城市地下河箱涵结构测绘技术解析

城市地下河箱涵结构测绘技术解析

吴云峰王世召张名

内蒙古东源建设工程有限公司  内蒙古 呼和浩特市 010031

摘  要：城市地下河箱涵作为重要的水工结构，广泛应用于市政给排水工程和道路工程中。它们不仅承载着输水、排水的重要功能，还直接关系到城市的防洪排涝能力和交通安全。然而，随着运营年限的增长，许多地下河箱涵的原始图纸可能已缺失，且周边环境也发生了显著变化，这对箱涵的结构安全和维护管理提出了严峻挑战。因此，采用先进的测绘技术对地下河箱涵结构进行精确测绘，成为保障其安全运营的重要手段。基于此，本文针对城市地下河箱涵结构测绘技术的运用进行探究，旨在为日后相关人员的研究提供参考。

关键词：地下河；箱涵结构；测绘技术

引  言：随着城市化进程的加快，地下空间的开发利用日益重要。地下河箱涵作为城市基础设施的重要组成部分，其结构安全直接关系到城市的正常运行和居民的生命财产安全。然而，由于地下环境的复杂性和隐蔽性，传统的测绘方法难以满足高精度、高效率的测绘需求，因此研究并应用现代测绘技术，对地下河箱涵结构进行精确测绘，具有重要的现实意义和工程价值。

一、城市地下河箱涵结构测绘技术解析

其一，无人机航空摄影测量。无人机搭载高清相机，对箱涵上方地表进行航拍，获取地表高程和覆土厚度信息，该技术具有高效、灵活、成本低廉等优点，能够快速覆盖大面积区域；其二，RTK定位测量。利用全球卫星导航系统和实时动态差分定位技术，对箱涵的关键点进行高精度定位，此技术能够提供厘米级甚至毫米级的定位精度，确保测绘结果的准确性；其三，三维激光扫描。激光扫描仪发射激光束，捕捉箱涵内部和外部的几何形状和表面细节，生成高精度的点云数据。通过点云数据的处理和分析，可以重建箱涵的三维模型，为结构分析和评估提供直观、准确的数据支持；其四，数据处理与分析。将无人机航拍数据、RTK定位数据和三维激光扫描数据导入到CAD软件中进行处理和分析。通过滤波、拟合和曲线平滑等处理步骤，得到更加准确和平滑的箱涵表面模型的同时，利用CAD软件进行角度和尺寸的测量，以及箱涵模型的三维重建。

二、城市地下河箱涵结构测绘技术的运用

（一）细致入微前期准备，奠定坚实基础

资料收集的全面性：在测绘工作启动之初，首要任务是进行详尽的资料收集工作，不仅局限于地下河箱涵的设计图纸、地质勘察报告、施工记录等直接相关资料，还应包括周边区域的城市规划图、地下管线分布图等间接信息。而通过对这些资料的综合分析，可以初步了解箱涵的基本构造、地质条件、施工历史及潜在风险因素，为后续测绘方案的制定提供有力支持。

此时应保障测绘方案的精细化。基于收集到的资料，测绘方案的制定需力求精细。方案不仅要明确测绘的目的、范围和方法，还需详细规定技术要求、人员分工、时间节点等关键要素，特别是测绘方法的选择，应根据箱涵的具体特点（如埋深、材质、形状等）和现场条件（如空间限制、交通状况等）综合考量，确保测绘工作的科学性和有效性。同时，方案中还应包含应急预案，以应对可能出现的突发情况。

与此同时，还应进行设备与工具的精心准备。测绘设备和工具的选择与准备直接关系到测绘工作的质量和效率。在准备阶段，需根据测绘方案的要求，精心挑选并校准全站仪、GPS接收器、激光扫描仪、无人机等高精度测绘设备，以及测量尺、记录本等辅助工具，并确保所有设备状态良好，工具齐全，以满足测绘工作的实际需求。

（二）深入实际现场踏勘，确保测绘精准

首先，保障现场勘察的细致性。现场踏勘是测绘工作不可或缺的一环，而在勘察过程中，需对地下河箱涵的现场环境进行全方位、多角度的观察与记录，其中包括地形地貌的详细描绘、交通状况的准确评估、周边环境的全面分析等方面。而通过细致入微的勘察工作，可以更加准确地把握箱涵的实际情况，为后续测量工作的顺利开展奠定基础[1]。

其次，控制点的精准选定。控制点的选定是测绘工作的重要步骤之一，在地下河箱涵周围选择稳定的地物或建筑物作为控制点，是确保测量精度和可靠性的关键。在选定控制点时，需综合考虑其稳定性、可观测性、分布均匀性等因素，并严格按照测绘规范进行操作，并通过精确测定控制点的坐标和高程，为后续测量工作提供可靠的基准数据。

此外，在现场踏勘过程中，还需注意与现场工作人员的沟通协调，了解施工过程中的注意事项和安全要求，确保测绘工作的顺利进行。同时，还需关注天气变化等自然因素可能对测绘工作产生的影响，并提前做好应对措施。

（三）精准定位，测量控制点的关键作用

在城市地下河箱涵结构测绘中，测量控制点的精确定位是整个测绘工作的基石，不仅为后续的测量作业提供了稳定的基准，还确保了数据处理的准确性和可靠性[2]。具体而言，测量控制点的位置和高程通过综合运用全站仪和GPS接收器进行精确测定。

其一，全站仪的精准施测。全站仪作为传统而可靠的测量工具，在控制点位置的测定中发挥着重要作用，其利用激光测距和角度测量技术，能够同时获取控制点的水平角和垂直角以及斜距，进而通过计算得出控制点的三维坐标。在测量过程中，需严格按照操作规程进行，确保每一次测量都达到既定的精度要求，并且为了进一步提高测量精度，还可以采用多次测量取平均值的方法，减小偶然误差对结果的影响。

其二，GPS接收器的辅助定位。随着GPS技术的不断发展，其在测绘领域的应用也日益广泛，在测量控制点位置时，GPS接收器能够实时接收卫星信号，并通过解算得到控制点的精确坐标和高程。与全站仪相比，GPS接收器具有不受通视条件限制、测量速度快、自动化程度高等优点，然而由于城市环境中卫星信号的遮挡和干扰较多，因此在实际应用中需结合具体情况进行选择。

此外，在测量控制点的精确位置和高程数据被详细记录下来后，还应将作为后续测量和数据处理的重要参考，不仅为箱涵结构的精确测绘提供了可靠的基准，还为整个测绘工作的质量控制提供了有力保障[3]。

（四）全面采集信息，数据采集技术的综合运用

其一，激光扫描的精细描绘。激光扫描仪以其非接触式、高密度、高精度的特点，在箱涵结构测绘中展现出独特的优势，而通过对箱涵内部和外部进行全方位扫描，激光扫描仪能够生成大量点云数据，这些点云数据以极高的精度还原了箱涵的真实形状和表面细节。在数据采集过程中，需根据箱涵的具体情况和测绘要求设置合适的扫描参数，如扫描距离、扫描角度、分辨率等，以确保数据的准确性和完整性。

其二，全站仪测量的精准补充。尽管激光扫描仪能够获取大量的点云数据，但在某些关键部位或特定需求下，仍需使用全站仪进行精确测量。全站仪能够直接测量箱涵的宽度、高度、长度等关键尺寸，以及箱涵与其他地物的相对位置关系，这些精确测量数据不仅为箱涵结构的精确建模提供了重要依据，还为后续的结构分析和设计优化提供了有力支持。

其三，无人机航拍的宏观视角。对于地下河箱涵中某些难以直接接触的部分或需要获取更大范围地形信息的场景，无人机航拍技术提供了一种有效的解决方案，而通过搭载高分辨率相机或激光雷达等设备的无人机对箱涵上方及周边环境进行航拍，可以获取高分辨率的影像资料和三维地形数据。这些数据不仅为箱涵结构的全面认知提供了宏观视角，还为后续的数据处理和分析提供了丰富的信息源。

结束语

总而言之，城市地下河箱涵结构测绘技术的研究和应用，对于保障城市基础设施的安全运行具有重要意义。因此相关人员应通过地下河箱涵结构测绘技术，获取箱涵结构的地下方位、走向、覆土层厚度、地面周边环境等基本参数，并进行了量化分析，同时将箱涵及其上方的地物地貌建模，形成立体化的三维坐标可视化数据，为箱涵的结构受力安全及其变形分析提供了可靠的数据支撑。未来，随着测绘技术的不断发展和创新，相关人员将能够更加高效、精确地获取地下空间的信息，为城市的可持续发展提供更加坚实的支撑。

参考文献：

[1]陈文渊. 大沙河闸门及箱涵改造工艺及质量管控研究 [J]. 水利科学与寒区工程, 2022, 5 (12): 126-129.

[2]朱秀清,刘民,马慧鑫,等. 大掺量磨细矿渣混凝土箱涵裂缝处理方法研究与应用 [J]. 天津农学院学报, 2022, 29 (04): 70-74.

[3]吴廷. 地下箱涵检测评估中的测绘技术应用研究 [J]. 工程勘察, 2020, 48 (01): 68-74.