水利測繪數(shù)據(jù)處理與質(zhì)量控制方法探討

摘要：水利測繪是一項綜合性工作，其直接的工作成果為各類測繪數(shù)據(jù)，需要通過必要的技術(shù)手段提升數(shù)據(jù)質(zhì)量和處理效果。以水利測繪數(shù)據(jù)處理與質(zhì)量控制的必要性為切入點，在此基礎(chǔ)上，分別對相關(guān)數(shù)據(jù)的處理技術(shù)與質(zhì)量控制技術(shù)進(jìn)行論述，包括數(shù)據(jù)數(shù)字化處理、數(shù)據(jù)規(guī)律挖掘、干擾控制、針對性糾偏等內(nèi)容，以服務(wù)未來水利測繪數(shù)據(jù)處理與質(zhì)量控制工作，提升信息應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：水利測繪數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)質(zhì)量控制針對性糾偏

ExplorationofDataProcessingandQualityControlMethodsforWaterConservancySurveyingandMapping

CHANGZhengkeGUOZhenzhen

YellowRiverHydrographicSurveyMappingAgency，Zhengzhou，HenanProvince，450000China

Abstract：Waterconservancysurveyingandmappingisacomprehensivework，anditsdirectresultsarevarioussurveyingandmappingdata，whichrequirenecessarytechnicalmeanstoimprovedataqualityandprocessingeffectiveness.Startingfromthenecessityofwaterconservancysurveyingandmappingdataprocessingandqualitycontrol，andonthisbasis，thispaperdiscussestheprocessingandqualitycontroltechnologiesofrelevantdata，includingdatadigitizationprocessing，datapatternmining，interferencecontrol，targetedcorrection，etc.，inordertoservefuturewaterconservancysurveyingandmappingdataprocessingandqualitycontrolworkandimprovetheeffectivenessofinformationapplication.

KeyWords：Waterconservancysurveyingandmapping;Dataprocessing;Dataqualitycontrol;Targetedcorrection

水利測繪是測繪工作的一種，在廣義上，其主要以水力資源為對象，以服務(wù)水利工程建設(shè)、水資源開發(fā)利用、水資源分布情況研究等為目標(biāo)，對水文地質(zhì)、地形地貌、灌區(qū)土壤等信息進(jìn)行采集；狹義上的水力測繪主要是指以水利工程建設(shè)為服務(wù)對象組織的測繪。本文取水力測繪的廣義進(jìn)行研究[1]。水利測繪會生成各類工作信息，包括海量原始信息與一部分進(jìn)階信息、結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。為了保證測繪質(zhì)量，需要重視數(shù)據(jù)處理和質(zhì)量控制，分析其工作技術(shù)具有一定的現(xiàn)實意義。

1水利測繪數(shù)據(jù)處理與質(zhì)量控制的必要性

1.1保證測繪精度

水利測繪數(shù)據(jù)處理與質(zhì)量控制工作可以保證測繪精度，這是加強(qiáng)該工作的基本著眼點和促因。部分水利工程、水資源調(diào)查工作范圍大，精度要求高，在完成原始信息采集后，需通過技術(shù)性手段進(jìn)行加工，以保證信息能夠凝練、結(jié)構(gòu)化地反映測繪結(jié)果[2]。在此過程中，可按科學(xué)方法組織數(shù)據(jù)處理，控制數(shù)據(jù)質(zhì)量，消除錯誤，減少誤差，如去除奇異值、組織卡方檢驗等，最大限度地提升測繪成果的準(zhǔn)確性。測繪過程中的技術(shù)性手段也可以發(fā)揮類似作用，為后續(xù)數(shù)據(jù)處理工作提供必要的精度支持。

1.2提升測繪結(jié)果的復(fù)用價值

做好水利測繪數(shù)據(jù)處理與質(zhì)量控制能夠保證信息精度，也能為有關(guān)信息的重復(fù)使用提供保障。部分水利測繪形成的信息可以反復(fù)應(yīng)用，為國土資源有關(guān)調(diào)查處理、水利工程建設(shè)等活動提供支持。在組織信息采集的過程中，做好數(shù)據(jù)處理和質(zhì)量控制可以形成三維化的立體測繪模型，直接服務(wù)后續(xù)其他工作[3-4]。部分水利工程產(chǎn)生的信息能夠服務(wù)非水利工程類事業(yè)，例如，近海水利工程建設(shè)階段產(chǎn)生的測深數(shù)據(jù)也可以為漁業(yè)養(yǎng)殖、小型港口建設(shè)提供幫助，精準(zhǔn)的測繪數(shù)據(jù)也能在此過程中發(fā)揮價值，避免反復(fù)進(jìn)行水利測繪的困擾。

2水利測繪數(shù)據(jù)處理技術(shù)

2.1數(shù)據(jù)數(shù)字化處理

水利測繪數(shù)據(jù)處理的基本要求為快速和準(zhǔn)確，這為數(shù)字化處理技術(shù)的運用提供了空間。按一般流程，水利測繪數(shù)據(jù)的數(shù)字化過程如圖1所示。

圖1水利測繪數(shù)據(jù)數(shù)字化處理流程

按照圖1所示流程，水利測繪產(chǎn)生的各類原始數(shù)據(jù)需要根據(jù)測試的一般需求進(jìn)行傳輸，在傳輸終端（可以是發(fā)送端也可以是接收端），根據(jù)數(shù)字化處理的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，利用工作設(shè)備完成數(shù)字化處理，批量形成數(shù)字化的測繪資料，包括文字資料、圖像、模型等，之后，利用數(shù)字化工具完成存儲，為后續(xù)的數(shù)據(jù)可視化處理和復(fù)用提供支持[5]。例如：在組織近海工程建設(shè)前，要組織對近海有關(guān)信息的采集，在進(jìn)行測深作業(yè)時，可以利用工作設(shè)施采集海底信息，利用一體化數(shù)字化工作設(shè)備，在完成傳輸后直接進(jìn)行數(shù)字化加工，將海底信息提供給工作人員，幫助后者快速地完成信息識別和后續(xù)處理。

2.2數(shù)據(jù)規(guī)律挖掘

水利測繪產(chǎn)生的數(shù)據(jù)具有多樣化特點，包括測深數(shù)據(jù)、水溫信息、流量、流向等，這些信息可能具有一定規(guī)律，尤其是較長時間階段內(nèi)的信息，可以系統(tǒng)地呈現(xiàn)測繪區(qū)域的水文特點。因此，可以通過對數(shù)據(jù)規(guī)律的挖掘，獲取測繪有關(guān)的高價值的結(jié)構(gòu)化信息。

數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)也可以被細(xì)分為多種類別。以關(guān)鍵信息挖掘為例，默認(rèn)針對某區(qū)域的水利測繪，關(guān)注測深數(shù)據(jù)、水溫信息、流量、流向等多個參數(shù)，每次測繪產(chǎn)生的單一數(shù)據(jù)條均包括至少6個關(guān)鍵參數(shù)，分別代表深度、水流量等指標(biāo)：

[Q；F；E；Y；J；Z]

在實際工作中，原始數(shù)據(jù)內(nèi)的信息含量往往比較豐富，可表現(xiàn)為

[……；AWI；Q；AW-G；F；AIP；G；E；YAG；J；Z；……]

在包括上述6個關(guān)鍵信息的同時，原始數(shù)據(jù)條內(nèi)的其他信息也比較豐富，其中大部分信息可能為無用信息（或與本次測繪無關(guān)）。在組織數(shù)據(jù)處理時，可將此類信息一體篩出，采用關(guān)鍵參數(shù)處理法，對單一數(shù)據(jù)條內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，僅以[Q；F；E；Y；J；Z]為對象提煉中心信息，其他信息均不再加工。在此模式下，可以結(jié)合測繪工作特點合理地設(shè)定關(guān)鍵參數(shù)，以有效地完成數(shù)據(jù)處理、降低處理海量原始數(shù)據(jù)的精力消耗、提升測繪數(shù)據(jù)處理的效率和針對性。

2.3數(shù)據(jù)庫建設(shè)

水利測繪數(shù)據(jù)處理也需要關(guān)注進(jìn)一步提升規(guī)范性，以數(shù)據(jù)庫建設(shè)為中心，強(qiáng)調(diào)對復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，按照其類別、價值等核心屬性的差異，使數(shù)據(jù)能夠得到規(guī)范處理和使8cCJMixTB7uh91JS9V4ivWfnC6ChilvGxKiRy7LH7bM=用。一般包括分層數(shù)據(jù)庫、云數(shù)據(jù)庫等技術(shù)手段。

分層數(shù)據(jù)庫是一種簡單的層次化數(shù)據(jù)處理技術(shù)。水利測繪數(shù)據(jù)包括原始信息和進(jìn)階數(shù)據(jù)兩大類：原始信息的總量較大，具有一定的挖掘、重復(fù)使用和重復(fù)加工價值；進(jìn)階數(shù)據(jù)大多以原始信息為基礎(chǔ)加工而來，可以反映測繪的某一個或幾個關(guān)鍵指標(biāo)。在分層模式下，所有水利測繪產(chǎn)生的原始信息均一體匯總到原始信息數(shù)據(jù)庫中，之后，利用大數(shù)據(jù)處理法、數(shù)據(jù)挖掘法等，對原始信息進(jìn)行處理，形成進(jìn)階數(shù)據(jù)，存儲至進(jìn)階數(shù)據(jù)庫中。

以水深測繪為例，原始數(shù)據(jù)庫可利用計算機(jī)終端平臺組織建設(shè)，其存儲空間應(yīng)達(dá)到2TB以上，并保證運作平臺擁有不少于32GB的虛擬內(nèi)存空間，以快速地處理進(jìn)階數(shù)據(jù)；進(jìn)階數(shù)據(jù)庫規(guī)?？陕孕。_(dá)到1TB左右即可。云數(shù)據(jù)庫主要發(fā)揮輔助作用，當(dāng)原始信息總量過大時，可啟動云空間存儲各類原始信息，避免出現(xiàn)信息丟失、遺漏及數(shù)據(jù)庫擁堵問題。

3水利測繪數(shù)據(jù)質(zhì)量控制技術(shù)

3.1采用合理的數(shù)據(jù)采集方法

為了控制水利測繪數(shù)據(jù)質(zhì)量，要求在實際工作中采用合理的數(shù)據(jù)采集方法，強(qiáng)調(diào)通過信息技術(shù)提供作業(yè)支持，在此基礎(chǔ)上，加強(qiáng)一般技術(shù)選取，結(jié)合測繪工作的具體需要引入衛(wèi)星通信、遙感技術(shù)、全球定位系統(tǒng)（GlobalPositioningSystem，GPS）技術(shù)、船載定位技術(shù)、窄波采集技術(shù)、多波束探測技術(shù)等，分別進(jìn)行測繪作業(yè)，采集對應(yīng)信息。

以洋面信息采集為例，可借助無人機(jī)進(jìn)行信息采集。如果信息采集的范圍較小，則可以采用低空飛行的模式進(jìn)行作業(yè)；針對大中范圍的信息采集，可以采用中高空飛行參數(shù)采集數(shù)據(jù)。考慮到洋面可能存在一定風(fēng)力，應(yīng)對無人機(jī)的基本性能加以關(guān)注，一般需要達(dá)到如表1所示標(biāo)準(zhǔn)。

其他不同要求下的水利測繪數(shù)據(jù)采集也應(yīng)結(jié)合其特點與工作區(qū)域環(huán)境要求確定合理的數(shù)據(jù)采集方式，并建設(shè)與之匹配的作業(yè)系統(tǒng)。

3.2加強(qiáng)干擾控制

水利測繪數(shù)據(jù)的質(zhì)量可能受到傳輸因素影響，尤其是大范圍采集原始信息時，需要考慮衛(wèi)星通信作業(yè)，出現(xiàn)通信干擾的可能性也更高。因此，應(yīng)加強(qiáng)地面接收區(qū)域的技術(shù)應(yīng)用，包括濾波作業(yè)、接收陣建設(shè)等。

在應(yīng)用衛(wèi)星通信模式的情況下，可以在地面（包括洋面流動站）站建設(shè)通信加強(qiáng)系統(tǒng)，采用小波降噪的方式對接收的衛(wèi)星信號進(jìn)行處理。所有信息被地面站接收后，無論是否直接可讀，均應(yīng)用小波降噪裝置進(jìn)行強(qiáng)化，濾除信號中的各類干擾因素，去除白噪音。仍不可讀的信號，可做必要的加強(qiáng)，再用于分析水利測繪數(shù)據(jù)與建設(shè)工作模型。為了保證對信息的接受效果，在地面建設(shè)接受陣時，應(yīng)保證所有接收陣的元性能無異常，與地面呈現(xiàn)15°以上傾角且可以完成至少270°自由旋轉(zhuǎn)，提升對信號的接收完整度和質(zhì)量，為水利測繪提供可靠的數(shù)據(jù)。

3.3針對性糾偏

從共性角度出發(fā)，不同技術(shù)下獲取的水利測繪數(shù)據(jù)均可能出現(xiàn)偏差。例如：在利用多波束探測技術(shù)時，搭載工作設(shè)備的船只可能出現(xiàn)橫向擺動與航向波動，引發(fā)既有虛擬地理坐標(biāo)系的參數(shù)波動，出現(xiàn)數(shù)據(jù)質(zhì)量下降的問題。其他工作技術(shù)也可能出現(xiàn)對應(yīng)問題，降低數(shù)據(jù)質(zhì)量。未來，應(yīng)根據(jù)水利測繪技術(shù)特點，選取與之匹配的糾偏方法，以提升數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性。

以多波束探測技術(shù)為例，可通過導(dǎo)航延遲校正技術(shù)控制誤差。從技術(shù)特點上看，在多波束探測技術(shù)模式下，船載工作設(shè)施的工作效果受到航行參數(shù)影響，導(dǎo)航延遲與船只航行速度有關(guān)，有可能引發(fā)測點沿航跡方向的前后位移。在實際工作中，可以根據(jù)水利測繪范圍確定中心波束的標(biāo)準(zhǔn)位置，縮小電羅經(jīng)偏差效應(yīng)，在此基礎(chǔ)上，地反復(fù)進(jìn)行虛擬分析，判斷不同波束在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)測繪（主要是原始信息采集）誤差的可能與誤差大小，在保持船只速度、方向等基本參數(shù)不變的情況下，測量中扇區(qū)開角并將其控制在較小水平，適當(dāng)?shù)卦黾勇暡òl(fā)射頻次，消除單一或少數(shù)聲波信息采集精度不高的問題，糾正數(shù)據(jù)偏差。其他技術(shù)也應(yīng)根據(jù)其具體特點組織偏差控制，提升水利測繪數(shù)據(jù)質(zhì)量。

3.4重復(fù)處理與檢驗

大部分水利測繪數(shù)據(jù)難以消除誤差，在組織應(yīng)用前，可以通過重復(fù)處理和檢驗提升其質(zhì)量。該工作的重點在于通過重復(fù)性手段收集相同區(qū)域內(nèi)的原始信息，之后，以卡方檢驗、T檢驗等方式，對相同區(qū)域內(nèi)的測繪原始信息進(jìn)行處理和對比，去除奇異值，評估不同組別數(shù)據(jù)之間的差異，檢驗數(shù)據(jù)質(zhì)量，作為進(jìn)一步處理的依據(jù)。

4結(jié)語

綜上所述，水利測繪數(shù)據(jù)處理與質(zhì)量控制可以保政測繪精度、提升測繪結(jié)果的復(fù)用價值，也能降低作業(yè)壓力。在未來工作中，可以對其加以關(guān)注。從技術(shù)方法上看，水利測繪數(shù)據(jù)處理主要關(guān)注數(shù)字化加工、規(guī)律挖掘和數(shù)據(jù)庫建設(shè)，其質(zhì)量控制則強(qiáng)調(diào)合理的工作方法，并從干擾控制、糾偏等角度提升質(zhì)量水平，最后還應(yīng)通過重復(fù)處理和檢驗進(jìn)一步去除可能存在的質(zhì)量隱患和問題，改進(jìn)水利測繪數(shù)據(jù)處理與質(zhì)量控制的效果。

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