數字化測繪技術在水利工程測量中的應用研究

張峰

(滄州水利勘測規劃設計院有限公司 河北滄州 061000)

在各類數字化測繪技術未得到廣泛應用之前，我國包括水利工程測量在內的各項測量工作，均是通過人工測量的形式完成，盡管也取得了一定的成績，但不可否認的是，人工測量這一方式需要投入大量的精力、物力，且在一些復雜地形的測量中，非常容易出現數據錯誤。而隨著測繪技術的數字化轉變，各類測量工作迎來了全新的發展局面，不同于人工測量，數字化測繪技術呈現出了極強的自動化、智能化，擁有極為廣泛的應用場景，全面提高了測量工作的質量水準，為此有必要在水利工程測量中靈活地應用各類數字化測繪技術，用以提高水利工程測量的整體質量，為此該文針對數字化測繪技術在水利工程測量中的應用展開相應研究。

1 數字化測繪技術概述

數字化測繪技術，首先，指依托于計算機、互聯網等現代化技術實現測量的一種技術。相較于人工測量，數字換測繪技術凸顯出了極高的自動化程度，觀察數字化測繪技術可以看出，絕大多數測繪工作都是依靠儀器自主完成對測量主體的掃描，并得出一系列的數據。其次，數字化測繪技術還具備極高的延展性，比如：在針對測量主體完成測量工作后，其會自動補足測量主體周邊的環境信息，如周邊建筑信息以及當前環境的地質信息等，這些關鍵信息都會加速工作人員后期的繪圖速度。最后，不同于以往人工測量的數據儲存方式，利用數字化測繪技術展開的測量工作中，所有測得數據的儲存方式均為即時儲存，這樣的存儲方式會將數據遺漏、數據錯誤等問題發生的可能降到最低。而且在測量過程中，各類數字化測繪技術幾乎不會受到環境的影響，可以精準、高效地完成每一次測繪工作，這都是人工測量不可比擬的優勢。可以說，各類數字化測繪技術的應用，是我國測繪質量踏入新高度的重要標志。

2 在水利工程測量中應用數字化測繪技術的具體優勢

2.1 更高的精確度

相較于人工測繪，采用數字化測繪技術進行測量工作，投入的人力、物力資源變少只是一個基礎，更重要的是其能夠大幅度提升測量數據的精確性。在水利工程的測量工作中運用數字化測繪技術，可以對水利工程相關的地形數據、各重要范圍數據、坐標信息進行精準測量，最終繪制成相應的數字地圖，所有的數據可以做到完全與實際吻合。這樣的提升為后續水利工程的施工提供了基礎的質量保障，確保所有的施工工作都可以擁有更高的精確度，從而提升水利工程的整體質量。

2.2 更高的測量效率

相較于人工測繪，數字化測繪技術無疑擁有更廣泛的測量范圍，在水利工程的測量工作中運用數字化測繪技術，甚至可以一次性完成所有的測量工作。同時，數字化測繪技術通常都具備實時監測功能，也就是其能夠在監測過程中，對各類數據進行不斷的修正，以此提升數據的實效性。比如：使用全站儀進行水利工程相關的測量工作，其的覆蓋面積非常大，可以避免多次階段性測量從而出現的數據混淆、數據丟失等問題，僅運用較少的測量次數就可以完成所有的測量工作，這意味著水利工程的測量周期將大幅縮短，測量效率將大幅度提升。

2.3 更高的成圖精確度

使用數字化測繪技術進行水利工程測量，不僅可以得到高度、角度、坐標等基礎數據，更可以通過計算機的分析處理，自動生成水利工程的三維信息。而在以往，若想將各類基礎信息轉為三維信息，是需要人工對所有數據進行追憶計算的，而在這個過程中極容易出現誤差，因此繪圖的精確性并不能得到很好的保障。而通過數字化測繪技術，所有的數據處理均是由計算機完成，可以高效率地完成以往非常繁復的計算工作，因此最終所提供的各項繪圖數據，都會擁有極高的精確度，所以最終的成圖也將展現出更高的精確度。這樣的提升不僅降低了相關工作人員的工作量，同時也避免了因成圖數據有誤造成的各項經濟損失。

2.4 更高的測量安全性

在水利工程測量中使用數字化測繪技術，可以極大地提高相關測量工作的安全性，主要通過兩個方面進行體現。一方面，利用數字化測繪技術進行測量，所有的測量工作可以基本實現自動化測量，這避免了在各類惡劣天氣下人工測量所承擔的風險，使測量工作開展得更加安全。另一方面，利用數字化測繪技術測得的數據，均會在計算機甚至云端進行儲存，這極大地提升了測量數據儲存的安全性。因為在以往人工測量中，大量的測量數據都是依靠文字進行記錄的，存在丟失、篡改等風險，而數字化測繪技術通過實時上傳各類測繪數據的方式，避免了數據丟失、被篡改的風險，呈現出了更高的數據安全性。

2.5 更高的數據存儲便捷性

首先，數字化測繪技術在測量水利工程時，所有的測量數據均會被計算機進行嚴格核查，因此并不會出現任何的重復數據，從而避免因重復數據而產生的數據誤差。其次，數字化測繪技術測得的數據會在計算機直接保存，且保存的方式會非常多元。比如：測量數據可以以基礎數據的形式，分門別類地進行保存，也可由計算機進行加工處理，最終以與實際情況完全相符的地形圖、結構圖等形式及時儲存，多元便捷的存儲形式，會滿足后續工作人員不同的使用需求。

3 數字化測繪技術在水利工程測量中的應用

3.1 電子平板儀技術的應用

電子平板儀屬于全站儀的補充設備，其最主要的功能就是將經由全站儀測量到的各類數據分析整理，之后傳送到相關工作人員的計算機中。可以說，電子平板儀的運用，加速了水利工程測量工作各部門之間的數據傳輸，這無疑是整體測量工作效率提升的重要表現。

3.2 智能無人船技術的應用

智能無人船主要是指融合了GPS 定位、自動化控制以及各類識別設備為一體的水上自動測量綜合平臺。在水利工程測量工作中，通過智能無人船的使用，可以高效地完成各項水上測量作業。因為智能無人船是一種綜合性很高的測量平臺，其可以搭載各種不同的設備，如聲吶等，因此可以進行多種不同的測量工作[1]。智能無人船的使用，將極大地降低水面測量作用的經濟成本，自動化控制系統能夠使所有的測量工作都會自動按照預定的測量航路進行，其在工作過程中，可以自動切換最適宜的測量工具，繼而保證測量工作的準確性。

3.3 單光子激光技術的應用

單光子激光技術是一種應用潮間帶測量工作的技術，通常會在潮間帶的最高潮位和最低潮位進行應用。因為在測量該類型數據時，受時間、氣候因素影響較大，所有在以往并沒有辦法很好地把握測量數據的精準性。而單光子激光技術，就可以很好地解決這一難題，在潮間帶進行測量時，可以由無人機搭載單光子機關設備進行測量，可以降低環境、氣候以及時間等的不良影響，其可以實現高頻率的掃描，從而獲得最精準的潮間帶數據，甚至可以在獲得足夠數據后自動生成潮間帶的相關數字圖[2]。

3.4 數字化原圖技術的運用

數字化原圖技術是一種可以將初始繪圖模板進行數字化處理的技術，該技術主要是用以修復各類存在問題的成圖。因為若測量成圖存在數據錯誤等質量問題，將極大地影響后續的施工，而在發生問題需要緊急解決時，重新測量往往需要耗費大量的時間，應用數字化原圖技術，對初始成圖的各項數據進行分析，可以自動完成數據的修正，最終制成具有更高準確度的數字化成圖[3]。值得注意的是，這項技術只適用于緊急時刻的補救措施，因為該技術所有的數據修正均來自初始成圖的數據，若初始成圖所有數據均為錯誤數據，則無法完成有效的修正。

3.5 GPS測量技術的運用

GPS 技術即指全球定位系統，該技術在現階段的水利工程測量中已經得到了普遍的運用，為水利工程測量提供了實質性的幫助。GPS技術的原理為依靠衛星完成對測量物體的三維定位，可以獲得非常出眾的定位效果，尤其是現階段隨著技術的不斷進步，各類GPS 設備已經變得足夠便捷，可以滿足工作人員在各種不同環境的測量需求。在運用GPS 技術進行測量時，首先要做好點位的選擇，一個合格的點位是保證測量結果的重要因素。在選擇測量點位時，首先，要選擇開闊的地形，若地形相對開闊，GPS信號受干擾的頻次會降到最低，GPS 設備收集到的數據會更加精準。其次，要避免GPS 設備放置在一些超高功率無線電發射源的附近，因為這類設備會對GPS設備形成電磁干擾，會擾亂GPS的信號，使GPS設備與衛星失去聯系，從而無法正常地提供功能。所以，要避免該類設備，確保GPS 設備可以正常地運行。在安置GPS 設備時，要確保安置的牢靠性，若可以選擇較為平穩的地方為最佳措施，若測量地點的環境惡劣，為了避免氣候因素對GPS設備的影響，因對GPS進行加固搭設處理，要確保GPS 設備不會脫離既定的測量位置，因為當GPS 設備脫離既定點位后，所得到的數據會出現一系列的偏差，從而影響最終數據的準確性。最后，在選擇GPS 測量點位時，不能智能通過分析地圖等方式進行，必須要在勘測水利工程實際位置的時候，做好對GPS 測量選點的規劃，只有這樣才能確保所有GPS 測量點位的選擇與實際環境一致，測得的各項數據才能具備足夠的真實性[4]。當完成全部點位選擇工作之后，工作人員要詳細地了解水利工程測量的具體測量需求，之后根據實際測量需求制訂相應的測量計劃，以此最大程度地保證測量工作與水利工程契合。因為水利工程若是在一些環境復雜的地區，使用GPS 技術所需要考量的范疇也會增多，因為環境的惡劣會影響傳輸網絡的穩定性，所以只有在了解水利工程的實際測量需求后，工作人員才能制訂與之契合的測量方案，盡可能地規避各類外界因素對測量工作的影響，確保可以準確地完成數據的收集與傳輸。

在正式開始測量時，工作人員需要對所有的GPS設備進行功能檢查，確保所有GPS 設備均可以正常提供功能，之后開始設施測量模式，確保GPS設備可以按照既定的測量計劃開展測量工作。在測量工作開始后，工作人員要及時對實施傳輸的數據進行分析，若確認數據無誤則繼續進行測量工作，若數據存在偏差，則應該及時地找出相關問題，并重新制訂相關測量計劃，直至所有測量數據符合水利工程實際環境條件后，完成數據的存儲。值得注意的是，雖然GPS 技術也是數字化測繪技術的一種，也同樣具備對各項數據的分析與存儲功能，但是為了進一步加強數據的精確性，可以積極地采取基線結算等方式，進一步確定GPS 的三維坐標。只有每一個步驟均做到與水利工程環境契合，與需求相契合，最終的測量結果才能得到有效保障。

3.6 GIS技術的運用

GIS技術即指地理信息系統，該技術的合理運用，可以將水利工程測量數據的各項數據進行整合，最終形成與實際環境一致的地理模型，且可以根據數據的不斷補足，不斷優化相應的地理模型，并生成相應的地理圖形。該技術的加入使用，對水利工程測量工作而言是一項巨大的突破，因為運用該技術得到的地理模型，屬于動態模型，這意味著水利工程測量工作由靜態測量轉為了動態測量，意味著各項數據都可以得到實時更新，意味著水利工程所在區域的水利資源分布情況，將更全面地呈現在工作人員面前。這樣的改變，可以使后期人員在設計水利工程時，設計出更為合理的河道切入點以及各類灌溉設施的最佳放置位置。因為，水利工程的功能并不只是灌溉，根據水利工程規格的不同還承擔著防洪、發電等重要工作，因此水利工程的建設需要對周邊環境信息有一個準確的了解，運用GIS 技術，這些問題都可以迎刃而解。首先，通過GIS技術，可以獲取水利工程所在區域的具體地理信息，系統可以自行判斷該環境周邊的土地形態，分析周邊土地的利用價值[5-6]。其次，GIS 技術在完成一系列的分析后，可以對當前地區土地的組成部分等進行詳細的劃分，并在地理模型中進行呈現，方便工作人員做出進一步細致分析。最后，后期設計人員在設計水利工程的過程中，根據地理模型中的標注，可以很好地劃分水利工程所在區域中具備利用價值的土地，以及不具備利用價值的土地，方便后期設計人員完成水利土地的區分，提升水利工程所在區域的土地利用率。

4 結語

對水利工程而言，建筑工程測量工作的效率與準確度，決定了后期水利工程的整體質量以及實際功能性。根據實際情況可以看出，傳統測量技術已經不能在當前時代提供很好的數據支撐，因此在開展各項水利工程測量工作時，有必要積極利用各項數字化測量技術提升水利工程測量工作的實際質量。通過上述各種技術，已經很好地闡明了各類不同數字化測繪技術運用在水利工程測量工作時的可行性，相關水利工程建設企業有必要通過積極利用數字化測繪技術提供水利工程測量工作的質量，這不僅能夠為水利工程提供更好的質量基礎，更能夠提升水利工程整體功能性，為水利工程的長久穩定使用奠定基礎。