3S測量技術在水利工程測量中的應用

邱明根 贛州市水利電力勘測設計研究院

1.3S測量技術概述

3S測量技術集遙感技術（RS）、全球定位系統（GPS）以及地理信息系統（GIS）于一體，是一項具有系統性、多學科交融性的綜合技術形式，具備信息采集、分析及處理的功能；同時，3S技術可獲得被測物及周邊的空間信息，在此基礎上建模，以便工作人員直觀分析與管理，提高后續工程工作的質量。3S測量技術融合多項細分的技術：

（1）RS技術：借助高空衛星探測被測物，采集信息后對其分類，富有針對性地展開分析與處理，全程均可實現無接觸勘探，不會對被測物及周邊環境造成干擾。遇測量環境復雜的場景時，RS技術適用性強的優勢得以顯現，可抵御外部因素的干擾，降低測量難度，提高測量結果的精度。

（2）GPS技術：以衛星通信技術為核心，提供定位功能，隨著技術的深化，現階段已經被應用于軍事、工業、農業等多類場景中。GPS技術的定位精度較高，速度較快，能夠為車輛、船舶等提供優質的導航服務。

（3）GIS技術：聯合RS技術共同應用，首先獲得源自于遙感的數據，傳遞至地理信息系統后，通過特定計算機技術和軟件的配套化使用完成對信息的編輯及分析操作，從中汲取滿足要求的信息，并構建三維空間模型，以直觀的方式呈現出被測物的空間構造，信息的展示更為全面，信息的利用價值得以彰顯。

2.測區概況

高陂水屬章水一級支流，發源于蓉江新區潭東鎮柳樹窩，自東南向西北流經龍孜里水庫、龍井、逕背、上壩、過路、潭東鎮、洋山等村，于筲箕窩匯入章水。全流域面積65.7km2，主河道長19km，縱比降6.33‰。流域平均高程211 m，流域平均坡度3.35%，流域長度16.5km，流域形狀系數0.23。測量工作引入業內主流的3S測量技術，覆蓋對象包含開展河湖及水利工程劃界確權情況調查工作，摸清河湖及水利工程劃界確權實際情況，基于測量數據，按1∶1000的比例測繪地形圖。

3.3S測量技術中各項細分技術的具體應用

3.1 RS技術的應用

遙感技術的測定數據能夠給水利工程施工作業的開展提供重要參考。在管理與保護范圍劃線中應用遙感技術時，主要完成內業規劃設計、保護范圍的初步劃定等工作，為后續的測量放樣提供參照基準，實現內業向外業的轉化，切實保證外業的工作質量、提高效率。

本水利工程作業區覆蓋范圍廣且缺乏足夠的連續性，以零散分布的狀態為主，施工前需收集水利基本信息、衛星遙感影像等，對地形和影像做疊加處理，生成工作底圖，作為水利管理與保護范圍劃線工作的參照基準。部分地區缺乏大比例尺地形圖或所能提供的影像資料不具備足夠的分辨率時，較適合用無人機現場航飛，由此確定DOM影響資料，繼而開展工作地圖的制作劃界工作。受地形、地勢、水文條件等多項因素的共同影響，還有部分地區的通達性較差，即外業測量人員難以到達現場，迫使工作進程受阻，此時依然可采用無人機航測遙感技術，獲取測區劃界數據。為了提高管理的準確性與便捷性，界樁埋設后輔以無人機航拍的方法，期間在界樁頂部設置醒目的標記，以便從影像中直接觀察出具體的界樁分布位置。

3.2 GPS技術的應用

GPS技術兼具精度高、效率高、便捷性好等多重優勢，能推動水利工程測量工作的開展，依托于GPSRTK技術提供全面的服務，切實滿足各類測繪工作的需求。具體至本水利工程測量中，則應用GPS-RTK技術進行實地測繪。

分階段依次推進實地測繪工作進程，有條不紊完成各項工作，具體如下：

①應用GNSS-RTK的技術組網組織控制測量工作，實測GNSS一級點，綜合考慮測量現場的界線分布位置以及地形特征，根據此類基礎信息建設132座GNSS一級控制點。細分數量方面，水庫、山塘每處的控制點數量至少為兩個，必要時適當增加。

②經過前一階段的工作后確定控制測量數據并將其作為起算數據，進一步組織河湖的平面與高程數據測繪，利用GPS-RTK技術完成對地形圖資料的補充（彌補缺失的部分，保證地形圖資料的完整性）。測量時，依托于GPS技術全方位優化與完善既有的GNSS網絡，并調查測繪范圍內的屬性信息，形成更加系統的認識。

③測量放樣界碑、界樁點及水位尺，考慮到精度要求，統一按圖根點要求施測，觀測環節選擇JHCO RS網模式。具體操作機制為，首先確定界樁（碑）的圖解坐標，將該部分信息輸入至RTK內，而后啟用JHCO RS系統完成放樣工作，隨后用RTK施測其解析坐標。但現場工作環境復雜，部分區域的界樁（碑）施測難度較大，此時采用全站儀極坐標法施測。

④經過前述三個階段的操作后，確定地形圖、界樁（碑）點、界址點坐標，在此基礎上劃定管理以及保護的范圍線，并完成界樁（碑）、水位尺的埋設作業，使各自精準到位。

3.3 GIS技術的應用

GIS技術的合理應用對于水利工程規劃、選址、圖紙設計等工作的開展均有促進作用。依托于GIS技術全面存儲和管理水利數據，并深入分析以及集中展示。在本水利工程測量中，聯合應用GIS技術和RS技術制作內業地圖，規劃界址點位方案，內業階段提前考慮到現場以及周邊的環境，由此夯實工作基礎，為外業實測提供良好的條件。

受設計洪水位資料有限的制約，對于難以精準界定庫區管理范圍線高程的地區，聯合應用GPS技術和GIS技術，集多重技術優勢于一體，精準確定庫區設計洪水位。測繪后再完成山塘、水系等測繪施工范圍內的水系專題圖繪制工作。

為高效管理包含界樁（碑）、水位標在內的成果數據，適配GIS入庫軟件，依據基礎地理信息要素對該部分數據成果執行錄入、編輯、整理等一系列操作，實現對數據的存儲，根據需求及時調用。數據成果所含類型豐富且體量較大，包含現場測量的基礎數據、劃界成果數據、權屬范圍等，由此細分為界樁點、界址點、控制點、界樁移位點等點要素成果；保護范圍界線、管理范圍界線等線狀要素成果；權屬范圍面、保護范圍面等面要素成果。此外，在協同應用GIS技術和RS技術后，構建地理信息系統管理服務平臺，發揮出其信息精度高、操作便捷性好的優勢，通過對水利劃界范圍、保護范圍數據庫、基礎測繪數據庫的聯合應用，在平臺上高效完成標準化管理工作，確保管理的實效性以及保護范圍劃定的精準性。

3.4 成果范圍線劃定

以JHCOR S系統為支撐，適配GNSS-RTK接收機硬件裝置，在軟硬件協同工作的模式下完成一級平面控制測量、四等高程控制測量工作，由此生成具有參考價值的信息，例如將該部分信息作為界樁放樣的施測起算依據。多途徑收集工程信息，包含遙感影響資料、水利水文資料等，在既有信息的基礎上制作工作地圖；為避免混亂，遵循水庫、山塘劃界原則，予以精準的劃界處理；對于部分地區無校核洪水位資料的情況，進一步組織校核工作，以已經掌握的溢洪道寬度為依據展開調洪演算操作，準確劃線水庫管理范圍、保護范圍。

為給水利管理部門日常工作的開展創設便捷的條件，全方位收集原始資料、水文、地名等具有參考價值的資料，經過整合與分析后繪制1∶1000地形圖，再考慮地形圖數據、實測界線坐標，經過計算后得到準確的面積計算結果；參照基礎地形圖，根據其中的信息制作界線圖、界樁分布圖，在取得此類工作成果后為范圍線的標界設樁提供基礎位置，以免因標界設樁誤差過大而影響范圍的劃分。

4.結語

3S測量技術兼容RS、GPS、GIS技術于一體，可充分發揮出多重技術的應用優勢，是工程測量領域的重要技術手段，將其應用于水利工程測量中具有可行性。本文提出3S測量技術中的各類細分技術的應用要點，希望起到拋磚引玉的作用。