現代測繪技術在河道整治工程中的應用與分析

吳明磊

（上海旻蔚測繪科技有限公司，上海 201900）

0 引言

現代測繪技術與傳統測繪技術相比，具有工作效率高、測量數據精準等特點，因此現代測繪技術被廣泛應用于各種大型工程之中，本文以河道整治工程為例，進而論證現代測繪技術對于此類工程的適用性。

1 項目概況

現代測繪技術的發展促使測繪工程的效率、精準度等不斷提高，因此也被廣泛應用?，F要對上海市閔行區浦江鎮聯勝河進行河道斷面測量，河道總長2039.82m，由于在河道的測繪過程中河道內存在大量打水流，傳統的測繪技術無法對河道斷面進行測繪，在此次測繪工程中利用現代測繪技術進行河道斷面的測量工作。

2 測繪工程的重點分析

進行河道整治工程的測繪需要掌握以下幾個重點知識及技能：①需要掌握地面測量、河道測量以及航空測量等方面的基本理論知識；②需要掌握地面測量、河道測量以及航空測量的相關現代化的測量技術；③需要掌握數字攝影測量、解析攝影測量以及圖像圖形信息處理的基本理論知識以及基本方法等；④需要掌握各種信息源設計和編制各類地圖的基本理論知識與基本方法；⑤測繪人員需要具備專業的測繪能力以及豐富的測繪經驗等，優先選拔從事過各類大型工程測繪工作、相關網站和信息系統的建立以及各種大比例圖紙繪制的相關專業測繪人員；⑥測繪人員需要深諳我國政府當前所推出的各種有關測繪工程的法律法規、政策以及發展方針等；⑦熟練掌握有關測繪工程的文獻檢索以及查詢資料的基本方法，測繪人員需要具備一定的實踐能力以及科學研究的能力；⑧測繪人員需要對測繪地點進行全面考察，并根據考察結果制定出科學、可行的測繪方案。

3 現代測繪技術

3.1 數字化測繪技術

數字化測繪技術主要由三部分組成，分別是數據輸入、數據處理以及數據輸出，而且在數據處理的過程中將計算機的軟硬件進行有效結合，進而對地形空間的數據分析處理。首先，在數據輸入的過程中，數據主要有兩大來源，一種是由全球定位（GPS，全稱為Global Positioning System）系統以及全站儀等采集到的野外數據，另一種是由數字攝影測量儀、數字化儀以及掃描儀等采集到的原圖數據；其次，數據處理的過程也分為兩種，針對野外采集到的數據既能夠利用掌上電腦（PDA，全稱為Personal Digital Assistant）或者平板電腦等直接進行數據處理，又可以采用內存卡、PC卡以及電子手薄等方式將數據傳輸到微機上再進行處理，對于原圖上采集到的數據，首先需要利用成圖軟件對圖紙掃描到的數據進行一次處理，再將成圖軟件處理過的數據傳送到微機上，進而再進行二次處理；最后便是數據的輸出，常見的數據輸出點分別是顯示器、繪圖儀以及打印機，而微機和掌上電腦（PDA）或者平板電腦等也可以直接進行數據的輸出。數字化測繪技術的實施過程主要分為四步：首先是確定控制點，其次是進行碎步測量，接著是進行數據的傳輸，最后便是將數據成圖[1]。

3.2 全球衛星定位技術

隨著全球衛星定位技術的不斷優化升級，促使此項技術被廣泛應用于各類工程測量。利用此技術在測量過程中會接收衛星發射信號，與此同時還會進行相應的數據處理，進而明確測量點的具體空間位置以及相關的數據等。全球衛星定位技術具有非常多的優異特性，如全球性、抗干擾性、全能性、全天候、實時性、保密性及連續性等。此項技術的有效實施主要依靠三大設施作為基礎保障，分別為空間衛星星座、地面監控站及用戶端設備。

3.3 無人機航空攝影測量技術

無人機航空攝影測量技術指的是利用無人駕駛飛機作為空中的平臺，同時承載著相應的遙感設備來進行數據信息的獲取，常用的遙感設備有輕型光學相機、激光掃描儀、磁測儀、CCD數碼相以及紅外掃描儀等。計算機將對無人機搭載遙感設備獲取到的數據進行處理，并按照相關的精準度要求將其制作成圖像。無人機航空攝影測量技術是具有遙控、遙測技術、高空拍攝、計算機影像信息處理功能以及視頻影像微波傳輸等特點的新型測量技術。在實施無人機航空攝影測量技術的過程中，需要重點注意無人機的姿態、無人機的飛行方位、飛行速度、具體位置以及無人機的電池電壓等，從而保障測量工程的高效完成。

4 測繪技術的實際應用分析

4.1 GPS靜態定位測量

GPS靜態定位測量的作業率以及作業精準度都相對較高，而且在作業中自動化的集成度也較高，整體操作流程也十分便捷。GPS靜態定位測量的工作原理是利用聲波反射的強度，再以信息測量的方式進而對河道水位的具體深度進行測量，此項技術是當今河道測繪的主要手段。在河道測繪工作的實施過程中，主要是將全球衛星定位（GPS）技術與載波相位分差技術（RTK，全稱為Real-time kinematic）以及測深儀等有效結合的方式進行工程測量。岸上的地形測量工作主要利用載波相位分差技術（RTK）與全球衛星定位技術（GPS）即可有效完成；而針對水下的測量工作，則需要利用載波相位分差技術（RTK）與全球衛星定位技術（GPS）以及測深儀等才能完成水深數據的實際測量，進而利用已經獲取到的數據對測量點進行再一次確認。當全球衛星定位（GPS）系統的信號較弱時，便需要將測深儀、載波相位分差技術（RTK）、全球衛星定位技術（GPS）與全站儀進行結合使用。通過測量數據的集中采集與存儲進而再被統一性的自動化處理，促使工作人員可以及時獲取河道的相關數據，并根據相應的測量需求及水下的地形、地貌等對測量數據進行判定，從而保證GPS靜態定位測量數據的有效性。

4.2 GPS控制點布設

①在聯勝河的上游附近的C級GPS點作為控制點的起點，而在河道的下游附近的C級GPS點作為控制點的終點，沿著聯勝河的水流方向以相同的間距進行控制點的布設；②控制點之間的平均距離需要根據現場的實際情況進行規劃，另外每條附和線路的邊數也應盡可能地保持一致，最多不可超過8條；③相鄰控制點之間的距離應盡可能地保證其一致性，最小距離不能低于平均距離的1/3，最大距離不能超過平均距離的3倍；④控制點的選擇首先需要遠離高壓線以及無線電發射塔等設施，與高壓線之間的距離最少應保持50m，與無線電發射塔之間的距離最少應保持200m。其次控制點應選擇在地域和頂空都相對開闊、交通便捷、容易保存、通視條件相對較好的地帶；⑤GPS控制網的觀測時段需保證在1.6以上，觀測時段的不能低于40min，衛星的高度角需保證在15°以上，有效的衛星數量不能使用5個，點位幾何圖形的強度因子需小于6；⑥天線的對中誤差不可以超過2mm，在觀測的過程中，在天線的10m范圍內不能進行無線電的通訊[2]。

4.3 平面及高程控制點布設

平面及高程控制點的布設需要遵循四點基本原則：①相鄰的控制點要保證可以通視，同時還要保證地勢平坦，方便后期距離的測量；②控制點應選擇土質堅硬的地方，便于后期控制點標志以及相關儀器的安置；③控制點應選擇地勢較高、視野開闊的地方，方便后期的碎步測量以及放樣等；④控制點應選擇在坡度較小地帶，同時還應避免跨越河流、湖泊等地帶。

4.4 河道斷面測繪

河道斷面的測繪工作主要分五步實現，分別是斷面基點的測定、橫斷面方向的確定、陸地部分橫斷面測量、水下部分的橫斷面測量以及橫斷面圖的繪制。

（1）斷面基點的測定：斷面基點的測定主要包括平面位置的確定以及高程的測定。

（2）橫斷面方向的確定：將經緯儀安置在斷面基點上，沿河流的方向將望遠鏡倒裝在橫斷面上作為后視點進而進行實地測量。

（3）陸地部分橫斷面測量：首先需要將經緯儀安置在斷面基點上，利用視距法測量各基點的平距以及高差等，并以此計算出高程。

（4）水下部分的橫斷面測量：測量方法有近距法、角度交會法、斷面索法以及動態GPS測量法，具體的測量方法需要視實際情況而定。

（5）橫斷面圖的繪制：通常在圖形繪制的過程中河道控制點的平距用河道橫斷面的橫向來表示，而河道橫斷面圖的縱向表示河道的高程控制點，另外河道的左邊也必須在圖紙的左邊，右邊也同樣如此[3]。

4.5 無人船測量技術

無人船測量技術的有效實施需要保證測量當天天氣狀況較好、河道內風浪較小、河面的能見度較高。首先需要在河岸上架設相應的全球衛星定位（GPS）系統的基準站，然后再將無人船上的通信設備與移動站進行連接，并對其進行檢查，保證其連接的完整性，最后利用電腦操控無人船的航行方向、航行速度以及航行區域等，進而完成數據的采集工作。由于無人船在航行過程中可能會受到水草、魚群等物質的影響，可能會導致采集到的數據存在一定的誤差，可利用數據與信號疊加的方法對部分不準確的數據進行修正，從而保障數據的可靠性，進而方便后期圖像的繪制與生成[4]。

5 結語

隨著經濟的不斷發展，對河道資源的利用需求也在不斷擴大，社會各界對于河道管理整治的重視程度也隨之提升。現代化測繪技術的引入以及具體應用，可以促使河道管理工作的成效與管理效率顯著提高，因此出于對完善和加強河道管理的需要還應進一步引入現代化測繪技術，可實現有效保障河道資源的可持續利用以及河道整治工程的質量。