基于3S技術(shù)在河道測量研究

■鄒建廷

（湖南省航務(wù)勘察設(shè)計(jì)研究院 湖南長沙410000）

基于3S技術(shù)在河道測量研究

■鄒建廷

（湖南省航務(wù)勘察設(shè)計(jì)研究院 湖南長沙410000）

以某河道測量為例，分析了3S技術(shù)在河道測量中的應(yīng)用。收集到現(xiàn)勢性較強(qiáng)的Geoeye-1遙感影像，在GIS軟件的支持下繪制1：5000比例尺數(shù)字線劃圖，然后使用CORS-RTK補(bǔ)測高程點(diǎn)并對線劃圖的精度進(jìn)行檢查、CORS-RTK結(jié)合測深儀測量水深。結(jié)果表明，該方法科學(xué)合理，成圖精度可以滿足1:5000比例尺地形圖的要求。

河道測量3S精度測深儀

1　引言

河道地形測量主要包括岸上地形測量和水深測量兩部分內(nèi)容。岸上地形測量一般使用CORS-RTK結(jié)合全站儀采用數(shù)字化測圖的方法測量，即滿足GNSS測量要求的區(qū)域，直接使用CORS-RTK進(jìn)行碎部測量，不能滿足測量要求的區(qū)域，采用CORS-RTK布設(shè)圖根控制點(diǎn)，使用全站儀進(jìn)行碎部測量；水深采用CORS-RTK結(jié)合測深儀的方法進(jìn)行測量。

某河道測量項(xiàng)目，測區(qū)長約50km，寬約300m，地形復(fù)雜，成圖比例尺1:5000，時(shí)間緊，任務(wù)重，采用傳統(tǒng)的方法難以按時(shí)完成測量任務(wù)。經(jīng)項(xiàng)目組討論分析，決定綜合運(yùn)用3S技術(shù)進(jìn)行1:5000比例尺地形圖繪制。

2　基于3　S技術(shù)的河道測量

2.1測量工作流程

以多光譜分辨率1.65m、全色分辨率0.1m的Geoeye-1遙感影像為基礎(chǔ)，制作測區(qū)的數(shù)字線劃圖（DLG），采用CORS-RTK補(bǔ)測高程，并對DLG進(jìn)行補(bǔ)測和精度檢查；同時(shí)采用CORS-RTK與測深儀結(jié)合的方法得到水深數(shù)據(jù)，從而完成1:5000比例尺地形圖。

2.2基于Geoeye-1遙感影像的DLG制作

2.2.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

主要做好以下數(shù)據(jù)準(zhǔn)備：Geoeye-1遙感影像數(shù)據(jù)、控制點(diǎn)數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)。

2.2.2幾何正射校正

利用隨圖提供的RPC數(shù)據(jù)，配合控制點(diǎn)與數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)對單景基本和標(biāo)準(zhǔn)圖像做正射糾正。以像控點(diǎn)數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，在影像圖上找出相匹配的明顯地物作為地面控制點(diǎn)。在進(jìn)行正射校正時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行全色波段數(shù)據(jù)校正，然后以校正好的全色波段數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)進(jìn)行多光譜數(shù)據(jù)校正。地面控制點(diǎn)應(yīng)分布均勻，影像的邊緣部分布要有控制點(diǎn)分布，同時(shí)在不同的高程范圍最好都有控制點(diǎn)。

2.2.3糾正精度

模型計(jì)算后，點(diǎn)位中誤差應(yīng)控制在2個(gè)像素之內(nèi)，部分地區(qū)的限差應(yīng)在1m之內(nèi)。若檢查的精度超限，則需重新回到糾正模型下，在有針對性的采集多個(gè)控制點(diǎn)再進(jìn)行正射糾正?？傮w的糾正精度應(yīng)滿足更新1：5000的地:形圖。

2.2.4圖像增強(qiáng)和影像融合

如果影像存在薄霧，需要對圖像進(jìn)行增強(qiáng)處理。對于高空間分辨率全色波段數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)融合是必不可少的。融合后的數(shù)據(jù)既具有全色波段的高空間分辨率又擁有多光譜數(shù)據(jù)的光譜分辨率。

2.2.5數(shù)字線劃圖的制作

根據(jù)地形圖測量的要求，對居民地、水系設(shè)施、交通設(shè)施、獨(dú)立地物、管線設(shè)施、地貌土質(zhì)、植被等數(shù)據(jù)按照國家基本比例尺地形圖圖式及遙感影像平面圖制作規(guī)范的要求，利用GeoWay軟件直接在糾正后的衛(wèi)星遙感影像上，辨別地物的輪廓特征，然后按點(diǎn)、線、面矢量化，轉(zhuǎn)出后利用ArcGIS軟件進(jìn)行拓?fù)錁?gòu)建、投影轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等工作。

2.3CORS-RTK高程點(diǎn)測量及精度檢核

測量前，首先求取坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)。轉(zhuǎn)換參數(shù)精度滿足要求后，按照大比例尺地形圖測量要求使用CORS-RTK進(jìn)行高程點(diǎn)數(shù)據(jù)采集。同時(shí)以DLG數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行野外調(diào)繪，判讀DLG數(shù)據(jù)是否有遺漏及錯(cuò)誤。同時(shí)選擇明顯地物點(diǎn)測量，驗(yàn)證DLG數(shù)據(jù)的精度。由于CORS-RTK單人單機(jī)即可測量，取得固定解后測量每點(diǎn)只需幾秒鐘，測量效率高、儀器使用效率高，節(jié)省了工作時(shí)間和經(jīng)費(fèi)。

經(jīng)過CORS-RTK精度檢核，采用Geoeye-1遙感影像制作的DLG數(shù)據(jù)可以滿足1:5000比例尺地形圖的平面精度要求。

2.4水深測量

目前水下地形測量多采用RTK與測深儀相結(jié)合的方法。即使用測深儀測量水深時(shí)同時(shí)使用CORS-RTK測量該點(diǎn)的平面坐標(biāo)，組合后得到水深點(diǎn)的三維坐標(biāo)。假設(shè)聲波在水中的傳播速度為V，聲波信號(hào)經(jīng)探頭發(fā)射到水底，并由水底反射回到探頭被接收，測得聲波信號(hào)往返行程時(shí)為t，則換能器至水底的深度Z=Vt/2。

水下地形測量外業(yè)數(shù)據(jù)采集前需要按照相關(guān)規(guī)范的要求進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)精度檢核、吃水校正及水深比測，各項(xiàng)數(shù)據(jù)無誤后方可開始測量工作。安置好基準(zhǔn)站并調(diào)試無誤后，將將GNSS流動(dòng)站安置在換能器連接桿頂端，要求GNSS信號(hào)無遮擋，通過數(shù)據(jù)線與測深儀、電腦相連。根據(jù)水面高度、吃水深度、水深及平面位置即可確定水深點(diǎn)的高程，再根據(jù)同一時(shí)間CORS-RTK測量得到的平面坐標(biāo)，從而得到水深點(diǎn)的三維坐標(biāo)，完成水下地形測量工作。

對于部分GNSS信號(hào)受到遮擋的水域，以CORS-RTK圖根點(diǎn)為起算點(diǎn)，采用全站儀結(jié)合測深桿（繩）的方法進(jìn)行水深測量。選擇微風(fēng)或無風(fēng)天氣測量，測量時(shí)，尤其要注意測深桿（繩）是否豎直，保證測量成果的正確性。

3　結(jié)論

在某河道地形測量項(xiàng)目中，采用現(xiàn)勢性較強(qiáng)的Geoeye-1遙感影像，在GIS軟件的支持下繪制數(shù)字線劃圖，然后使用CORS-RTK補(bǔ)測高程點(diǎn)并對線劃圖的精度進(jìn)行檢查、CORS-RTK結(jié)合測深儀測量水深，從而得到1：5000比例尺地形圖。該方法效率較高，且精度可以滿足要求。

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P2[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-2-284-1