水利工程建設(shè)中數(shù)字測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用分析

程宇

摘 要：水利工程測(cè)量在不同階段包括多方面的內(nèi)容，測(cè)繪是其中重要一項(xiàng)，在其實(shí)施過(guò)程中，數(shù)字測(cè)繪技術(shù)具有傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)無(wú)法比擬的優(yōu)越性，其自動(dòng)化程度高，快捷、高效，所采集的地理信息豐富。隨著現(xiàn)代地理信息技術(shù)的飛速發(fā)展，水利工程建設(shè)中數(shù)字測(cè)繪技術(shù)日新月異，密切關(guān)注其發(fā)展并及時(shí)加以分析應(yīng)用是當(dāng)前水利工程建設(shè)迫切需要的。

關(guān)鍵詞：水利工程；數(shù)字測(cè)繪技術(shù)；應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TV221 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）04-0110-01

1 水利工程測(cè)繪中數(shù)字測(cè)量技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

數(shù)字測(cè)繪技術(shù)是隨著3S技術(shù)和計(jì)算機(jī)等技術(shù)發(fā)展而新興起的，其優(yōu)勢(shì)具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.1 精確性高

數(shù)字測(cè)繪技術(shù)，改變了傳統(tǒng)以人力測(cè)繪為主的模式，減少了測(cè)繪環(huán)節(jié)，精度及可靠性有了質(zhì)的提高。采用數(shù)字測(cè)繪技術(shù)進(jìn)行野外作業(yè)時(shí)，可以保證數(shù)據(jù)采集質(zhì)量的均衡、持續(xù)、穩(wěn)定，避免出現(xiàn)各種人為造成的誤差。各種測(cè)量數(shù)據(jù)采集完成后自動(dòng)存儲(chǔ)、計(jì)算，從而提高了工作效率，保證了測(cè)量精度。

1.2 自動(dòng)化程度高

數(shù)字測(cè)繪技術(shù)依托信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)，它減少了傳統(tǒng)測(cè)量的環(huán)節(jié)，節(jié)省了人力，克服了很多傳統(tǒng)測(cè)量的局限，效率大幅提高。借助數(shù)字測(cè)量技術(shù)中的專(zhuān)業(yè)計(jì)算機(jī)軟件，可以實(shí)現(xiàn)各種測(cè)量數(shù)據(jù)的計(jì)算和繪圖。從而保證數(shù)字測(cè)繪成果的精確性和自動(dòng)化。與傳統(tǒng)意義上的測(cè)量技術(shù)相比，數(shù)字測(cè)量技術(shù)所測(cè)繪的地形圖信息豐富，而且精準(zhǔn)度高，能夠明確標(biāo)注出三維坐標(biāo)位置，從而顯示豐富的地圖信息，便于設(shè)計(jì)、施工、計(jì)量等各環(huán)節(jié)使用。數(shù)字技術(shù)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用，使得地圖屬性信息得以強(qiáng)化，可以實(shí)現(xiàn)水利工程測(cè)量的便利化，同時(shí)，數(shù)字測(cè)量可以更加方便的存儲(chǔ)信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的保管和存放，避免數(shù)字產(chǎn)品信息因變形而導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的情況發(fā)生，避免出現(xiàn)重復(fù)測(cè)量現(xiàn)象。數(shù)字測(cè)量這種高效測(cè)量技術(shù)，可以隨時(shí)處理數(shù)據(jù)信息，從而滿足不同工程的實(shí)際需求。

1.3 更具直觀化

水利工程測(cè)繪中數(shù)字測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用，使得測(cè)量結(jié)構(gòu)更加直觀、準(zhǔn)確。同時(shí)，使用數(shù)字測(cè)量技術(shù)可以采集存儲(chǔ)巨量地理信息數(shù)據(jù)，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)的數(shù)字化處理軟件對(duì)水利工程地貌進(jìn)行測(cè)量，進(jìn)而生成三維測(cè)量模型，使地形更加直觀的展示在人們面前，從而方便各種計(jì)算和使用。

2 水利工程數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)類(lèi)型及設(shè)備

目前應(yīng)用相對(duì)廣泛的水利工程數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)，很大程度上是在GPS、RS、GIS的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)和完成的，結(jié)合相應(yīng)的測(cè)繪設(shè)備、軟件就能實(shí)現(xiàn)各種測(cè)量目標(biāo)。以下就數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)類(lèi)型及設(shè)備，從原圖數(shù)字化和數(shù)字化測(cè)量?jī)煞矫娣治觥?/p>

2.1 水利工程測(cè)繪中常用的數(shù)字測(cè)量技術(shù)

（1）原圖數(shù)字化處理技術(shù)：原圖數(shù)字化處理技術(shù)顧名思義就是對(duì)原有的傳統(tǒng)地形圖片利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行數(shù)字化處理，將原始地形圖片按照一定的程序錄入系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)換成新的數(shù)字地圖，使用這種技術(shù)進(jìn)行數(shù)字化處理，方便快捷，節(jié)約資金，對(duì)技術(shù)要求低，且生成的數(shù)字地圖保真性很高。（2）數(shù)字化成圖技術(shù)：數(shù)字化成圖技術(shù)分為內(nèi)外業(yè)一體化和電子平板兩種技術(shù)，數(shù)字化成圖技術(shù)節(jié)省了大量的人力資源，因借助計(jì)算機(jī)技術(shù)所以效率很高，易于修改，便于存檔。與傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)需要借助大量人力進(jìn)行地形圖測(cè)繪來(lái)說(shuō)，數(shù)字化成圖技術(shù)優(yōu)勢(shì)巨大。（3）數(shù)字化數(shù)據(jù)采集技術(shù)：運(yùn)用該技術(shù)可極大提高水利工程中縱橫斷測(cè)量、水下地形測(cè)量、變形監(jiān)測(cè)等測(cè)量工作的效率。

2.2 水利工程測(cè)繪中常用的數(shù)字測(cè)量相關(guān)設(shè)備

（1）原圖數(shù)字化相關(guān)設(shè)備：原圖數(shù)字化實(shí)際上就是將原圖進(jìn)行數(shù)字化的處理。對(duì)歷史上存量的大比例地形圖進(jìn)行數(shù)字化是近年攻克的難題，它的實(shí)現(xiàn)節(jié)約了大量人力物力及時(shí)間成本，其意義重大。其主要設(shè)備有：1）高清掃描儀。2）矢量化軟件。3）地形圖編輯軟件。（2）數(shù)字化測(cè)量設(shè)備概述：水利工程建設(shè)往往是在山區(qū)、河道、水上或者自然地理環(huán)境具有危險(xiǎn)因素（不確定性因素）的地區(qū)，要獲得比較精準(zhǔn)的地理信息數(shù)據(jù)和地形圖使用傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)不僅投入大、精度也很難保證。例如通視問(wèn)題、水下地形測(cè)量問(wèn)題、地形點(diǎn)采集到位問(wèn)題等很難解決。采用數(shù)字化測(cè)繪后，借助GPS技術(shù)衍生下的CORS、RTK、GPS-RTK數(shù)據(jù)鏈鏈接測(cè)深儀等新技術(shù)和設(shè)備以上問(wèn)題可迎刃而解。（3）三維激光掃描技設(shè)備概述：三維激光掃描技術(shù)是近幾年新興的一種測(cè)繪技術(shù)，被稱(chēng)為“實(shí)景復(fù)制技術(shù)”。該技術(shù)可以直接從地形實(shí)物中進(jìn)行快速的逆向三維數(shù)據(jù)采集和模型重構(gòu)，而且采集的云數(shù)據(jù)每個(gè)點(diǎn)都具有三維坐標(biāo)。由于其具有掃描對(duì)象表面高精度云坐標(biāo)數(shù)據(jù)，從而使后期生成的地形圖真實(shí)可靠。該技術(shù)目前代表為Riegl LPM321。

3 水利工程測(cè)繪中數(shù)字測(cè)量技術(shù)應(yīng)用分析

3.1 原圖數(shù)字化處理技術(shù)在水利工程建設(shè)中的應(yīng)用

原圖數(shù)字化處理技術(shù)是對(duì)之前具備條件的存量原始地形圖借助計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行數(shù)字化處理，將原始地圖圖片按照一定的程序錄入系統(tǒng)中，經(jīng)軟件處理后，生成新的數(shù)字地圖。其操作步驟為：（1）用高清掃描儀對(duì)圖紙進(jìn)行掃描。（2）用掃描矢量化軟件對(duì)掃描好的圖片進(jìn)行矢量化處理。（3）對(duì)矢量化后的地形圖進(jìn)行編輯。（4）對(duì)數(shù)字化后的地形圖進(jìn)行修測(cè)完圖。

借助計(jì)算機(jī)繪圖儀和數(shù)字處理軟件對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化的處理，短時(shí)間即可得到比較精確的數(shù)字測(cè)量成果，從而大大提高水利工程測(cè)量的效率并可節(jié)約成本。但是，需要注意的是，對(duì)原始地圖進(jìn)行數(shù)字化處理后，由于存在地形的變化和原圖精度誤差等原因，必須根據(jù)設(shè)計(jì)要求和實(shí)際情況進(jìn)行一定的補(bǔ)測(cè)和修測(cè)。

3.2 數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)在水利工程建設(shè)中的應(yīng)用

數(shù)字測(cè)繪各項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到水利工程建設(shè)中后，大大提高了水利工程測(cè)量的精度和效率，極大的降低了成本。其自動(dòng)化程度高、圖形信息豐富、易于修改、便于存檔。與傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)相比，取得了質(zhì)的飛躍。雖然數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)優(yōu)勢(shì)不言而喻，但由于其具有內(nèi)外業(yè)一體化的特點(diǎn)，對(duì)測(cè)量人員綜合素質(zhì)也提出了更高要求。需要在實(shí)踐中不斷地學(xué)習(xí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化數(shù)字化成圖技術(shù)。

4 水利工程測(cè)量中數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例

就水利工程建設(shè)中數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的具體應(yīng)用，以具有代表性的永定河治理工程（河北省工程部分）為例分析其優(yōu)勢(shì)。

永定河治理工程（河北省工程部分）設(shè)計(jì)建設(shè)內(nèi)容包括：右堤堤頂搶險(xiǎn)道路24.5km；4道小埝加固31.6km；堤頂硬化123km。分布于泛區(qū)各處的險(xiǎn)工加固7處；穿堤建筑物10座；分洪口門(mén)5處等。上述建設(shè)內(nèi)容呈點(diǎn)、線狀分布在永定河泛區(qū)368.9km2廣闊范圍內(nèi)。由于工程分布零散，測(cè)繪工作量巨大，如不科學(xué)組織并采用先進(jìn)的數(shù)字測(cè)繪技術(shù)不僅無(wú)法滿足建設(shè)需要，還要造成較大人力、物力浪費(fèi)。

某測(cè)繪單位采用數(shù)字測(cè)繪新技術(shù)，根據(jù)工程特點(diǎn)制定了合理的測(cè)繪方案。主要為：（1）收集施工范圍內(nèi)現(xiàn)存各種可靠的測(cè)繪成果資料；（2）建立GPS控制網(wǎng)對(duì)測(cè)區(qū)進(jìn)行首級(jí)控制。（3）對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行踏勘并與存量地形資料比對(duì)，針對(duì)地形變化較小，且存有滿足要求的紙質(zhì)地形圖圖片資料的測(cè)段，采用原圖數(shù)字化處理技術(shù)矢量化后進(jìn)行修測(cè)、補(bǔ)測(cè)、校核，最終生成滿足精度的數(shù)字地形圖。（4）采用GPS-RTK數(shù)據(jù)鏈鏈接測(cè)深儀對(duì)水面下的地形進(jìn)行數(shù)據(jù)采集生成水下斷面圖，解決了水下地形測(cè)量的難題。（5）采用CORS-RTK技術(shù)進(jìn)行大比例尺地形圖測(cè)繪和縱橫斷面測(cè)量。其優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在測(cè)量區(qū)域半徑大；移動(dòng)站初始化時(shí)間短、效率高。數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)是采用公眾移動(dòng)通訊網(wǎng)（CSM GPRS CDMA等），信號(hào)不受附近參考站的影響。CORS作為高精度的作業(yè)方式，在得到實(shí)時(shí)解的情況下平面和高程均能達(dá)到2cm的精度。（6）利用先進(jìn)的繪圖軟件對(duì)外業(yè)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行繪圖處理，自動(dòng)生成數(shù)字地圖和縱橫斷面圖。

在時(shí)間緊任務(wù)重的情況下，測(cè)繪單位率先在本地區(qū)推廣應(yīng)用先進(jìn)測(cè)量技術(shù)，及時(shí)提供了高精度的測(cè)繪成果，創(chuàng)造了較高的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，受到用戶(hù)的一致好評(píng)。

5 結(jié)語(yǔ)

測(cè)繪工作是水利工程建設(shè)的基礎(chǔ)。只有及時(shí)掌握運(yùn)用好測(cè)繪新技術(shù)，才能更好地滿足工程設(shè)計(jì)、施工的需要。隨著科技飛速發(fā)展，三維激光掃描、網(wǎng)絡(luò)CORS、無(wú)人機(jī)航測(cè)等數(shù)字化技術(shù)逐步走向基層。只要我們密切關(guān)注、積極掌握、大力推廣好數(shù)字測(cè)繪新技術(shù)，測(cè)繪工作將會(huì)變得更加輕松、簡(jiǎn)單、高效。

參考文獻(xiàn)

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