數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)在水利工程測(cè)量中的應(yīng)用

王巍

信陽市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院 河南 信陽 464000

引言

隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷推進(jìn)，工程項(xiàng)目建設(shè)也越來越多，同時(shí)其面臨的工程測(cè)量問題也相應(yīng)增多。這些問題不僅來源于復(fù)雜多變的氣候環(huán)境因素，同時(shí)也來源于復(fù)雜的地理環(huán)境等因素。因此，在工程項(xiàng)目開展之前，準(zhǔn)確而有效地進(jìn)行相關(guān)工程參數(shù)的測(cè)量并獲得可靠的工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目參考數(shù)據(jù)則顯得尤為關(guān)鍵。這些數(shù)據(jù)不僅直接影響整個(gè)建設(shè)項(xiàng)目的合理設(shè)計(jì)和如期開展，同時(shí)也是整個(gè)工程項(xiàng)目順利完成的有效保障[1]。

1 數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)發(fā)展概述

在信息技術(shù)快速發(fā)展背景下，傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)也發(fā)生了很大的變革，數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)就是最具代表性的變革。數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)作為一種新型的測(cè)繪技術(shù)，將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與測(cè)量設(shè)備緊密聯(lián)系，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化測(cè)繪，消除了傳統(tǒng)測(cè)繪工作模式中存在的諸多弊端，隨著科技的不斷進(jìn)步，數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)也會(huì)更加的先進(jìn)和完善，其應(yīng)用功能也會(huì)進(jìn)一步提升。數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)為水利工程項(xiàng)目建設(shè)前期圖紙?jiān)O(shè)計(jì)以及后期施工指導(dǎo)提供了可靠的數(shù)據(jù)支撐，雖然數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)有著較強(qiáng)的優(yōu)越性，但是在實(shí)際應(yīng)用中也會(huì)受到一些因素影響，導(dǎo)致該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)不能充分呈現(xiàn)。結(jié)合數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀，充分掌握技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，了解使用中存在的不足并給予處理，才能使數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)更好地服務(wù)于現(xiàn)代水利工程測(cè)量工作[2]。

2 數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 數(shù)據(jù)精度高

數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)主要依托于計(jì)算機(jī)算法及互聯(lián)網(wǎng)完成數(shù)據(jù)采集與分析，可降低水利工程測(cè)量期間的人工干預(yù)，繼而避免人為誤差累計(jì)，提高測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性。數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)在水利工程測(cè)量中的最大應(yīng)用優(yōu)勢(shì)就在于所得數(shù)據(jù)的精度，可為工程方案的制定提供依據(jù)，確保工程項(xiàng)目高效推進(jìn)。

2.2 自動(dòng)化控制

數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)在計(jì)算機(jī)技術(shù)加持下提高了自動(dòng)化程度，實(shí)現(xiàn)水利工程測(cè)量自動(dòng)化控制，代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工測(cè)量方式，使水利工程數(shù)據(jù)采集與整合分析更為有序，在自動(dòng)化控制算法應(yīng)用下完成數(shù)據(jù)篩選及算法關(guān)聯(lián)，提高數(shù)據(jù)處理質(zhì)量，減少數(shù)據(jù)誤差，提升水利工程測(cè)量自動(dòng)化水平。

2.3 測(cè)量的圖形屬性信息相當(dāng)豐富

在工程測(cè)量過程中，通過數(shù)字化的測(cè)繪技術(shù)，不僅可以對(duì)所測(cè)量的地理位置進(jìn)行精準(zhǔn)的定位，而且可以將所測(cè)位置的地形特點(diǎn)用豐富的圖形屬性信息呈現(xiàn)出來。這些圖形屬性，不僅包含所測(cè)位置的基本信息，同時(shí)也包含了一些測(cè)量學(xué)上特殊的屬性符號(hào)。通過這些符號(hào)，可以有效地將所測(cè)的地貌、地質(zhì)狀況真實(shí)的還原，從而極大地提高了勘測(cè)結(jié)構(gòu)圖的顯示效果。

2.4 信息存儲(chǔ)更加簡(jiǎn)便快捷

在工程測(cè)量過程中，大量的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)會(huì)隨時(shí)產(chǎn)生，數(shù)據(jù)不僅復(fù)雜多樣，而且在測(cè)量?jī)x器中所占的存儲(chǔ)空間非常大。如果使用傳統(tǒng)的測(cè)量方法，很難滿足這一要求，而使用數(shù)字化的測(cè)繪技術(shù)恰恰能有效克服這一劣勢(shì)。通過數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用，可以將所測(cè)量的數(shù)據(jù)有效的轉(zhuǎn)化數(shù)字符號(hào)，從而具有所占介質(zhì)體積小，存儲(chǔ)容量大等優(yōu)勢(shì)。

3 水利工程測(cè)量中的數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)

3.1 數(shù)字化原圖技術(shù)

數(shù)字化原圖技術(shù)為數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)中的基礎(chǔ)技術(shù)，運(yùn)用矢量掃描儀器輸入大比例原圖，水利工程測(cè)量人員可直接運(yùn)用計(jì)算機(jī)展開數(shù)據(jù)分析轉(zhuǎn)化，對(duì)數(shù)據(jù)及原圖信息精準(zhǔn)分析。在應(yīng)用數(shù)字化原圖技術(shù)時(shí)，應(yīng)構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，確保數(shù)據(jù)圖像可被良好應(yīng)用，并以高質(zhì)量原圖數(shù)據(jù)為支撐，獲得清晰直觀的測(cè)量圖像，同時(shí)圖像存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)系統(tǒng)內(nèi)，最大程度保證了圖像資源完整，同時(shí)水利工程工作人員可運(yùn)用電子設(shè)備查看測(cè)量圖像，較為便捷。測(cè)繪人員利用數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)對(duì)水利工程項(xiàng)目進(jìn)行測(cè)量時(shí)，一定要結(jié)合測(cè)繪任務(wù)的實(shí)際情況，對(duì)測(cè)量工作原圖進(jìn)行數(shù)字化處理操作。數(shù)字化處理操作主要有兩種形式，第一種為掃描矢量化，這種方式需要專業(yè)掃描儀器設(shè)備的支持，第二種則是首付跟蹤數(shù)字化轉(zhuǎn)變。但無論采取哪種方式，經(jīng)過數(shù)字化處理后圖紙必須要符合國家規(guī)范要求。同時(shí)也可看出，掃描矢量化處理不僅工作效率良好，同時(shí)測(cè)繪數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度也更為良好。工作人員要結(jié)合水利工程項(xiàng)目測(cè)量的實(shí)際情況,對(duì)測(cè)量工作環(huán)境以及開展條件進(jìn)行分析，并依據(jù)規(guī)范進(jìn)行測(cè)量操作，在測(cè)量工作完成后即對(duì)測(cè)量原圖進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)變，數(shù)字化轉(zhuǎn)變程度會(huì)直接影響后續(xù)測(cè)繪總圖的編制成效。但需要注意，有些時(shí)候可能出現(xiàn)原圖精準(zhǔn)性控制不足的問題，針對(duì)這種情況，工作人員在進(jìn)行數(shù)字化、矢量化處理的同時(shí)對(duì)原圖進(jìn)行補(bǔ)充，并強(qiáng)化測(cè)量工作開展效率，全面實(shí)現(xiàn)測(cè)繪數(shù)字化。

3.2 數(shù)字化成圖技術(shù)

數(shù)字化成圖技術(shù)是確保水利工程圖繪制精度的關(guān)鍵技術(shù)，該技術(shù)具有成本低、設(shè)備少、準(zhǔn)確性高的特點(diǎn)，可有效提高水利工程圖效果，確保水利工程圖可真實(shí)反映區(qū)域內(nèi)地質(zhì)水文情況。為進(jìn)一步保證成圖質(zhì)量，應(yīng)與GPS系統(tǒng)、RTK技術(shù)、GIS技術(shù)等形成聯(lián)動(dòng)，盡可能減少測(cè)量干擾，以此保證水利工程圖應(yīng)用效果。水利工程圖繪制期間主要應(yīng)用AutoCAD等繪圖軟件，完成數(shù)據(jù)、圖像間的轉(zhuǎn)換過程，并在繪圖軟件的幫助下完成圖紙查找與便捷修改，人工成本較低且成圖質(zhì)量較高。

3.3 地面數(shù)字測(cè)圖

地面數(shù)字測(cè)圖過程中對(duì)整體測(cè)繪勘探結(jié)果精準(zhǔn)性有著很高的要求，其目的是為了保證數(shù)字測(cè)圖與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況保持高度一致。地面數(shù)字測(cè)圖應(yīng)用性非常廣泛，并呈現(xiàn)出了測(cè)繪工作內(nèi)業(yè)外業(yè)一體化的特點(diǎn)，充分呈現(xiàn)了數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。如水利工程項(xiàng)目測(cè)量中如果出現(xiàn)實(shí)際測(cè)圖與現(xiàn)場(chǎng)情況存在差異的情況時(shí)，或者是面對(duì)工程項(xiàng)目測(cè)量精準(zhǔn)性要求較高的項(xiàng)目時(shí)，可以利用地面數(shù)字測(cè)圖進(jìn)行測(cè)繪，不僅可以強(qiáng)化土地信息繪制的精準(zhǔn)性，還可對(duì)相關(guān)區(qū)域的測(cè)繪工作開展進(jìn)行良好輔助。

3.4 利用 GPS 技術(shù)進(jìn)行精度測(cè)量控制

水利工程建設(shè)具有復(fù)雜性，而這種復(fù)雜性的表現(xiàn)之一便是測(cè)量地點(diǎn)的復(fù)雜性——僅僅靠人工是無法確定測(cè)量地點(diǎn)的。因此，測(cè)量人員需要利用GPS技術(shù)來輔助水利工程測(cè)量，以保證測(cè)量地點(diǎn)的精準(zhǔn)性。①GPS技術(shù)在我國運(yùn)用得相對(duì)成熟，并廣泛存在于手機(jī)定位、汽車導(dǎo)航等方面。隨著工程建設(shè)日益復(fù)雜，GPS導(dǎo)航技術(shù)也被應(yīng)用在工程水利測(cè)量定位中。日常測(cè)量受客觀情況的影響因素較大，如天氣、地質(zhì)等，而GPS技術(shù)不受環(huán)境影響，因此可以減少因環(huán)境帶來的測(cè)量誤差，保證測(cè)量的精準(zhǔn)度。②GPS技術(shù)在測(cè)量中還可以根據(jù)測(cè)量要求、工程變化進(jìn)行位置調(diào)整，使工程測(cè)量的靈活度變強(qiáng)，從而可以減少因工程變動(dòng)而產(chǎn)生測(cè)量誤差。③隨著GPS技術(shù)的不斷發(fā)展，其除了能夠精準(zhǔn)定位外，還能建立多維度系統(tǒng)。當(dāng)前，工程測(cè)量中已經(jīng)出現(xiàn)了六維、四維、三維等坐標(biāo)系統(tǒng)，這些系統(tǒng)的出現(xiàn)使得測(cè)量具有立體性、畫面性，提高了測(cè)量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度。④GPS技術(shù)具有較強(qiáng)的綜合性，除了具備測(cè)量性能外，還具備工程建設(shè)數(shù)據(jù)分析功能，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行有機(jī)地整合和分析，以保證測(cè)量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，從而減少了人工分析數(shù)據(jù)帶來的誤差。⑤在竣工驗(yàn)收中，地形測(cè)量需要保證精準(zhǔn)性。對(duì)此，測(cè)量人員可以利用GPS技術(shù)來展開對(duì)地形的具體測(cè)量。當(dāng)前，先進(jìn)的測(cè)量方式有無人機(jī)測(cè)量方式，即運(yùn)用無人機(jī)搭載GPS技術(shù)來完成地形測(cè)量。這種測(cè)量方式能夠有效保障竣工地形測(cè)量的精準(zhǔn)度，減少了地形勘測(cè)精度不達(dá)標(biāo)的現(xiàn)象。

3.5 遙感測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用

遙感測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)量領(lǐng)域中有著重要的作用，能夠大范圍的進(jìn)行監(jiān)測(cè)，獲取精準(zhǔn)的地理信息，遙感技術(shù)中包括衛(wèi)星觀測(cè)功能，通過該技術(shù)獲取精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，為后續(xù)建設(shè)提供數(shù)據(jù)支撐，使用遙感測(cè)繪技術(shù)，可以提高數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性，實(shí)時(shí)獲取測(cè)繪結(jié)果。在應(yīng)用中，可建立地形圖，同步觀測(cè)并獲取數(shù)據(jù)，有利于水利工程順利地開展。

4 工程測(cè)量中有效控制測(cè)量精度的措施

4.1 制訂科學(xué)的測(cè)量方案

工程測(cè)量任務(wù)的實(shí)施，應(yīng)首先做好現(xiàn)場(chǎng)踏勘，明確工程測(cè)量的現(xiàn)場(chǎng)情況，才能制定科學(xué)的測(cè)量策略。對(duì)此，測(cè)量人員需要做到以下幾點(diǎn)。①全面了解施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、天氣、地質(zhì)環(huán)境等進(jìn)行勘察，然后根據(jù)具體情況制訂測(cè)量方案。②要做好測(cè)量布點(diǎn)工作，測(cè)量的布點(diǎn)環(huán)境應(yīng)穩(wěn)定，比如：測(cè)量點(diǎn)不宜設(shè)置在地質(zhì)不平穩(wěn)、人員密集的地方，而應(yīng)設(shè)置在安靜、人員流動(dòng)較小、視野開闊的地方，以此減少環(huán)境不穩(wěn)定因素帶來的測(cè)量誤差。③按照施工方案進(jìn)行測(cè)量，保證測(cè)量具有依據(jù)性。要將工程測(cè)量進(jìn)行拆分、細(xì)化，尤其是對(duì)于重點(diǎn)測(cè)量部分，應(yīng)進(jìn)行多次測(cè)量核對(duì)，以保證測(cè)量工作的質(zhì)量。④ 嚴(yán)格審核測(cè)量?jī)x器。在水利工程測(cè)量誤差預(yù)防中，規(guī)范機(jī)器設(shè)備的使用非常重要。例如，在測(cè)量設(shè)備中，水準(zhǔn)儀是目前常用的設(shè)備之一，其在水利工程測(cè)量中發(fā)揮著重要作用，該儀器在使用過程中非常需要注重規(guī)范性操作。此外，該儀器較為精密，如出現(xiàn)操作不慎，將會(huì)導(dǎo)致該儀器測(cè)量結(jié)果精準(zhǔn)性下降。在水準(zhǔn)儀的使用過程中，首先使用水準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡配合水準(zhǔn)儀調(diào)節(jié)預(yù)防出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象，降低出現(xiàn)誤差。在實(shí)際操作中，需要預(yù)先對(duì)水準(zhǔn)儀進(jìn)行校準(zhǔn)，使水準(zhǔn)儀處于水平位置，確保其整體不會(huì)出現(xiàn)意外傾斜等情況。且為了獲得極佳的測(cè)量結(jié)果，在使用水準(zhǔn)儀的過程中，可以選擇中間法或列舉補(bǔ)償法進(jìn)行精準(zhǔn)操作。在使用中間法進(jìn)行測(cè)量時(shí)，立尺具有非常關(guān)鍵的作用。⑤測(cè)量數(shù)據(jù)要具有連貫性、銜接性，測(cè)量數(shù)據(jù)之間緊密相連。測(cè)量人員做好數(shù)據(jù)分析，從而保證后續(xù)測(cè)量的精準(zhǔn)性。

4.2 管理好測(cè)繪工作現(xiàn)場(chǎng)

雖然在測(cè)量工作中應(yīng)用測(cè)繪新技術(shù)能夠顯著提高測(cè)繪精度和效率，但是如果管理不好工作現(xiàn)場(chǎng)，那么結(jié)果可能也不會(huì)理想，先進(jìn)的技術(shù)只有依靠科學(xué)的管理才能夠發(fā)揮更大的作用，很多水利工程測(cè)量作業(yè)都已經(jīng)開始采用 GPS技術(shù)，但是如果不能實(shí)現(xiàn)全程且有效把控，就無法提高測(cè)繪效率，測(cè)繪作業(yè)也不能按時(shí)完成。因此，要開展好測(cè)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)查工作，掌握社區(qū)的地質(zhì)條件和氣候情況，減少工作誤差，消除不利因素的影響，及時(shí)調(diào)整技術(shù)方案，使測(cè)繪工作在復(fù)雜的地質(zhì)情況下能夠很好地建模，形成合理的三維圖像，保證數(shù)據(jù)具有較高的參考價(jià)值，降低水利工程建設(shè)的復(fù)雜度，提高工程質(zhì)量，保證工期。并且，工程的規(guī)模越大，地質(zhì)測(cè)量工作量就越大，作業(yè)復(fù)雜度也就越高。因此，在選擇測(cè)量技術(shù)時(shí)必須根據(jù)前期測(cè)量的基礎(chǔ)，并綜合考慮地形、環(huán)境、氣候條件、生態(tài)環(huán)境等要素，使測(cè)繪新技術(shù)的應(yīng)用更合理，任務(wù)分配效率更高，測(cè)試工作質(zhì)量更高，數(shù)據(jù)的有效性更突出，避免區(qū)域差異導(dǎo)致數(shù)據(jù)質(zhì)量受到影響，使數(shù)據(jù)本身的利用價(jià)值下降。隨著現(xiàn)代測(cè)繪新技術(shù)應(yīng)用體系越來越完善，信息采集過程中人工工作量會(huì)越來越低，測(cè)繪速度越來越快，但是如果現(xiàn)場(chǎng)管理工作出現(xiàn)問題，就會(huì)導(dǎo)致施工現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)安全事故，因此必須做好現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪管理工作，不斷提高管理水平和工作人員的素質(zhì)，這是最基礎(chǔ)的工作。

5 結(jié)束語

綜上所述，測(cè)繪工作是工程建設(shè)的基礎(chǔ)，只有保證測(cè)繪工作具有精準(zhǔn)性，才能夠保證水利工程的建設(shè)質(zhì)量，只有將測(cè)繪工作做好，工期才不會(huì)受到影響，工程建設(shè)才會(huì)順利。數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)在水利工程測(cè)量作業(yè)中具有測(cè)量精度高、自動(dòng)化控制、數(shù)據(jù)兼容性、提升測(cè)量效率的優(yōu)勢(shì)，可在后期的研究中，將水利內(nèi)業(yè)測(cè)量作為研究重點(diǎn)，通過規(guī)范測(cè)量流程的方式，為水利工程內(nèi)業(yè)與外業(yè)測(cè)量作業(yè)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。希望通過此次的研究，為我國水利行業(yè)在經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)的穩(wěn)定發(fā)展提供技術(shù)層面指導(dǎo)。在實(shí)際應(yīng)用期間，應(yīng)根據(jù)水利工程實(shí)際情況選擇適宜的測(cè)繪技術(shù)，形成技術(shù)組合，以此幫助水利工程測(cè)量工程順利開展[3]。