PDS2000和ARCGIS在大浪淀水庫測量數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用

□李曉亮

PDS2000和ARCGIS在大浪淀水庫測量數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用

□李曉亮

介紹應(yīng)用PDS2000軟件和ARCGIS軟件對大浪淀水庫進(jìn)行數(shù)據(jù)測量、生成模型、插補(bǔ)數(shù)據(jù)，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)算水位面積庫容曲線的方法，對減少人工繁瑣輸入、提高庫容曲線精確度和數(shù)據(jù)處理自動(dòng)化具有借鑒作用。

大浪淀水庫；PDS2000；ARCGIS；數(shù)據(jù)處理

大浪淀水庫位于滄州市南皮縣大浪淀鄉(xiāng)境內(nèi)，1997年建成，屬于大（Ⅱ）型水庫，總庫容1.003億m3，總投資2.8億元，水庫周圍堤壩總長16.8km，堤頂高程為14m，是滄州市重要的飲用水源。

2013年9月，河北省水文水資源勘測局對大浪淀水庫水下和岸上部分進(jìn)行了詳細(xì)的測量。岸上部分用不低于1:2000地形圖規(guī)范的要求進(jìn)行施測，使用儀器為中海達(dá)GNSS,工作模式為實(shí)時(shí)差分動(dòng)態(tài)測量模式。水下部分分為兩個(gè)部分施測，水深超過2m部分采用Reson多波束測深系統(tǒng)進(jìn)行測量，水深低于2m部分采用中海達(dá)HD370單頻測深系統(tǒng)施測。

1.PDS2000數(shù)據(jù)處理

PDS2000是RENSON多波束測深系統(tǒng)自帶的應(yīng)用軟件包，它可以將初步測量數(shù)據(jù)進(jìn)行修正并建立網(wǎng)格GRID模型，并可進(jìn)行刪除、編輯、插補(bǔ)、計(jì)算等操作，模型數(shù)據(jù)還能以不同的格式導(dǎo)出，以便用于其他軟件進(jìn)行處理。

1.1 數(shù)據(jù)導(dǎo)入

打開PDS2000軟件之前首先將原始文件PDS（包括工程文件）從測量船電腦復(fù)制下來粘貼至數(shù)據(jù)處理電腦相同路徑下。在軟件的潮汐水位改正功能選項(xiàng)中輸入測量時(shí)的水位變化過程，軟件可自動(dòng)根據(jù)水位變化將測量原始水深數(shù)據(jù)（x，y，d）轉(zhuǎn)換為高程數(shù)據(jù)（x，y，h），利用轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)建立單元大小為1m的GRID模型。

1.2 數(shù)據(jù)插補(bǔ)

測量時(shí)航線按南北方向布設(shè)，地形變化較大區(qū)域航線間距20m，平坦區(qū)域航線間隔50m，航線之間空白采用數(shù)據(jù)插補(bǔ)工具補(bǔ)全數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)插補(bǔ)工具有3種形式：矩形插補(bǔ)、圓形插補(bǔ)和沿航線插補(bǔ)，此次插補(bǔ)采用圓形插補(bǔ)方式。

1.3 數(shù)據(jù)導(dǎo)出

PDS2000可將GRID模型數(shù)據(jù)自定義單元大小進(jìn)行重新采樣生成新模型，單元大小決定了數(shù)據(jù)精度，該軟件可將模型數(shù)據(jù)進(jìn)行多種格式的導(dǎo)出，為了保證測量精度不被降低，此次導(dǎo)出單元大小為1m的ASCII碼文件。

2.ARCGIS 數(shù)據(jù)處理

ARCGIS又稱地理信息系統(tǒng)具有3大桌面組件：ARCMAP、ARCCATALOG和ARCTOOLBOX。ARCMAP是一個(gè)復(fù)雜的專業(yè)制圖和編輯系統(tǒng)，可以錄入數(shù)據(jù)、編輯數(shù)據(jù)，并可對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，由數(shù)據(jù)生成圖層，還能將多個(gè)圖層源數(shù)據(jù)鏈接并導(dǎo)出，提供多方法與地圖交互操作。

2.1 數(shù)據(jù)導(dǎo)入

打開ARCMAP選擇文件菜單里面的添加xy數(shù)據(jù)功能，將PDS2000導(dǎo)出的ASCII碼文件導(dǎo)入，添加數(shù)據(jù)窗口xyz字段要選擇ASCII文件里坐標(biāo)數(shù)據(jù)所對應(yīng)的列，坐標(biāo)系選取投影坐標(biāo)系中的高斯投影，中央子午線選擇當(dāng)?shù)氐慕?jīng)度，導(dǎo)入后數(shù)據(jù)以網(wǎng)格高程點(diǎn)顯示。

2.2 建立模型

利用ARCTOOLBOX中的3D擴(kuò)展模塊中的創(chuàng)建TIN選項(xiàng)，軟件會(huì)將所有高程點(diǎn)進(jìn)行分析計(jì)算并創(chuàng)建TIN模型。模型建立后進(jìn)行篩選數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換為柵格數(shù)據(jù)集，像素大小可自定義設(shè)置，此次設(shè)置為1m，柵格數(shù)據(jù)集的符號(hào)系統(tǒng)可將數(shù)據(jù)集不同高程以不同的顏色表示，制作為彩色效果圖。

2.3 水位庫容關(guān)系分析計(jì)算

Arctoolbox中的3D分析工具中，功能表面中的表面體積工具選項(xiàng)，可以實(shí)現(xiàn)對柵格數(shù)據(jù)集表面積和體積進(jìn)行分析計(jì)算。輸入柵格數(shù)據(jù)、參考平面及相應(yīng)水位即可計(jì)算出所對應(yīng)的表面積和庫容，并可保存在txt文件中。

2.4 利用ARCGIS模型構(gòu)建器來實(shí)現(xiàn)水位庫容關(guān)系的自動(dòng)計(jì)算

模型構(gòu)建器是ARCGIS的一個(gè)應(yīng)用程序，他可以用來創(chuàng)建、編輯多個(gè)數(shù)據(jù)模型，并可以使各個(gè)數(shù)據(jù)之間進(jìn)行分析和計(jì)算。模型構(gòu)建器主要由工具、變量和連接符構(gòu)成。

將需要計(jì)算的水位輸入至模型計(jì)算器的表格當(dāng)中，第一列輸入序號(hào)，第二列輸入需要計(jì)算的水位值（此次水位間隔1cm）。插入迭代器行選擇工具，迭代器會(huì)有兩個(gè)計(jì)算結(jié)果，一個(gè)為選擇的值，另一個(gè)為迭代計(jì)算的最大次數(shù)。添加獲取字段值工具，該工具可將獲取的水位值通過表面體積工具計(jì)算出相應(yīng)的表面積和體積并保存在一個(gè)txt文件中，第一計(jì)算回合完畢。迭代器行選擇工具會(huì)從原始表中的第二列中讀取水位并計(jì)算水位相應(yīng)的表面積和體積，直到循環(huán)計(jì)算至原始表格中的最大列數(shù)為止并生成多個(gè)水位面積庫容關(guān)系的txt文件，利用極速txt文本合并器將所有txt文本合并至一個(gè)文件中，用excel打開，刪除無效列，只剩下水位-庫容兩列，從而得出水位庫容關(guān)系表。

3.結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，現(xiàn)代測繪已和傳統(tǒng)測繪大不相同。利用先進(jìn)的多波速測深技術(shù)可測量海量數(shù)據(jù)，通過PSD2000處理后可以獲得水庫精密模型。模型導(dǎo)入至ARCGIS后可以進(jìn)行地形分析、各種斷面圖、效果圖的制作，并可計(jì)算水位面積庫容關(guān)系。利用ARCGIS模型構(gòu)建器建立水位面積庫容自動(dòng)計(jì)算模型，依托此模型，可實(shí)現(xiàn)水位每cm變化的自動(dòng)計(jì)算，這對減少人工繁瑣輸入、提高庫容曲線精確度和數(shù)據(jù)處理自動(dòng)化發(fā)展均有重要意義?！?/p>

2017-03-13

李曉亮，男，漢族，邢臺(tái)水文水資源勘測局，工程師。