關(guān)于數(shù)字化測(cè)繪在水利工程之中的運(yùn)用探索

胡躍進(jìn)

(河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，石家莊050081)

0 前 言

測(cè)繪屬于一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作，重視和做好測(cè)繪工作，能夠?yàn)楣こ探ㄔO(shè)的高效開展提供有力保障［1］。在此背景下，數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并在各項(xiàng)工程建設(shè)中發(fā)揮出了相當(dāng)積極的作用。下面圍繞數(shù)字化測(cè)繪在水利工程之中的運(yùn)用進(jìn)行探索。

1 數(shù)字化測(cè)繪的概念

所謂數(shù)字化測(cè)繪指的是，借助計(jì)算機(jī)等裝備和儀器對(duì)目標(biāo)地形的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)處理，從而得到與之對(duì)應(yīng)的數(shù)字地圖。在有需要的條件下，也支持直接通過數(shù)控繪圖儀來(lái)完成相關(guān)專題地圖的繪測(cè)工作。對(duì)于數(shù)字化測(cè)繪工作而言，其實(shí)際操作主要是立足白紙測(cè)圖這一基礎(chǔ)，為計(jì)算機(jī)連接好輸入/輸出、相關(guān)軟件以及全站儀等軟硬件，借助圖形制作和處理手段，將接收到的有關(guān)數(shù)據(jù)以圖形的方式表現(xiàn)出來(lái)，最終達(dá)成全自動(dòng)化測(cè)量制圖的效果。在整個(gè)測(cè)繪工作中，有三大關(guān)鍵環(huán)節(jié)，分別是數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)處理以及數(shù)據(jù)輸出［2］。

一般而言，數(shù)字化測(cè)繪系統(tǒng)往往被習(xí)慣性地稱作數(shù)字化測(cè)圖系統(tǒng)。對(duì)于數(shù)字化測(cè)繪系統(tǒng)而言，其最核心功能在于解析與測(cè)圖，接收到相關(guān)數(shù)據(jù)之后，經(jīng)過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的系統(tǒng)化處理之后便會(huì)提供質(zhì)量理想的電子地圖。

2 數(shù)字化測(cè)繪的優(yōu)勢(shì)

2.1 測(cè)繪圖形更加精確

數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用，其實(shí)質(zhì)是對(duì)工程涉及的地貌信息以及地形數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化處理，然后經(jīng)由對(duì)應(yīng)的傳輸接口輸送到計(jì)算機(jī)中，經(jīng)過相應(yīng)處理之后，便可以繪制出蘊(yùn)含大量信息的電子地圖。相較傳統(tǒng)紙質(zhì)測(cè)繪地圖，數(shù)字化地圖不僅便于存儲(chǔ)，而且便于傳輸，另外，其包含的各項(xiàng)地圖數(shù)據(jù)也正是地理信息系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的。由于數(shù)字測(cè)繪和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了理想對(duì)接，因而數(shù)字測(cè)繪能夠獲得更為精確的點(diǎn)位，制作的地圖完全可以達(dá)到甚至超過0.02 mm的精度。

2.2 測(cè)繪效率更高

數(shù)字化測(cè)繪支持工程勘測(cè)設(shè)計(jì)的一體化運(yùn)行。在通視條件比較理想的條件下，全站儀一站便能夠至少測(cè)量1km 范圍內(nèi)的地形，表現(xiàn)出了相當(dāng)理想的測(cè)量效率。除此之外，數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用還能夠明顯縮短測(cè)圖工作的實(shí)際用時(shí)，正常情況下，使用傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)每天僅能測(cè)量200個(gè)地形點(diǎn)，而使用數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)每天能夠測(cè)量400個(gè)地形點(diǎn)。

2.3 測(cè)得圖形更加精確美觀

數(shù)字化測(cè)繪正朝著自動(dòng)化的方向發(fā)展，能夠以全自動(dòng)的方式對(duì)一系列數(shù)據(jù)予以提取，所以，最終制得的地形圖往往更加規(guī)范，具有理想的精度。另外，數(shù)字化測(cè)圖的結(jié)果采用分層存放的形式，因而不會(huì)受到圖面負(fù)載量的限制，使得圖紙表現(xiàn)出了良好的可編輯性。

3 數(shù)字化測(cè)繪在水利工程之中的運(yùn)用分析

3.1 提高安全性能

在水利工程中，科學(xué)運(yùn)用數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)，能夠大幅提升測(cè)繪工作的安全系數(shù)，所以，在自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)等工作中，應(yīng)積極嘗試使用先進(jìn)的數(shù)字化遙感技術(shù)。數(shù)字化測(cè)繪不僅支持洪水災(zāi)害面積的監(jiān)測(cè)，而且支持水位的監(jiān)測(cè)，因而能夠?yàn)闉?zāi)害預(yù)警以及抗災(zāi)救災(zāi)提供及時(shí)且精準(zhǔn)的信息。在地下水資源管理工作中，借助適宜的遙感技術(shù)(如GIS 等)，一方面可實(shí)現(xiàn)對(duì)地下水資源的準(zhǔn)確探查，另一方面可實(shí)現(xiàn)對(duì)地下水污染的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。近些年來(lái)，我國(guó)在各地陸續(xù)建成了比較完善的災(zāi)情預(yù)報(bào)系統(tǒng)，其數(shù)字測(cè)繪技術(shù)等在防災(zāi)、抗災(zāi)以及救災(zāi)工作中發(fā)揮出了相當(dāng)積極的作用，為社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展做出了突出貢獻(xiàn)。數(shù)字化GIS 遙感技術(shù)已經(jīng)廣泛運(yùn)用于水利工程中，如部分大型水利工程項(xiàng)目在建設(shè)初期可借助遙感技術(shù)開展選址工作，通過對(duì)相關(guān)信息的有效收集以及整理，有效保障了選址的科學(xué)性和合理性。

待水利工程建成之后，通常需要對(duì)其實(shí)際使用狀況進(jìn)行檢測(cè)，尤其是大型橋梁和水庫(kù)大壩等，為最大程度保證該類工程的安全性，避免周邊人們由于工程突發(fā)事件而遭受生命財(cái)產(chǎn)損失，那么需要真正做好精密監(jiān)測(cè)工作。該種情形下，數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)便展現(xiàn)出了理想的應(yīng)用價(jià)值，能夠幫助工作人員快速且準(zhǔn)確地獲得安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，與此同時(shí)，上述數(shù)據(jù)均表現(xiàn)出理想的實(shí)時(shí)性以及連續(xù)性。除此之外，數(shù)字化測(cè)繪還表現(xiàn)出了無(wú)需值守、高度自動(dòng)化、全天候運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)，與此同時(shí)，輔以智能全站儀、GPS 以及數(shù)字垂線儀等諸多方法的有機(jī)運(yùn)用，能夠?qū)δ繕?biāo)對(duì)象進(jìn)行無(wú)人化全天候監(jiān)測(cè)，如此一來(lái)，有效保障了工作人員的生命安全以及工程項(xiàng)目的使用安全。

3.2 提高建設(shè)效率

在水利工程建設(shè)工作中，科學(xué)運(yùn)用數(shù)字化測(cè)繪不僅可以提高其安全性，同時(shí)還可以提高其建設(shè)效率。數(shù)字化測(cè)繪能夠發(fā)揮出積極的“一測(cè)多用”的功能。數(shù)字化測(cè)圖系統(tǒng)的引入以及運(yùn)用，能夠很好地規(guī)避傳統(tǒng)手工繪圖中存在的各種不足，尤其表現(xiàn)在“一測(cè)多用”這一方面。水電站工程的布置工作，大部分需要施測(cè)相對(duì)大一些的比例尺地形圖，由于操作人員專業(yè)素質(zhì)不同、所選用的比例尺存在差異，得到的結(jié)果自然也不同。傳統(tǒng)做法是借助平板測(cè)圖的措施，對(duì)比例尺存在差異的地形圖予以分別測(cè)繪。該操作模式無(wú)疑會(huì)增加工作的重復(fù)量，進(jìn)而影響工程建設(shè)的整體質(zhì)量以及效率。數(shù)字化測(cè)繪具備“一測(cè)多用”的優(yōu)勢(shì)，能夠針對(duì)比例尺存在差異的地形圖予以同時(shí)段的編制，如此一來(lái)，明顯規(guī)避了不必要的重復(fù)性工作。如在某水電站建設(shè)中，大壩設(shè)計(jì)人員需要使用比例尺為1∶500或者1∶1 000的地形圖;施工單位的相關(guān)工作人員需要使用比例尺為1∶2 000的地形圖;相關(guān)地質(zhì)以及規(guī)劃人員為實(shí)現(xiàn)對(duì)建壩和成庫(kù)條件的科學(xué)論證，往往需要使用比例尺相對(duì)較小(1∶5 000)且覆蓋區(qū)域相對(duì)較大的地形圖。一般而言，大比例尺地形圖所對(duì)應(yīng)的測(cè)圖范圍處于小比例尺之中，因而僅需要對(duì)大比例地形圖范圍予以測(cè)量，接下來(lái)對(duì)小比例地形圖予以相應(yīng)補(bǔ)充即可。

3.3 提高排水功能

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平不斷提高的背景下，城市也開始朝著一體化的方向不斷發(fā)展。對(duì)于城市地下排水管道系統(tǒng)而言，無(wú)論是管理，還是施工，均會(huì)涉及以數(shù)字化測(cè)繪為代表的諸多最新測(cè)繪技術(shù)的運(yùn)用。大多數(shù)城市均在積極構(gòu)建與之相關(guān)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，旨在更好地管理地下管線的敷設(shè)和運(yùn)行。在城市排水管道工程中，數(shù)字水準(zhǔn)儀和數(shù)字全站儀已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，同時(shí)發(fā)揮出了相當(dāng)重要的作用?，F(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)很多城市均十分重視數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的引入和應(yīng)用，構(gòu)建更為優(yōu)質(zhì)的城市數(shù)字模型，有效完善了城市地下排水管道系統(tǒng)，提高了城市的排水功能。為最大限度地避免地下管道施工給地面及地面建筑帶來(lái)?yè)p害，部分工程采用頂管技術(shù)來(lái)完成排水管道的敷設(shè)和安裝。除此之外，在城市地下排水管道系統(tǒng)的施工中，自動(dòng)跟蹤全站儀也被大量引入和應(yīng)用，充分發(fā)揮了自動(dòng)引導(dǎo)測(cè)量系統(tǒng)的功能和作用。

3.4 提高精確性和便捷性

在水利工程建設(shè)中，借助數(shù)字化測(cè)圖技術(shù)和相關(guān)方法能夠構(gòu)建一個(gè)比較理想的數(shù)字地面模型，與此同時(shí)，和GIS 提供的分析決策功能聯(lián)合使用，能夠比較精準(zhǔn)地計(jì)算出水庫(kù)大壩的庫(kù)容和確定具體選址，另外，還能夠針對(duì)水庫(kù)引水渠施工涉及的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算與確定，除此之外，還可以對(duì)水庫(kù)的服務(wù)范圍予以比較準(zhǔn)確的計(jì)算。

引入和應(yīng)用數(shù)字化測(cè)圖技術(shù)之后，能夠充分強(qiáng)化和發(fā)揮水下地形測(cè)量系統(tǒng)的應(yīng)用功能。該系統(tǒng)主要由兩大塊組成，①數(shù)字測(cè)控儀集成;②實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)GPD;③數(shù)字地面模型［8］。利用該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)已經(jīng)投入使用的攔儲(chǔ)工程的快速、準(zhǔn)確測(cè)量。

水利工程竣工階段所涉及的竣工測(cè)繪同樣需要數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用。在數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的幫助下，可對(duì)相關(guān)資料進(jìn)行系統(tǒng)且規(guī)范的整理。采用數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)，可以在很短的時(shí)間內(nèi)滿足現(xiàn)代工程的網(wǎng)絡(luò)化以及三維可視化要求;對(duì)工程設(shè)計(jì)階段、施工階段和竣工階段形成的數(shù)據(jù)、圖片以及文檔進(jìn)行規(guī)范整理，并有效保存起來(lái)，從而為工程驗(yàn)收評(píng)估工作提供翔實(shí)的數(shù)據(jù)和資料，除此之外，還能夠?yàn)楣こ谈咝н\(yùn)行和安全運(yùn)行提供最基本、最原始的依據(jù)。由此可見，數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的引入和應(yīng)用，使得現(xiàn)代水利工程的整體建設(shè)更加便捷，也更加準(zhǔn)確。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)的日益成熟，數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)獲得了長(zhǎng)足發(fā)展，并在多個(gè)領(lǐng)域獲得了良好的應(yīng)用效果，如利用該技術(shù)繪制的地形圖往往囊括了相當(dāng)豐富的信息，既有地形的準(zhǔn)確展現(xiàn)，還涉及不同方面空間信息的組合，另外，采用計(jì)算機(jī)硬盤的方式進(jìn)行存儲(chǔ)，方便、快捷且安全。數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，為我國(guó)現(xiàn)代水利工程建設(shè)提供了強(qiáng)大幫助，無(wú)論是數(shù)據(jù)采集，還是數(shù)據(jù)更新，又或者是數(shù)據(jù)管理，均不斷邁向自動(dòng)化，為我國(guó)當(dāng)前和未來(lái)的水利工程建設(shè)奠定了理想的基礎(chǔ)。

［1］艾斯克爾·努爾. 數(shù)字化測(cè)繪在水利工程中的應(yīng)用［J］.黑龍江水利科技，2011，39(02):266－267.

［2］星萬(wàn)程. 數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用研究［J］. 中國(guó)水運(yùn):下半月，2013(12):266－267.