測繪新技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用研究

一、水利工程中的測繪技術(shù)概述

測量工作貫穿于水利工程勘測、設(shè)計、施工、運(yùn)行整個過程，對水利工程建設(shè)和管理有著十分重要的作用，現(xiàn)行的水利工程測量工作一般使用水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀、平板儀和全站儀等儀器進(jìn)行測繪，或是使用航測儀器進(jìn)行航測成圖，其成果一般都以圖件的形式提交和使用，存在著工作量大、外業(yè)辛苦、成圖時間長、精度不高、難以提供及時的測繪保障等問題，筆者認(rèn)為，隨著計算機(jī)技術(shù)、GPS全球定位系統(tǒng)及全數(shù)字化測圖系統(tǒng)的發(fā)展成熟，水利工程測量技術(shù)必將發(fā)生巨大的變革，這些測繪新技術(shù)不僅充實(shí)了水利工程測量科學(xué)理論，且具有較強(qiáng)的可操作性、準(zhǔn)確性，能大幅度減少野外工作時間，節(jié)省人力、物力、縮短成圖周期，提高成圖質(zhì)量，從而提高水利工程測量工作效率，本文對測繪新技術(shù)在水利工程建設(shè)和管理中的應(yīng)用進(jìn)行綜合介紹，目的在于讓更多的水利工作者把更新更好的測繪技術(shù)應(yīng)用到水利工程建設(shè)和管理中，為水利工程建設(shè)和管理提供高效的服務(wù)。

首先我們來看看GPS壘球定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)是美國國防部自七十年代初開始研制的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航和定位系統(tǒng)，到1994年24顆在軌衛(wèi)星組成了實(shí)用的運(yùn)行系統(tǒng)，該系統(tǒng)能連續(xù)向地面發(fā)射信號，供地面固定或移動的接收天線所接收，從而實(shí)現(xiàn)了在地球上任何地方和任何時刻的自動定位，除了能進(jìn)行原先設(shè)計的實(shí)時導(dǎo)航外，通過對數(shù)據(jù)的離線后處理做了高精度定位。這樣就能滿足大地測量、攝影測量以及其它定位目的的專業(yè)的精度要求，簡言之，使用GPS接收機(jī)就能測算出地球上任何一點(diǎn)的三維坐標(biāo)值，而且不受地形和時間的限制，即GPS全球定位系統(tǒng)是壘天候的定位系統(tǒng)，

再就是全自動測圖系統(tǒng)。全自動測圖系統(tǒng)是指在攝影測量中，采用GPS輔助空中三角測量、多片影像匹配轉(zhuǎn)點(diǎn)、自檢校光束平差和自動粗差探測技術(shù)，從數(shù)字影像自動重建空間三維表面，自動生成數(shù)字模型和影像的正射糾正，自動生成帶等高線的影像圖和三維透視景觀影像，全自動測圖系統(tǒng)的意義在于，極大地縮短了航測成圖周期，減少或免除既費(fèi)時又辛苦的航測外業(yè)工作，提高航測作業(yè)功效，充分滿足用圖的現(xiàn)時性，

最后是GIS地理信息系統(tǒng)和遙感技術(shù)(RS)。GIS是指在計算機(jī)軟、硬件的支持下，對具有空間內(nèi)涵的地理信息輸入、存儲、查詢、運(yùn)算、分析和表達(dá)的信息系統(tǒng)，GIS的重要特點(diǎn)是給傳統(tǒng)的信息系統(tǒng)引入了空間的概念，因而廣泛應(yīng)用于地球科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、空間科學(xué)等領(lǐng)域，目前我國已建成了百萬分之一的“國家基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)”(NFGIS)，而遙感技術(shù)是利用一定的技術(shù)設(shè)備系統(tǒng)，在遠(yuǎn)離被測目標(biāo)處，測量和記錄這些目標(biāo)的空間狀態(tài)和物理特性。也就是指通過非接觸傳感器獲得所攝目標(biāo)的影像，從中提取有關(guān)目標(biāo)的形狀、大小、位置、性質(zhì)和相互關(guān)系的一門科學(xué)，

二、測繪新技術(shù)在水利工程建設(shè)中的應(yīng)用

“三S”技術(shù)集成為水資源普查、流域規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)、水資源普查、流域規(guī)劃是水利建設(shè)的前提，水利建設(shè)者和決策者必須對當(dāng)?shù)厮Y源進(jìn)行全面分析，掌握其開發(fā)利用情況和利用現(xiàn)狀，“三S”技術(shù)集成能建立流域地表的時空模型，它不僅提供流域地表及其環(huán)境的幾何信息，且能給出空間位置，根據(jù)需要建立水利建設(shè)地理信息系統(tǒng)，對水利建設(shè)所需的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)的輸入、分析和處理，從而得到當(dāng)?shù)厮Y源的詳盡資料，在此基礎(chǔ)上建設(shè)者和決策者可進(jìn)行較為科學(xué)的、更具有指導(dǎo)意義的流域規(guī)劃。

遙感技術(shù)在水利工程勘測中的應(yīng)用。利用遙感像片已成為編制和訂正小比例尺地形圖、像片圖和專用圖的重要手段，這些小比例尺地形圖，專用圖可直接進(jìn)行水利工程的流域規(guī)劃，根據(jù)象片判讀進(jìn)一步研究流域的地形特點(diǎn)、地質(zhì)構(gòu)造，以選擇合適的壩址，確定水庫淹沒、浸潤和坍塌范圍，以及庫區(qū)搬遷、淹沒損失和經(jīng)濟(jì)賠償?shù)龋幢阍跓o人煙的地方，遙感像片也能提供信息，上述工作可在內(nèi)業(yè)由人工和計算機(jī)完成，由此可見，利用遙感技術(shù)可明顯減少野外工作量，提高成圖速度，縮短成圖時間。

利用GPS進(jìn)行水利工程控制測量。水利工程一般選址于深山溝壑之中，對測量來說，地形復(fù)雜，地表植被覆蓋較多，通視條件較差，國家控制點(diǎn)稀少，光學(xué)儀器控制測量難度較大，利用GPS就能較好地解決這些問題，因?yàn)镚PS接收機(jī)不受地形條件、氣候、時間的限制和影響，能夠及時準(zhǔn)確地完成控制測量和其它定位工作，如果采用機(jī)載GPS進(jìn)行航攝，那么航測外業(yè)就能大幅度減少或者免做像控點(diǎn)，減少測繪工作量，提高效率。

利用電子平板儀測制水利工程用圖。地形圖的測繪是將地表面的地物(自然的或人工的)和地貌(地面的高低起伏)按一定的比例尺，用規(guī)定的符號測繪到圖上，水利工程對所使用的地形圖要求較高，圖上作業(yè)多，為了滿足水利工程用圖的需要，除了使用現(xiàn)有的地圖資料外，每項(xiàng)水利工程都要測制一定數(shù)量不同比例的地形圖，和控制測量一樣，地形圖的測制也非常困難，電子平板儀一般使用全站儀采集目標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)，便攜計算機(jī)處理數(shù)據(jù)，這樣就簡化了測圖過程，具體說有這樣幾個特點(diǎn):①直接測算出目標(biāo)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，通過傳送線輸給計算機(jī)處理成圖，無需讀數(shù)記手薄和在圖板上手工繪制，②全站儀有高精度、長視距等特性(和平板儀比較)，既減少了圖根點(diǎn)的布設(shè)密度，又可以方便地增補(bǔ)圖根點(diǎn);③電子平板儀測圖不受圖幅分幅限制，利于展開測圖工作，省去了圖幅拼接，從而消除拼圖誤差;④成果即為數(shù)字地圖，便于收藏攜帶，可以方便地繪出不同比例尺的地形圖和其它專用圖，電子平板儀由全站儀、計算機(jī)及測圖軟件組成，設(shè)備投資相對較少，效益明顯，是取代平板儀和建立數(shù)字地圖的理想外業(yè)設(shè)備。

數(shù)字地圖在水利工程規(guī)劃設(shè)計中的應(yīng)用。地形圖在水利工程規(guī)劃設(shè)計中的應(yīng)用主要包括:在地形圖上進(jìn)行工程總體規(guī)劃布置，確定水工建筑物的坐標(biāo)、高程、方位和規(guī)模;在地形圖上布置渠道、隧洞、管道等建筑物，并繪制方向斷面圖;在地形圖上確定水庫匯水面積、淹沒邊界線，以便確定水庫建設(shè)搬遷的范圍，以及進(jìn)行水庫庫容計算、繪制庫容曲線等，數(shù)字地圖可以從電子平板儀、全自動測圖系統(tǒng)和經(jīng)數(shù)字化設(shè)備數(shù)字化獲取，全站儀等設(shè)備采集數(shù)據(jù)，計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理建立數(shù)學(xué)地面模型(存貯地面特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)表示地面的狀態(tài))，并生成數(shù)字地圖，數(shù)字地圖和數(shù)字地面模型的核心意義在于可以根據(jù)圖上任一點(diǎn)的平面坐標(biāo)內(nèi)插來求得該點(diǎn)的高程，據(jù)此可以插繪等高線、繪制斷面圖，進(jìn)行道路、管線、建筑物等工程的規(guī)劃設(shè)計，數(shù)字地圖的計算機(jī)處理，十分有利于水利工程規(guī)劃設(shè)計的計算機(jī)輔助設(shè)計(cAD)應(yīng)用，即編制水利工程規(guī)劃設(shè)計軟件就能在數(shù)字地圖上實(shí)現(xiàn)計算機(jī)輔助設(shè)計，如計算庫容量，只需輸入壩底高程和庫中水位高程，就能在數(shù)字地圖上計算出庫容量和繪制出不同水位高程的庫容曲線。

三、小 結(jié)

水利工程測量的發(fā)展與水利建設(shè)事業(yè)的發(fā)展息息相關(guān)，而落后的測量手段必將阻礙水利建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，因此，應(yīng)用測繪科學(xué)新技術(shù)成就，改善水利工程測量手段，建立水利工程測量系統(tǒng)化、數(shù)字化體系，將使水利工程測量的成果資料更及時、更可靠，給水利建設(shè)者和決策者提供更科學(xué)的依據(jù)，為水利工程建設(shè)和管理帶來效益。