水庫測繪中新技術的應用分析與探討

武榮榮

摘要：隨著時代的發展與科技的進步，新技術在水庫測繪中的應用越來越廣泛，不僅降低了測繪工作人員的勞動強度，提高了工作效率，縮短了作業時間，而且測繪的精度也有較大的提高。測繪成果的快速提供，有助于降低工程造價成本，增強社會與經濟效益。跟蹤測繪新技術，加強測繪新技術在水庫測繪中的應用，將更好的服務水利水電開發建設使用。

關鍵詞：水陸一體化測繪;無人測量船;北斗導航定位系統;機載激光測深

1關于水庫測繪新技術的概述

1.1原有水庫測繪技術

科學技術的進步，水庫測繪加入了新技術和設備，之前常用的測繪裝備主要有全站儀、水準儀、單波束測深儀以及GPS-RTK等。傳統的測繪技術外業工作量大、勞動強度高、成圖時間較長，給水庫的測繪工作帶來了較大的麻煩。隨著水陸一體化測繪、無人測量船、北斗導航定位系統以及機載激光測深技術的發展，提高了測繪的效率和精度，勞動強度有所降低，也提升水庫測繪的質量。

1.2水庫測繪新技術

測繪技術的發展，新的技術加入到了水庫測繪當中，水庫測繪新技術的內容主要包括水陸一體化測繪、無人測量船、北斗導航定位系統以及機載激光測深等。其中水陸一體化測繪可同時獲取陸地和水下的地形。無人測量船吃水小，使用靈活，操作簡單，在淺水區域優勢明顯。北斗導航定位系統的使用，結束了我國長期以來依賴國外衛星導航系統的歷史[1]，隨著“北斗”系統的不斷完善，今后還將提供厘米級的服務。機載激光測深技術的發展，對于水庫測繪及相關研究的開展具有重要意義。

2測繪新技術在水庫測繪中應用的研究

2.1水陸一體化測繪技術

常規的水庫測繪一般采用陸地和水域分開測繪。陸地一般采用GPS-RTK和全站儀測繪，精度較高，但效率偏低;水下采用船載測深儀進行測繪，再進行陸地和水域地形圖的拼接，完成測繪工作。隨著激光三維掃描儀的出現和運用，提供了水陸一體化無縫測量的方式，通過船載方式，搭載多波束測深儀、GNSS接收機、姿態傳感器和激光三維掃描儀等設備，充分利用載體的機動性能，實現走到哪測到哪，同時實現了水下和陸地的地形測繪，在一定的時間可以生成高精度的點云數據、DLG數據，成果豐富。

目前水陸一體化測繪技術優勢明顯，適用一定的范圍，同時也存在著一些限制條件和不足之處。系統由多波束測深儀、姿態儀、GPS和三維激光掃描儀等組成，可同時采集地上水下高密度的三維空間數據，測量船行動較靈活，視角開闊，對于水庫和河道地形測繪，優勢明顯，快速采集遠處目標數據的同時，可保障作業安全。限制條件和不足之處，設備投入較高，需要有經驗的技術人員來操作完成，儀器安裝調試要求較高，需要有一定的經驗。在進行數據采集時，建筑物、植被覆蓋區的地形地物等處容易被遮擋。多波束的測量覆蓋范圍受水深和儀器測量開角影響較大，淺水區作業效率較低，在水邊線附近區域，船只難以靠近，易產生盲區。水淺區域可使用GPS-RTK進行補測，對于陸地測量盲區，可使用GPS-RTK、全站儀或地面三維激光掃描等技術手段補測。

2.2無人測量船

在水下地形測量過程中，淺水區域是測量難點，人工涉水使用GPS-RTK測量，有一定的風險，可能會造成人身意外傷害或儀器受潮進水;采用船只搭載測深儀測量，受船只吃水和測量盲區的影響，數據獲取較困難，難以達到水域測量全覆蓋。智能化無人測量船，在水下測量方面優勢明顯，安全性較高、水深精度也較高。無人船適應河流、湖泊、水庫等多種水域作業，體積小、重量輕、吃水淺、易控制，搭載單波束或多波束測深儀，可提前布置測線采用自主導航，在復雜地區可以通過手動操作完成測量任務，安全性較高。

無人測量船和人工測量及傳統船只搭載測深儀相比，具有安全、高效、便捷，覆蓋面較好。采用無驗水位，利用河北CORS系統進行水下地形測量方法，平面和高程精度高，可以獲得高精度的數據，在水庫測繪時，相比傳統的驗水位模式精度提高。無人船重量輕，吃水淺，采用無驗潮模式，可不考慮動吃水與靜吃水差值的影響。無人船精度較高，但仍然有一些需要改進的地方：

（1）無人測量船在養殖、水草較多等區域，推進器抗纏繞能力較差，可進行改進，提高躲避和抗纏繞能力。

（2）一般在天氣和水況較好的情況下進行外業測量，抗風浪能力有待提高，可考慮采用三體船的方式進行。

2.3北斗導航定位系統

北斗導航定位系統不僅具有定位與導航、授時功能，還具備獨特的短報文通信功能[2]，是獨立自主、開放兼容、技術先進、穩定可靠覆蓋全球的導航系統，可實現全天候快速定位，2020年組網完成以后，面向全球服務，實現我國衛星導航應用的歷史性跨越。隨著北斗導航系統產業化的發展，越來越多的設備支持北斗導航定位系統，其技術研發和行業標準制定等還在探索當中，隨著時間的推移，發展會越來越好。在水庫測繪中，加入北斗導航定位系統，定位的精度會越來越高，測量的盲區也會減少，在一些偏遠的水庫測繪中，短報文通信功能作用也很明顯。

2.4機載激光測深

機載激光測深技術屬于主動測深系統，采用掃描測量方式從空中發射激光來探測水深，具有覆蓋范圍廣、作業周期短、測量點云密、點云精度高、低消耗、高機動性等特點[3]。在進行測量作業時，發射紅外光和藍綠光兩種光，其中紅外波段不易穿透水體，探測到水面后就進行回波，而藍綠光穿透水體時的衰減最小，穿透性強且方向性好，故藍綠波段可探測到水底，反射后被傳感器接收。機載激光水深測量技術作為一種新型的測深技術，與傳統的聲吶、遙感等水深探測技術相比，水深點的密度更高，水下地物的探測能力更強。未來，機載激光測深系統會向小型化、低成本化、安裝方便、探測能力提升、水深數據處理速度提升等方向發展，提高探測深度和在渾濁水域的探測能力。

3結語

水陸一體化測繪、無人測量船、北斗導航定位系統以及機載激光測深等技術在水庫測繪中的使用，提高了測繪成果質量，降低了測繪人員的勞動強度，縮短了測繪工期。測繪成果的快速提供，有助于降低工程造價成本，增強社會與經濟效益。跟蹤測繪新技術，加強測繪新技術在水庫測繪中的應用，將更好的服務水利水電開發建設使用。

參考文獻：

[1]李陽，董濤.“北斗”衛星導航系統的概述與應用[J].國防科技，2018（3）：74-80.

[2]唐金元，于潞，王思臣.北斗衛星導航定位系統應用現狀分析[J].全球定位系統，2012（12）：26-30.

[3]時振偉，陽凡林，劉翔，等.用簡述機載激光測深系統及其在海底底質分類中的應用[J].中國水運，2013，13（10）：292-295.

（作者單位：河北省水利水電勘測設計研究院）