現(xiàn)代3S技術(shù)在水利工程測量中的應(yīng)用探討

張濤

摘 要：現(xiàn)代3S技術(shù)主要由地理信息系統(tǒng)、遙感系統(tǒng)以及全球定位系統(tǒng)組建而成。充分結(jié)合了計(jì)算機(jī)、導(dǎo)航、衛(wèi)星、傳感器以及空間等各種技術(shù)，屬于一種高端測量技術(shù)，應(yīng)用價值相對較高，可為工程提供精準(zhǔn)、有效的測量數(shù)據(jù)作為支持。鑒于此，本文將針對水利工程測量中現(xiàn)代3S技術(shù)的具體應(yīng)用展開探討，僅供參考。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代3S技術(shù);水利工程測量;應(yīng)用

中圖分類號：TV82? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2022）01-0087-03

0 引言

在信息技術(shù)不發(fā)達(dá)的年代，水利工程的前期施工測量都是靠人工親自進(jìn)行測量，由于水利施工現(xiàn)場水流湍急，一般無法進(jìn)行準(zhǔn)確的測量，大多都只能通過初步判斷后，進(jìn)行粗略的施工，再進(jìn)一步進(jìn)行測量，并再次施工，十分麻煩。隨著現(xiàn)代高科技和技術(shù)人員的不斷努力，方方面面都運(yùn)用到了科技信息化技術(shù)，3S測繪技術(shù)在現(xiàn)代水利工程中起到了重要的作用。

1 水利工程測量中應(yīng)用3S技術(shù)的重要性

第一，測繪準(zhǔn)確率高。工程施工建設(shè)對測繪精準(zhǔn)度的要求一直很高，唯有測繪精準(zhǔn)度滿足施工建設(shè)的要求，才可以為工程順利施工提供有利的條件。為了能夠準(zhǔn)確施工，可以將3S測繪技術(shù)廣泛應(yīng)用在施工建設(shè)中。利用該技術(shù)測量的工程數(shù)據(jù)，不僅可以保證數(shù)據(jù)測量的精準(zhǔn)度，深入分析工程數(shù)據(jù)，而且和人工測繪方法相比，3S測繪技術(shù)可以防止人工測繪產(chǎn)生的誤差，在一定程度上提升了數(shù)據(jù)測繪的準(zhǔn)確度，從而為工程的實(shí)行提供根據(jù)。第二，數(shù)據(jù)保持完整。3S測繪技術(shù)能夠加快工程數(shù)據(jù)存儲工作的完成進(jìn)度，迅速存儲有關(guān)數(shù)據(jù)，和人工存儲方法相比，大幅度提升了數(shù)據(jù)的存儲效率。同時，3S測繪技術(shù)能夠把數(shù)據(jù)存儲應(yīng)用于計(jì)算機(jī)終端中，再借助計(jì)算機(jī)實(shí)施分析和整理數(shù)據(jù)，進(jìn)而使工程測繪速度有了明顯的加快。第三，提升精確度[1]。在工程施工過程中運(yùn)用3S測繪技術(shù)，可以使測繪工程的準(zhǔn)確度得到有效保障。計(jì)算機(jī)技術(shù)與其他新型技術(shù)的整合運(yùn)用，和以往測繪技術(shù)對比，該技術(shù)的使用更為簡單、便捷。近年來隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，將3S測繪技術(shù)應(yīng)用到工程測量的各個環(huán)節(jié)，不僅能夠減少人工失誤，還可以使工程測繪的準(zhǔn)確度得到進(jìn)一步提高。

2? 3S技術(shù)概述

3S技術(shù)由GIS技術(shù)、GPS定位系統(tǒng)、RS技術(shù)組成，三者的結(jié)合很好地改善了水利工程測量的技術(shù)性弱點(diǎn)，且實(shí)現(xiàn)了空間中部分?jǐn)?shù)據(jù)的收集和處理，在世界很多工程中都使用。相比于以往的測繪技術(shù)相比，從人工成本和時間上都得到了大大的縮短，且不受一些惡劣環(huán)境和天氣因素，受到廣泛應(yīng)用。

2.1 地理信息系統(tǒng)簡介

地理信息系統(tǒng)簡稱GIS，顧名思義，其包含了地表上空間中的一些資料信息，下至一些森林江河分布信息，或者某一個地區(qū)的人口建筑分布，上到大氣云層流向變化等。地理信息系統(tǒng)將這些信息進(jìn)行收集儲存，并且經(jīng)過一系列操作將信息傳導(dǎo)到使用者的手中。地理信息系統(tǒng)依靠計(jì)算機(jī)和基礎(chǔ)地理的支持，形成了以地理信息為主的學(xué)科，被廣泛應(yīng)用。而且，經(jīng)過經(jīng)計(jì)算機(jī)的演算技術(shù)，可以進(jìn)行一定范圍內(nèi)的科學(xué)性預(yù)測，現(xiàn)代的很多關(guān)于海平面沉降，冰山融化等都是通過地理信息技術(shù)預(yù)測的。而且通過計(jì)算機(jī)的顯示技術(shù)，將難以理解的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化成通俗易懂的圖像，從而能夠較為直觀的預(yù)測到水利工程的未來變化，改善水利工程施工的效率。

2.2 遙感技術(shù)簡介

遙感技術(shù)簡稱RS技術(shù)，在水利工程測量的3S技術(shù)中承擔(dān)信息數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用載體功能。遙感技術(shù)通過對數(shù)據(jù)信息的采集獲取處理應(yīng)用對相應(yīng)的物體進(jìn)行測量的。其主要原理是通過太陽或其他物體的電磁波對地表物體反射情況不同，而能夠獲取的不同物體的具體信息并通過計(jì)算機(jī)對信息分析處理（如圖1）。而相比與以往的工程測量需要按期進(jìn)行監(jiān)測，遙感技術(shù)可以實(shí)時進(jìn)行分析監(jiān)控，并且具有監(jiān)測，預(yù)警等功能。為后期的水利工程測量和施工提供了充分且具體的數(shù)據(jù)。

2.3全球定位系統(tǒng)簡介

全球定位系統(tǒng)，簡稱GPS，是現(xiàn)代人們的生活最熟悉的應(yīng)用系統(tǒng)之一，也是3S技術(shù)的最重要的部分之一。其原理是借助地球衛(wèi)星對某個位置上的一個點(diǎn)進(jìn)行定位，并明確了其精準(zhǔn)的坐標(biāo)位置（如圖2）。在圍繞地球的24顆衛(wèi)星中，通過不同的排布方式，而實(shí)現(xiàn)每個時刻都可以有四個以上的衛(wèi)星對地區(qū)進(jìn)行全覆蓋，并提供相應(yīng)的位置信息。地面也是由多個基站和一個總站組成，對衛(wèi)星傳回的位置和其他信息進(jìn)行處理分析，并且匯總到主站，生成一些具體的指令和信息，主站再通過總控制臺傳回衛(wèi)星，形成一個完整的信息鏈。

3在水利工程測量中3S技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

3.1測繪準(zhǔn)確率高

在測繪工作開展中，工程施工建設(shè)對精準(zhǔn)度有著較高的要求，只有提升測繪精準(zhǔn)度，才能保障工程項(xiàng)目的順利開展，滿足施工建設(shè)的需求。在水利工程建設(shè)中，通過應(yīng)用3S測繪技術(shù)，不但有利于對數(shù)據(jù)測量精準(zhǔn)度的提升，還可以對獲取的工程數(shù)據(jù)深入分析，3S技術(shù)與人工測繪方式完全不同，可以有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)測繪中的不足，降低人工測繪產(chǎn)生的誤差，全面提升水利工程測量效率與質(zhì)量，使測繪準(zhǔn)確度愈來愈高。

3.2數(shù)據(jù)保持完整

3S測繪技術(shù)可以大量存儲工程數(shù)據(jù)，推動工程數(shù)據(jù)存儲工作的快速完成，是人工存儲方法無法比擬的，既有利于相關(guān)數(shù)據(jù)分析工作的開展，還能提升數(shù)據(jù)存儲效率。3S測繪技術(shù)能在計(jì)算機(jī)終端中存儲相關(guān)數(shù)據(jù)，并基于此，在計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的整理分析，不僅能夠保障工程測繪工作的順利開展，還能進(jìn)一步加快工程測繪效率。

3.3提升精確度

在水利工程中運(yùn)用3S測繪技術(shù)，可以使測繪工程的準(zhǔn)確度得到有效保障。計(jì)算機(jī)技術(shù)與其他新型技術(shù)進(jìn)行整合，和以往測繪技術(shù)對比，該技術(shù)更加準(zhǔn)備、便捷。隨著3S技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，將3S技術(shù)應(yīng)用到工程測量的各個環(huán)節(jié)，能夠減少人工失誤，可以使工程測繪的準(zhǔn)確度得到進(jìn)一步提高。

4水利工程中3S技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

4.1 GPS技術(shù)的應(yīng)用

4.1.1在戶外利用GPS采集數(shù)據(jù)

水利工程多在室外環(huán)境中開展，在施工之前，要將地質(zhì)、地形、水流、氣候等各方面因素考慮在內(nèi)，并根據(jù)工程特點(diǎn)來安裝測量站點(diǎn)，為GPS技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)造良好的前提條件。在測量站點(diǎn)安裝時，要盡可能選擇視野開闊、地形較為突出的地區(qū)，提升其穩(wěn)定性，以免因地質(zhì)運(yùn)動而對站點(diǎn)帶來影響。在安裝完畢后可適當(dāng)進(jìn)行人工加固，清理周圍渣土、雜草等干擾物，從而充分發(fā)揮出GPS的應(yīng)用價值[2]。此外，為了讓信號接收能夠更順利地進(jìn)行，還應(yīng)準(zhǔn)備信號接收機(jī)，從而提升測量數(shù)據(jù)的精確性。在水平測量階段，可利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將每個測量站點(diǎn)聯(lián)系起來，避免“孤立”。

4.1.2在內(nèi)業(yè)計(jì)算中應(yīng)用GPS

內(nèi)業(yè)計(jì)算主要有GPS網(wǎng)平差和基線解算。前者對技術(shù)要求并不高，只需要利用計(jì)算機(jī)即可獲取相關(guān)信息，和傳統(tǒng)測量工作相比，工作效率得到了大幅度提升。而后者對GPS系統(tǒng)的依賴性比較強(qiáng)，在設(shè)備接收到信號之后，要將信號錄入到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行轉(zhuǎn)化和解算，從而生成計(jì)算機(jī)語言，并對最終數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而盡可能減少誤差。

4.1.3 GPS在布網(wǎng)工作中的應(yīng)用

水利工程的布網(wǎng)連接有多種不同的方案，邊式、點(diǎn)式、網(wǎng)式應(yīng)該根據(jù)工程實(shí)際情況合理進(jìn)行選擇。布網(wǎng)多以六邊形為主，可保證測量數(shù)據(jù)的精確性。對于大規(guī)模的水利工程而言，可視情況設(shè)置更多的網(wǎng)點(diǎn)，且和邊式、點(diǎn)式相比，網(wǎng)式的信號強(qiáng)度要更高，抗干擾能力更強(qiáng)。

4.1.4在水下地形測量中的應(yīng)用

水下地形測量是水利工程測量中的重要環(huán)節(jié)之一，通常來說水下測量工作難度大，傳統(tǒng)測量方式難以獲取精確信息，而GPS技術(shù)的應(yīng)用就能夠有效解決這一問題。通常會將RTK技術(shù)、計(jì)算機(jī)、探測儀等相結(jié)合，先使用探測儀來獲取水下地形的相關(guān)信息，隨后將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，經(jīng)過處理分析后可轉(zhuǎn)化為水下地圖。這種方式能夠?qū)⑺虑闆r更為直觀的展現(xiàn)在測量人員面前，讓有關(guān)人員更好的繪制設(shè)計(jì)圖紙，為后續(xù)工程的順利開展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

4.2遙感技術(shù)的應(yīng)用

遙感技術(shù)也被稱之為RS技術(shù)。對工程進(jìn)行實(shí)際測量過程中，運(yùn)用空中遙感器可以更好的探測到地面物質(zhì)性質(zhì)，眾所周知，由于物體的類型不同，所產(chǎn)出的波譜響應(yīng)也存在一定差異性，由此這種技術(shù)就是運(yùn)用此原理對地面物體進(jìn)行更合理且準(zhǔn)確的識別。如果在水利工程測量當(dāng)中科學(xué)運(yùn)用這種技術(shù)能夠進(jìn)行航空等層次不一樣的遙感，基于此，還能形成地球環(huán)境觀測網(wǎng)，能夠?qū)?shí)地開展大范圍的觀測，因此可以獲得非常多的相關(guān)數(shù)據(jù)，更有利于促進(jìn)水利工程測量工作順利進(jìn)行。對于這種技術(shù)而言，其具備非常多的優(yōu)點(diǎn)，例如，適用性和時效性都非常強(qiáng)，綜合牽涉面很廣等。除此之外，將這種技術(shù)作為基礎(chǔ)，還能為實(shí)時更新圖形提供有力支撐。從實(shí)際情況來看，這種技術(shù)如今已經(jīng)大量運(yùn)用在水文以及資源等各方面，對地形圖進(jìn)行測繪過程中運(yùn)用航空遙感的作用很難被代替。

4.3 GIS技術(shù)的應(yīng)用

GIS是通過分析地理空間模型來獲取相關(guān)空間地理信息，并詳細(xì)標(biāo)注相關(guān)數(shù)據(jù)信息，為畫圖人員提供數(shù)據(jù)支持，屬于一種對地理實(shí)施信息化處理的系統(tǒng)。測量人員一般是運(yùn)用RS系統(tǒng)查詢GPS提供的定位遙感信息，并詳細(xì)標(biāo)注其中的幾何信息，以此來實(shí)現(xiàn)對測繪地理信息數(shù)據(jù)的科學(xué)分類。在信息存儲期間，通過對GIS空間動態(tài)模型的構(gòu)建，能將地理數(shù)據(jù)分析圖更直觀的展現(xiàn)給設(shè)計(jì)人員，使其準(zhǔn)確掌握地層結(jié)構(gòu)，為水利水電工程的合理化設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。針對收集到的信息實(shí)施量化控制動態(tài)處理，還可以為項(xiàng)目決策提供依據(jù)，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人只需利用得到的反饋信息，就能準(zhǔn)確把握工程數(shù)據(jù)，從源頭上控制工程風(fēng)險(xiǎn)。同時，運(yùn)用公式來進(jìn)一步分析測量中得到的數(shù)據(jù)，在詳細(xì)梳理這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)后，明確最終數(shù)據(jù)值并入庫備案，為日后項(xiàng)目決策和城市規(guī)劃提供數(shù)據(jù)參考。在運(yùn)用空三加密技術(shù)時，要由多名作業(yè)人員提供實(shí)時的外業(yè)數(shù)據(jù)，結(jié)合這些外業(yè)數(shù)據(jù)，內(nèi)業(yè)人員開始進(jìn)行加密工作，以此來獲取到準(zhǔn)確的加密點(diǎn)高程值與平面位置測量方式。

5結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，水利工程測量技術(shù)也在不斷的升級，而3S技術(shù)應(yīng)用的高效簡潔性確保其在短時間內(nèi)很難被超越。而近些年來，隨著水利工程的建設(shè)規(guī)模的增長，使得在進(jìn)行3S技術(shù)操作時也提出了更高的要求。雖然3S技術(shù)才剛剛起步，但已經(jīng)受到廣泛的關(guān)注。這也推動了3S技術(shù)的不斷革新與發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 于思博.數(shù)字化測繪技術(shù)在水利工程測量中的應(yīng)用探討[J].黑龍江水利科技，2018，46（11）：128-129.

[2] 張逸仙.數(shù)字化測繪技術(shù)在水利工程測量中的應(yīng)用[J].中華建設(shè)，2016（12）：136-137.

Discussion on Application of Modern 3S Technology in Water Conservancy Engineering Survey

ZHANG Tao

（Suzhou City Surveying and Mapping Design and Research Institute Co.， Ltd.， Suzhou? Anhui? 234000）

Abstract： Modern 3S technology is mainly composed of geographic information system， remote sensing system and global positioning system. It is a high-end measurement technology that fully combines various technologies such as computers， navigation， satellites， sensors， and space. It has relatively high application value and can provide accurate and effective measurement data for engineering support. In view of this， this article will discuss the specific application of modern 3S technology in water conservancy engineering survey， for reference only.

Keywords： modern 3S technology; water conservancy engineering survey; application