數(shù)字化測繪技術(shù)在水利工程測量中的應(yīng)用分析

劉耀泉

(廣東省水利電力勘測設(shè)計研究院，廣州510170)

數(shù)字化測量技術(shù)，是應(yīng)用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及先進的通訊技術(shù)，對地面目標(biāo)物進行準(zhǔn)確測定，并將測定結(jié)果分析處理的先進技術(shù)。在水利工程質(zhì)量不斷提高的今天，該技術(shù)已經(jīng)逐步應(yīng)用到水利工程測量中，提高了測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。另外，該技術(shù)的應(yīng)用，取代了傳統(tǒng)的人工模擬繪圖，對于提高工作效率也具有重要意義。文章就該技術(shù)在水利工程測量中的應(yīng)用進行如下分析。

1 數(shù)字化測繪技術(shù)的優(yōu)點

數(shù)字化測繪技術(shù)優(yōu)點是和傳統(tǒng)的測繪手段相比較才能觀察到的，具體有如下3 個方面:

1.1 精確度高，檢測面廣

精確度高，檢測面廣是數(shù)字化測繪技術(shù)的重要特點，也是優(yōu)于傳統(tǒng)測繪手段的最明顯的地方。在數(shù)據(jù)測量時，可以就目標(biāo)內(nèi)的所有信息給予采集，并分析處理及儲存。并且在對測量數(shù)據(jù)進行處理時，具有很高的精確性，大大減少了人工處理時所出現(xiàn)的誤差。另外，由于水利工程的特殊性，在進行測量工作時，必須前往河流或湖泊所在地，才能完成真實、準(zhǔn)確的測量工作［1］。但這些部位通常環(huán)境復(fù)雜，地理條件多樣，無形中給測量工作造成了困難，加大了測量難度。這時，如果采用現(xiàn)代測繪技術(shù)，將會減少在野外工作的時間，減少工作強度，但工作效率會得到提高，測量準(zhǔn)確性也會相應(yīng)的提高。

1.2 迅速處理測量數(shù)據(jù)的能力

在水利工程相關(guān)數(shù)據(jù)測量時，通常涉及到大量數(shù)據(jù)，處理它們會耗費大量的時間，并且容易出現(xiàn)差錯。這在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)測量中是重點內(nèi)容，也是最不容易控制的。但現(xiàn)代數(shù)據(jù)測繪技術(shù)的應(yīng)用，將這一問題成功解決，并且不僅將大量測繪數(shù)據(jù)及時處理，還提高了準(zhǔn)確性，對于水利工程施工具有重要意義。

1.3 使得測量信息更加形象化

現(xiàn)代數(shù)據(jù)測繪技術(shù)的一個重要優(yōu)點是集中了目前眾多先進技術(shù)，如計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)、高性能軟件技術(shù)等，通過對它們進行有機組合，使得測量數(shù)據(jù)及信息更加形象化、完整化，使人觀看之后有種一目了然的感覺。基于這種特性，現(xiàn)代數(shù)據(jù)測繪技術(shù)在復(fù)雜的水利工程施工中，顯得游刃有余［2］。

2 GPS 測量技術(shù)的基本情況及主要特點

隨著科學(xué)技術(shù)不斷革新、改進，數(shù)據(jù)測繪技術(shù)也呈現(xiàn)多樣化，如GPS 測量技術(shù)、航空攝影測量技術(shù)、遙感測量技術(shù)等。下面就以GPS 測量技術(shù)為例，將其在水利工程測量中的應(yīng)用進行分析。

2.1 基本情況

GPS 測量技術(shù)是全球定位系統(tǒng)，具有準(zhǔn)確性高、測量速度快、操作方便及功能多樣化等特點。已被應(yīng)用到許多工程測量中，并取得了良好的效果。如應(yīng)用到公路工程測量中、資源勘探測量中、海洋資源勘探等。通過在不同領(lǐng)域廣泛的應(yīng)用，不僅提高了測量準(zhǔn)確性，同時也提高了施工質(zhì)量，縮短了工期。通常情況下，該技術(shù)主要有三部分組成，分別為空間星座、用戶設(shè)備及地面控制。在測量地面信息時，不會受到環(huán)境影響，如刮風(fēng)、下雨等。另外，測量具有不間斷性，也就是說能夠全天24 小時對地面信息進行測量，如果地面信息稍有點變動，便會顯示在測量系統(tǒng)終端上，從而提高了信息的真實性。在水利工程測量時，通常與由于測量環(huán)境復(fù)雜、多變，給測量工作帶來極大困難，而GPS 測量技術(shù)由于體積小，容易攜帶，定位準(zhǔn)確性高特點，使水利工程測量工作變得簡單易行。

2.2 主要特點

通過在水利工程測量中不斷使用，總結(jié)出這6大特點:

2.2.1 定位準(zhǔn)確性高

這是該技術(shù)的主要特點，也是廣泛應(yīng)用的主要因素。在實際應(yīng)用中，測量準(zhǔn)確度通常和基線長度有關(guān)，當(dāng)基線越長，定位的準(zhǔn)確度將會越高。當(dāng)基線在50 km以內(nèi)時，精確度可以達(dá)到1.0×10－6。

2.2.2 不同觀測站之間不需要通視

也就是說，在測量數(shù)據(jù)時，無需搭建覘標(biāo)，就能實現(xiàn)定位。這種特性使得測量工作具有很好的靈活性，當(dāng)遇到地理條件復(fù)雜的工作環(huán)境時，可以將測量點選在易于測量的位置，不僅減少了工作量，也降低了測量難度，這將對于水利工程測量是有利的。

2.2.3 操作簡便

GPS 測量設(shè)備除了具有輕便，易于攜帶之外，還具有操作方便特性。如設(shè)備中的操作按鈕稀少，操作步驟簡單化，并且在操作中，均具有操作提示，使得操作起來，顯得很方便。另外，該設(shè)備的測量系統(tǒng)具有很高的自動化程度，使得大部分測量工作都是由設(shè)備完成，人工操作的地方很少，從而增加了測量準(zhǔn)確性，減小了誤差。

2.2.4 測量時間短

在GPS 測量設(shè)備中，裝置了靜態(tài)和動態(tài)定位測量技術(shù)，使得測量能在瞬時間完成，但并不影響測量準(zhǔn)確性。該技術(shù)能縮短測量時間，就是得益于此。

2.2.5 能夠提供三維坐標(biāo)圖

當(dāng)要對某一地段進行測量時，只要選定某一點，GPS 測量系統(tǒng)將會自動采用三維坐標(biāo)技術(shù)對該點鎖定，提高檢測精確度。

2.2.6 全天候運行

這為連續(xù)測量工作提供了保障，如當(dāng)遇到風(fēng)雨天氣時，常規(guī)數(shù)據(jù)測量技術(shù)均不能使用，而GPS 測量技術(shù)照常使用無誤，從而避免了因氣候因素而造成的測量終止等情況。

在GPS 測量技術(shù)測量中，其主要功能的是三維坐標(biāo)。在使用時，通常會出現(xiàn)兩方面誤差，分別為中桿位置誤差及全站儀測距誤差，這兩個誤差常用一定公式表示，其中測距誤差為MD=(A+B)*D，其中A 表示固定誤差，B 表示誤差系數(shù)，D 表示測定距離。隨著測量技術(shù)不斷改進，誤差表示方式也發(fā)生了變化，如今，上述表示方式已轉(zhuǎn)化成MD=3mm+2ppm/*D。有了這種誤差表示公式，便可以計算出數(shù)據(jù)測量時的誤差大小，如當(dāng)被測量目標(biāo)距離測量地點＜500 m時，誤差分為在5 cm之內(nèi)。也就是說，在一定距離之內(nèi)，只要按照測量步驟，就能將測量誤差控制在很小范圍之內(nèi)。所以，在實際測量時，要認(rèn)真檢測定向點和測站點，并注意測量范圍內(nèi)是否有障礙物，如果有，將會對測量準(zhǔn)確性造成影響，這時，應(yīng)采用全站儀進行檢測，以避免測量數(shù)據(jù)的不確定。

3 GPS 測量技術(shù)在水利工程中的具體應(yīng)用

水利工程通常涉及到水質(zhì)測量，河流附近地質(zhì)檢測等內(nèi)容，用傳統(tǒng)的測量方式，無形中增加了測量強度，也增加了測量誤差。另外，在測量時通常用到水準(zhǔn)儀及六分儀，這些儀器不僅使用不方便，而且測量精確度低，測量耗時長，給測量工作帶來極大不便。GPS 測量技術(shù)由于具備準(zhǔn)確性高、操作方便及測量時間短等特性，在水利工程數(shù)據(jù)測量時，不僅提高了測量準(zhǔn)確性，而且提高了測量效率。下邊就對該技術(shù)應(yīng)用進行簡述。

3.1 GPS 測量要求

根據(jù)水利工程測量要求，應(yīng)在工程數(shù)據(jù)測量趨于設(shè)定GPSE，并將測量系統(tǒng)設(shè)置成靜態(tài)點格式。這樣做，不僅有利于數(shù)據(jù)測量，而且能夠有效地控制測量誤差，將其控制在一定范圍之內(nèi)。更重要的是，這樣做，有益于測量中的選點、測量及數(shù)據(jù)處理等環(huán)節(jié)。

3.2 GPS 選點

在數(shù)據(jù)測量時，為了提高測量準(zhǔn)確性，應(yīng)在測量范圍之內(nèi)設(shè)定13 個埋點，并給予編號，從1 至13。在選點上，應(yīng)注意以下原則:

1)應(yīng)保證所埋的點能夠被GPS 測量系統(tǒng)所接收，這是選點的基本條件，只有埋點被接收，才能進入以后的測量工作。

2)在選點時，還要注意選點周圍是否有無線電發(fā)射裝置，有的話，應(yīng)及時避開，并保證選點和無線電設(shè)備之間的距離在200 m以外，才能避免無線電影響;另外，還要注意高壓線及微波信號，不能和它們挨得過近，相距距離應(yīng)保持在50 m以上，才能避免受到影響，提高測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3)在埋點時，還要注意所埋的目標(biāo)物具有明顯的特征，這樣才能確保在測量時更容易找到，避免因找不到目標(biāo)而造成的影響。另外，還應(yīng)保障選點周圍不能有障礙物，有的話，及時清理，以免對GPS 信號產(chǎn)生影響，降低測量準(zhǔn)確性。

4)選點要穩(wěn)定。

5)當(dāng)選點是作為水準(zhǔn)聯(lián)測所用時，在數(shù)據(jù)測量時，測量人員應(yīng)做好水準(zhǔn)路線，以保證測量準(zhǔn)確性。

3.3 觀測

當(dāng)埋點選好之后，就要對控制點標(biāo)志進行埋設(shè)，這時，要嚴(yán)格按照四等水準(zhǔn)，不能隨意埋設(shè)。標(biāo)志埋好之后，應(yīng)等一段時間，然后再進行測量，最好在埋設(shè)之后，下一場透雨，使埋設(shè)點穩(wěn)定，測量效果會更好。在埋點測定時，應(yīng)將測定格式設(shè)置成靜態(tài)觀測，同時采用非同步閉合環(huán)，以提高測量精確度，提供更多的測量數(shù)據(jù)。另外，在測量時，為了和測量要求相對應(yīng)，應(yīng)增加測量基線，同時將每點的站率設(shè)置成N＞2，這樣做，不僅可以提高測量準(zhǔn)確信，充分應(yīng)用基線，更能保證網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性及可靠性。

埋點標(biāo)志準(zhǔn)備好之后進入測量環(huán)節(jié):

1)測量前，應(yīng)檢查測量儀器是否精準(zhǔn)，同時選定可見性報表及最佳觀測點，之后制訂測量計劃。

2)測量時，應(yīng)將測量模式設(shè)置成靜態(tài)測量，同時將測定時間進行規(guī)定，使測量在有效時間內(nèi)運行，還應(yīng)將控制點強行對中、選定特定的衛(wèi)星系統(tǒng)等。

3)測量時，應(yīng)保證天線放置平整，以降低測量誤差，提高測量準(zhǔn)確性，在注意天線放置位置的同時，還應(yīng)注意它的方向，應(yīng)指向北方。

3.4 測量數(shù)據(jù)處理

測量結(jié)束之后，測量人員應(yīng)填寫測量手薄，并將測量數(shù)據(jù)進行處理。數(shù)據(jù)處理一般包括，數(shù)據(jù)質(zhì)量檢測、基線解算等、繪制控制點三維坐標(biāo)等。

在測量數(shù)據(jù)處理時，首先要對測量誤差進行處理，常用的塞爾公式為:

4 結(jié) 語

隨著經(jīng)濟發(fā)展，水利工程在國民經(jīng)濟中的作用日趨明顯，數(shù)據(jù)測量作為水利工程實施的主要環(huán)節(jié)，測量的準(zhǔn)確與否直接關(guān)系著工程質(zhì)量好壞，所以被廣大工程管理人員所關(guān)注。文章以GPS 技術(shù)為重點，對數(shù)據(jù)測繪技術(shù)的特點及應(yīng)用情況基于分析，希望具有參考價值。

［1］星萬程.數(shù)字化測繪技術(shù)在水利工程測量中的應(yīng)用研究［J］.中國水運，2013，13(12):266－267.