水利管線工程地質測繪中的數字化填圖技術

陳 耿

（廣西水利電力勘測設計研究院，南寧 530023）

水利管線工程地質測繪中的數字化填圖技術

陳 耿

（廣西水利電力勘測設計研究院，南寧 530023）

水利管線工程一般具有長度長、范圍小、穿越地形多樣、地質條件要求相對簡單且設計方案多變等特點。傳統的基于紙質地圖的地質測繪方法在管線工程地質測繪中存在現場視野狹窄、定點較慢、效率較低等缺點。數字化填圖技術的出現使得地質測繪工作的效率大幅提高，已成為當前外業工作發展的一個重要方向。但開發專用的數字化填圖軟件存在周期長、費用高、兼容性差等不利因素。利用現有的地圖軟件則可在規避諸多不利因素的同時，保證質量、提高效率、節約成本。以百色水庫灌區輸水管道為例，介紹了現場數字化填圖的方法及成果。

管線工程；數字化填圖；奧維；地質測繪；GPS

1 概述

百色水庫灌區位于廣西百色市轄區內，屬于桂西北季節性旱災比較嚴重的地區。現擬利用百色水庫水源通過輸水管線送水到各灌片以解決作物灌溉、養殖用水等問題。灌區涉及3個縣（區）的12個鄉鎮，總計135個村屯；灌溉耕、園地總計130萬畝，是桂西北重要的民生水利項目。輸水干管管線擬采用管徑1.8～4.0m的鋼管，總長約172km。

按照工作要求，本次僅對其中的一部分管線進行地質測繪和勘探。傳統的基于紙質材料加手工定點的地質測繪方法難以滿足工作進度和精度要求。而將奧維地圖和GPS技術相結合進行數字化填圖，使得地質測繪工作在滿足精度要求的前提下實現動態監測，并可隨設計方案的改變實時調整，能夠有效的避免重復和遺漏，也可對設計的臨時變更做出積極的響應，極大地提高了工作效率，節約了外業勘測的工作成本。

2 工作流程

地質測會數字化填圖工作流程見圖1。

3 地質信息數據庫的建立

為了進行數字化填圖，必須建立本工程的地質信息數據庫。收集到的資料包括：區域地質圖（1/20萬）、地形圖（1/10 000）、工程區高清影像圖（0.5m分辨率）、管線布置平面圖，所有資料均統一至WGS84坐標系。

本次數字化填圖利用基于安卓系統的平板電腦或手機完成（IOS系統也可使用），硬件系統為目前的主流設備，其便攜性、普適性均較好。地圖軟件則為較成熟的奧維地圖（版本為5.1.8，本次使用級別為VIP5），其操作界面為中文界面，人機智能交互性強。

圖1 地質測繪數字化填圖工作流程圖

數據庫搭建過程簡單，僅為對收集到的資料進行校正、配準和坐標轉換等工作。為保證數據定位準確，要求配準后的柵格文件誤差一個象元，即0.5m。

4 現場數字化填圖

本次地質測繪的管線長度約100km，外業有效工作時間8d，共完成數字化定點120余個，每個地質點拍攝照片/視頻3～5張/段，并勾繪、復核了各類地質界線，完善了地質信息。與傳統工作方法相比，本次數字化填圖主要有以下主要優點：

（1）基于紙質地圖的地質測繪方法存在視野狹窄、參照物少、定位困難而導致難以準確定點，現通過衛星影像圖+GPS定位技術，使得現場定點迅速而精確。值得一提的是，該系統可在WIFI環境中提前下載好工程區高清影像圖（見圖2），即可在野外無手機信號的情況下實現精確的即時定位（見圖3）。一般來說，影像圖下載至16級（最高20級）即可滿足野外地質測繪工作的需要。需要注意的是，地圖等級越高，其分辨率也越高，但同時占用設備的內存也越大。

圖2 提前下載工程區影像圖

（2）管線穿越的地形以丘陵、山地為主，地貌則以沖溝、河谷、坡地為主，地形地貌較復雜。采用數字化填圖技術，通過前期建立的地質信息數據庫，利用該系統可在野外迅速的進行定位、判明管線的穿越地段和方向、導航至布置的勘探點，使得填圖更具有針對性，極大的提高了工作效率。

（3）地質人員在進行地質測繪的同時，對局部選線不合理的地方可與設計人員進行溝通，便于及時作出調整；還可將當天的工作成果上傳至云端，使得后方校審人員可隨時從云端下載、檢查工作成果，并及時反饋、指導現場人員。通過云端，不同的外業地質測繪小組（最多達5組）可下載、共享對方的數據（見圖5）。

圖3 野外定點標簽界面圖

圖4 野外定點（部分）示意圖

圖5 云端下載外業工作成果圖

（4）經過現場10余個控制點、標志點驗證，平板電腦或手機的GPS精度能控制在5m范圍以內，大多數的誤差僅為2～3m，這基本可以滿足比例尺為1∶2 000的管線平面工程地質測繪的工作要求，在提高效率的同時保證了工作精度，達到了預期的效果。

5 成果應用

通過坐標轉換、關聯點參照，可將數字化填圖技術成果導出至地質信息數據庫中，現場記錄的視頻、照片及文本信息科統一存儲至地質點或地質界線上，地質點和地質界線還可以導出至CAD文件中，方便后期使用（見圖6）。

圖6 管線地質測繪工作成果（部分）

6 結論及展望

數字化填圖技術自推廣實施以來，已應用于多個水電、水利及港口工程，其成本低、效率高、精度好的特點在工程地質測繪工作中體現出了較大的技術優勢，國內多家設計院和公司也在逐步開發相關的地質測繪專用軟件，但其成本均較高，一般高達數百萬元[1，2]。利用市場現有的主流硬件設備和較成熟的商業地圖軟件，將其應用于水利管線工程或其他線路工程的地質測繪工作中，可在滿足工作要求的前提下大幅降低開發應用成本。此外，可以預計，隨著我國“北斗”系統的逐漸成熟，基于“北斗”系統的數字化填圖技術的應用前景必將更加廣闊，值得進一步推廣和研究。

[1] 梁昌玉.水電工程地質體三維建模及可視化研究[D].蘭州：蘭州大學，2010.

[2] 水利水電規劃設計院.水利水電工程地質手冊[M].北京：水利電力出版社，1985.

（責任編輯：劉征湛）

Application of digital mapping technique in geological surveying and mapping of water pipeline engineering

CHEN Geng
（Guangxi Water and Power Design Institute,Nanning 530023,China）

The water pipeline engineering is generally characterized by long length,small scope,running through area with variable terrain and relatively simple geological conditions,multiple design schemes.The traditional geological mapping method based on paper maps has the shortcomings such as narrow field of view,slower fixed-point and low efficiency.Digital mapping technique is able to greatly improve the efficiency of geological mapping,and has become the development direction of field work.However,the development of special digital mapping software has the disadvantages of long period,high cost and poor compatibility.Utilization of existing map software can avoid many disadvantages while ensuring quality,improving efficiency and saving cost.Taking the water pipeline work of Baise Reservoir Irrigation Zone as example,an introduction was made on the method and achievements of field digital mapping.

Pipeline engineering;digital mapping technique;Omap;geological surveying and mapping;GPS

P642

B

1003-1510（2016）04-0028-03

2016-04-12

陳 耿（1981-）男，安徽池州人，廣西水利電力勘測設計研究院工程師，碩士，從事水利水電勘察設計工作。