水庫測繪中新技術(shù)的應(yīng)用分析與探討

武榮榮

摘要：隨著時代的發(fā)展與科技的進(jìn)步，新技術(shù)在水庫測繪中的應(yīng)用越來越廣泛，不僅降低了測繪工作人員的勞動強(qiáng)度，提高了工作效率，縮短了作業(yè)時間，而且測繪的精度也有較大的提高。測繪成果的快速提供，有助于降低工程造價成本，增強(qiáng)社會與經(jīng)濟(jì)效益。跟蹤測繪新技術(shù)，加強(qiáng)測繪新技術(shù)在水庫測繪中的應(yīng)用，將更好的服務(wù)水利水電開發(fā)建設(shè)使用。

關(guān)鍵詞：水陸一體化測繪;無人測量船;北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng);機(jī)載激光測深

1關(guān)于水庫測繪新技術(shù)的概述

1.1原有水庫測繪技術(shù)

科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，水庫測繪加入了新技術(shù)和設(shè)備，之前常用的測繪裝備主要有全站儀、水準(zhǔn)儀、單波束測深儀以及GPS-RTK等。傳統(tǒng)的測繪技術(shù)外業(yè)工作量大、勞動強(qiáng)度高、成圖時間較長，給水庫的測繪工作帶來了較大的麻煩。隨著水陸一體化測繪、無人測量船、北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)以及機(jī)載激光測深技術(shù)的發(fā)展，提高了測繪的效率和精度，勞動強(qiáng)度有所降低，也提升水庫測繪的質(zhì)量。

1.2水庫測繪新技術(shù)

測繪技術(shù)的發(fā)展，新的技術(shù)加入到了水庫測繪當(dāng)中，水庫測繪新技術(shù)的內(nèi)容主要包括水陸一體化測繪、無人測量船、北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)以及機(jī)載激光測深等。其中水陸一體化測繪可同時獲取陸地和水下的地形。無人測量船吃水小，使用靈活，操作簡單，在淺水區(qū)域優(yōu)勢明顯。北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)的使用，結(jié)束了我國長期以來依賴國外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的歷史[1]，隨著“北斗”系統(tǒng)的不斷完善，今后還將提供厘米級的服務(wù)。機(jī)載激光測深技術(shù)的發(fā)展，對于水庫測繪及相關(guān)研究的開展具有重要意義。

2測繪新技術(shù)在水庫測繪中應(yīng)用的研究

2.1水陸一體化測繪技術(shù)

常規(guī)的水庫測繪一般采用陸地和水域分開測繪。陸地一般采用GPS-RTK和全站儀測繪，精度較高，但效率偏低;水下采用船載測深儀進(jìn)行測繪，再進(jìn)行陸地和水域地形圖的拼接，完成測繪工作。隨著激光三維掃描儀的出現(xiàn)和運(yùn)用，提供了水陸一體化無縫測量的方式，通過船載方式，搭載多波束測深儀、GNSS接收機(jī)、姿態(tài)傳感器和激光三維掃描儀等設(shè)備，充分利用載體的機(jī)動性能，實(shí)現(xiàn)走到哪測到哪，同時實(shí)現(xiàn)了水下和陸地的地形測繪，在一定的時間可以生成高精度的點(diǎn)云數(shù)據(jù)、DLG數(shù)據(jù)，成果豐富。

目前水陸一體化測繪技術(shù)優(yōu)勢明顯，適用一定的范圍，同時也存在著一些限制條件和不足之處。系統(tǒng)由多波束測深儀、姿態(tài)儀、GPS和三維激光掃描儀等組成，可同時采集地上水下高密度的三維空間數(shù)據(jù)，測量船行動較靈活，視角開闊，對于水庫和河道地形測繪，優(yōu)勢明顯，快速采集遠(yuǎn)處目標(biāo)數(shù)據(jù)的同時，可保障作業(yè)安全。限制條件和不足之處，設(shè)備投入較高，需要有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員來操作完成，儀器安裝調(diào)試要求較高，需要有一定的經(jīng)驗(yàn)。在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時，建筑物、植被覆蓋區(qū)的地形地物等處容易被遮擋。多波束的測量覆蓋范圍受水深和儀器測量開角影響較大，淺水區(qū)作業(yè)效率較低，在水邊線附近區(qū)域，船只難以靠近，易產(chǎn)生盲區(qū)。水淺區(qū)域可使用GPS-RTK進(jìn)行補(bǔ)測，對于陸地測量盲區(qū)，可使用GPS-RTK、全站儀或地面三維激光掃描等技術(shù)手段補(bǔ)測。

2.2無人測量船

在水下地形測量過程中，淺水區(qū)域是測量難點(diǎn)，人工涉水使用GPS-RTK測量，有一定的風(fēng)險，可能會造成人身意外傷害或儀器受潮進(jìn)水;采用船只搭載測深儀測量，受船只吃水和測量盲區(qū)的影響，數(shù)據(jù)獲取較困難，難以達(dá)到水域測量全覆蓋。智能化無人測量船，在水下測量方面優(yōu)勢明顯，安全性較高、水深精度也較高。無人船適應(yīng)河流、湖泊、水庫等多種水域作業(yè)，體積小、重量輕、吃水淺、易控制，搭載單波束或多波束測深儀，可提前布置測線采用自主導(dǎo)航，在復(fù)雜地區(qū)可以通過手動操作完成測量任務(wù)，安全性較高。

無人測量船和人工測量及傳統(tǒng)船只搭載測深儀相比，具有安全、高效、便捷，覆蓋面較好。采用無驗(yàn)水位，利用河北CORS系統(tǒng)進(jìn)行水下地形測量方法，平面和高程精度高，可以獲得高精度的數(shù)據(jù)，在水庫測繪時，相比傳統(tǒng)的驗(yàn)水位模式精度提高。無人船重量輕，吃水淺，采用無驗(yàn)潮模式，可不考慮動吃水與靜吃水差值的影響。無人船精度較高，但仍然有一些需要改進(jìn)的地方：

（1）無人測量船在養(yǎng)殖、水草較多等區(qū)域，推進(jìn)器抗纏繞能力較差，可進(jìn)行改進(jìn)，提高躲避和抗纏繞能力。

（2）一般在天氣和水況較好的情況下進(jìn)行外業(yè)測量，抗風(fēng)浪能力有待提高，可考慮采用三體船的方式進(jìn)行。

2.3北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)

北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)不僅具有定位與導(dǎo)航、授時功能，還具備獨(dú)特的短報文通信功能[2]，是獨(dú)立自主、開放兼容、技術(shù)先進(jìn)、穩(wěn)定可靠覆蓋全球的導(dǎo)航系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)全天候快速定位，2020年組網(wǎng)完成以后，面向全球服務(wù)，實(shí)現(xiàn)我國衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用的歷史性跨越。隨著北斗導(dǎo)航系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，越來越多的設(shè)備支持北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)，其技術(shù)研發(fā)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定等還在探索當(dāng)中，隨著時間的推移，發(fā)展會越來越好。在水庫測繪中，加入北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)，定位的精度會越來越高，測量的盲區(qū)也會減少，在一些偏遠(yuǎn)的水庫測繪中，短報文通信功能作用也很明顯。

2.4機(jī)載激光測深

機(jī)載激光測深技術(shù)屬于主動測深系統(tǒng)，采用掃描測量方式從空中發(fā)射激光來探測水深，具有覆蓋范圍廣、作業(yè)周期短、測量點(diǎn)云密、點(diǎn)云精度高、低消耗、高機(jī)動性等特點(diǎn)[3]。在進(jìn)行測量作業(yè)時，發(fā)射紅外光和藍(lán)綠光兩種光，其中紅外波段不易穿透水體，探測到水面后就進(jìn)行回波，而藍(lán)綠光穿透水體時的衰減最小，穿透性強(qiáng)且方向性好，故藍(lán)綠波段可探測到水底，反射后被傳感器接收。機(jī)載激光水深測量技術(shù)作為一種新型的測深技術(shù)，與傳統(tǒng)的聲吶、遙感等水深探測技術(shù)相比，水深點(diǎn)的密度更高，水下地物的探測能力更強(qiáng)。未來，機(jī)載激光測深系統(tǒng)會向小型化、低成本化、安裝方便、探測能力提升、水深數(shù)據(jù)處理速度提升等方向發(fā)展，提高探測深度和在渾濁水域的探測能力。

3結(jié)語

水陸一體化測繪、無人測量船、北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)以及機(jī)載激光測深等技術(shù)在水庫測繪中的使用，提高了測繪成果質(zhì)量，降低了測繪人員的勞動強(qiáng)度，縮短了測繪工期。測繪成果的快速提供，有助于降低工程造價成本，增強(qiáng)社會與經(jīng)濟(jì)效益。跟蹤測繪新技術(shù)，加強(qiáng)測繪新技術(shù)在水庫測繪中的應(yīng)用，將更好的服務(wù)水利水電開發(fā)建設(shè)使用。

參考文獻(xiàn)：

[1]李陽，董濤.“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的概述與應(yīng)用[J].國防科技，2018（3）：74-80.

[2]唐金元，于潞，王思臣.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀分析[J].全球定位系統(tǒng)，2012（12）：26-30.

[3]時振偉，陽凡林，劉翔，等.用簡述機(jī)載激光測深系統(tǒng)及其在海底底質(zhì)分類中的應(yīng)用[J].中國水運(yùn)，2013，13（10）：292-295.

（作者單位：河北省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院）