(jìn)行，水利工程施工管理部門(mén)可以使用GPS技術(shù)解決數(shù)據(jù)信息采集問(wèn)題。經(jīng)過(guò)實(shí)踐研究，GPS技術(shù)可以借助互聯(lián)網(wǎng)搜集水利工程建設(shè)相關(guān)信息，且信息搜集過(guò)程中抗干擾能力較強(qiáng)，適應(yīng)不同的天氣變化、提升數(shù)據(jù)采集精準(zhǔn)性、對(duì)數(shù)據(jù)具有自動(dòng)化測(cè)量功能、應(yīng)急能力較為突出，因此，這一技術(shù)在水利工程施工管理中應(yīng)用較廣。

4 水利工程施工管理信息化技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

根據(jù)上述對(duì)水利工程施工管理信息化技術(shù)應(yīng)用方面的相關(guān)研究，進(jìn)行實(shí)踐設(shè)計(jì)，從而為相關(guān)技術(shù)和理論的實(shí)踐應(yīng)用提供支持，主要以GPS技術(shù)應(yīng)用為例，詳細(xì)闡釋。該案例工程屬于小型水利水電工程，所處位置環(huán)境復(fù)雜，為了加強(qiáng)施工管控，使用GPS定位技術(shù)。

4.1 GPS觀測(cè)方程和定位方程

根據(jù)GPS相關(guān)技術(shù)原理，設(shè)置其載波相位方程如公式（1）所示。

式中：ψ代表載波相位觀測(cè)數(shù)值；c則代表在真空狀態(tài)下的光傳播速度；f則代表載波頻率；p代表衛(wèi)星與接收設(shè)備之間的距離；δp1和δpr則代表衛(wèi)星產(chǎn)生信號(hào)在途徑電離層之后發(fā)生折射的改正值；νt1代表接收機(jī)的改正；νt2代表衛(wèi)星鐘發(fā)生的改正；n代表整周未知數(shù)。

載波相位定位觀測(cè)中，接收機(jī)坐標(biāo)為X、Y、Z，設(shè)置接收機(jī)的近似坐標(biāo)為X0、Y0、Z0，與之對(duì)應(yīng)的改正數(shù)為Vx、Vy、Vz，得出關(guān)系式如下所示：

4.2 GPS技術(shù)定位方法

在實(shí)踐中，GPS技術(shù)定位方法主要包括絕對(duì)定位方法和相對(duì)定位方法，對(duì)案例工程，使用相對(duì)定位方法，屬于一種靜態(tài)定位模式，精度較高。首先，根據(jù)工程的整體布局和管控需求，選擇7臺(tái)GPS設(shè)備分別安裝在每個(gè)測(cè)點(diǎn)之上，實(shí)施同步觀測(cè)，觀測(cè)時(shí)間為1h～2h。如果觀測(cè)站之間的距離在20km以上，應(yīng)延長(zhǎng)觀測(cè)時(shí)間。如果觀測(cè)站之間距離在5km以?xún)?nèi)時(shí)，可以適當(dāng)縮短觀測(cè)時(shí)間，具體設(shè)置為45min。與此同時(shí)，在進(jìn)行測(cè)網(wǎng)構(gòu)建時(shí)，可以使用邊連接方法，并使用后處理軟件進(jìn)行基線解算，通過(guò)平差計(jì)算求出觀測(cè)點(diǎn)三維坐標(biāo)。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)檢驗(yàn)，如果使用雙拼GPS接收機(jī)，相對(duì)定位模式精度可以達(dá)到5km+1ppm°d，其中，d屬于測(cè)站之間的距離（km）。

4.3 測(cè)區(qū)控制網(wǎng)設(shè)置

根據(jù)案例工程實(shí)際情況，進(jìn)行控制網(wǎng)布置。在這一過(guò)程中，應(yīng)完成全覆蓋測(cè)試且避免測(cè)點(diǎn)過(guò)多，增加無(wú)效工作量。與此同時(shí)，還要保證其便于施策。具體如圖1所示。在整個(gè)測(cè)區(qū)布置三等和四等測(cè)圖控制網(wǎng)，成果為任意帶直角坐標(biāo)系，測(cè)區(qū)之內(nèi)存在國(guó)家二等水準(zhǔn)點(diǎn)2個(gè)，在勘測(cè)中基于需求設(shè)置三等水準(zhǔn)線，高程為1985年國(guó)家高程標(biāo)準(zhǔn)且施工控制網(wǎng)基準(zhǔn)與勘測(cè)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)保持相同。其中，Ⅲ07、Ⅲ12、Ⅲ03、Ⅲ14、Ⅲ04、Ⅳ01為檢測(cè)網(wǎng)原點(diǎn)，CO1k、CO2k、CO3k、CO4k、CO5k、CO6k、CO7k代表檢測(cè)三角形的頂點(diǎn)。

圖1 控制網(wǎng)

4.4 數(shù)據(jù)核檢

在觀測(cè)時(shí)，受到多種因素影響，GPS數(shù)據(jù)容易發(fā)生異常，需要對(duì)其進(jìn)行核檢，核檢條件為獨(dú)立觀測(cè)環(huán)和同步觀測(cè)環(huán)，閉合條件設(shè)計(jì)如下。

GPS同步觀測(cè)環(huán)坐標(biāo)分量及全長(zhǎng)閉合差：

在上述公式中，Wx為x方向的坐標(biāo)分量閉合差，Wy為y方向的坐標(biāo)分量閉合差，Wz為z方向的坐標(biāo)分量閉合差，W為環(huán)的全長(zhǎng)閉合差，δ為標(biāo)準(zhǔn)差，ds代表重復(fù)基線較差，n為環(huán)基線數(shù)量，a為GPS接收機(jī)標(biāo)稱(chēng)精度的固定誤差，b為GPS接收機(jī)標(biāo)稱(chēng)精度的比例誤差，d屬于環(huán)中基線平均長(zhǎng)度。

在進(jìn)行重復(fù)基線核檢時(shí)，基線為10條，最大較差為7.0mm，最小為0mm，平均相對(duì)誤差為3.72pmm。對(duì)測(cè)距儀實(shí)測(cè)邊長(zhǎng)進(jìn)行改化，將其作為GPS外業(yè)觀測(cè)質(zhì)量檢校基準(zhǔn)。

4.5 數(shù)據(jù)后處理

通過(guò)數(shù)據(jù)后處理軟件合理選擇、平差方法合理選擇、參數(shù)基準(zhǔn)合理選擇等工作開(kāi)展，可以對(duì)GPS測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生直接影響。對(duì)案例工程，可以使用武漢大學(xué)的專(zhuān)業(yè)平差軟件《COSA》，屬于多功能平差系統(tǒng)，方法嚴(yán)謹(jǐn)，精度較高。經(jīng)過(guò)分析，在上述案例中，CO2K測(cè)點(diǎn)所處位置的信號(hào)最弱，接收存在干擾，不便于實(shí)測(cè)，所以，將其作為最弱點(diǎn)，MX精度為0.22cm，MY精度為0.18cm，MP精度為0.28cm。CO3k—CO7K屬于實(shí)際測(cè)量中，所有三角形的最弱邊，原因在于其經(jīng)過(guò)位置地形復(fù)雜，干擾物較多，不便于測(cè)量，將其定為最弱邊，測(cè)量精度符合要求，在標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。

基于上述軟件實(shí)施數(shù)據(jù)后處理，得出控制點(diǎn)成果和精度：在X維度CO1KZH、CO2KZH、CO3KZH、CO4KZH、CO5KZH、CO6KZH、CO7KZH的測(cè)量偏差均在3.0mm以?xún)?nèi)，CO7KZH偏差最小為1.6mm，CO2KZH偏差最大，為2.6mm，分析其原因，主要在于CO2KZH屬于最弱點(diǎn)，干擾較多，不便于測(cè)量。在Y維度，每個(gè)測(cè)點(diǎn)的偏差均在2.0mm以?xún)?nèi)，在Z維度，測(cè)量誤差均在3.0mm以?xún)?nèi)。由此可見(jiàn)，本次測(cè)量所得結(jié)果精度較高，均在相關(guān)要求范圍之內(nèi)，提升了測(cè)量精準(zhǔn)性，這就再次證明使用GPS技術(shù)進(jìn)行水利工程施工管理，有助于提升管理質(zhì)量。但是，由于不同測(cè)點(diǎn)所處的位置不同，在測(cè)量時(shí)會(huì)受到一定的干擾，所以，應(yīng)在測(cè)控網(wǎng)布置時(shí)，盡量消除外界因素的干擾，提升測(cè)量精準(zhǔn)度。還有一點(diǎn)，則是在開(kāi)展相關(guān)測(cè)量工作過(guò)程中，應(yīng)注重相應(yīng)設(shè)備的選擇和維管，保證其性能良好，從而有利于信號(hào)接收，盡量消除設(shè)備帶來(lái)的測(cè)量精度影響問(wèn)題。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，水利工程施工管理工作開(kāi)展過(guò)程中，必須注重信息化技術(shù)的應(yīng)用，這屬于社會(huì)發(fā)展的必然。在具體應(yīng)用時(shí)，應(yīng)遵循可操作性、安全性、規(guī)范性和實(shí)用性原則，并有效使用移動(dòng)遙感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、數(shù)字掃描技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、GPS定位技術(shù)等，并根據(jù)工程實(shí)際情況，進(jìn)行GPS定位技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐設(shè)計(jì)，為水利工程施工管理信息化工作開(kāi)展提供有力支持。