数字化测绘技术在水利工程中的应用①

张跃峰

（甘肃省张掖市山丹县农业综合开发服务中心 甘肃张掖 734100）

信息化时代，应客观、全面认识数字化测绘技术的特点、优势以及将数字化测绘技术应用于水利工程测绘测量的必要性，提高测绘测量工作效率。

1 数字化测绘技术的特点和优势

1.1 自动化程度高

人工测绘测量之所以工作量大、工作周期长，一个主要的原因是工作人员需要用双腿来“丈量”脚下土地，如工作人员需要带着各种仪器设备，走遍整个区域，而这些区域通常地形、地貌复杂，环境条件恶劣，因此，造成工作时间长，工作难度大。数字化测绘技术因其自动化程度高，只需要在相关设备辅助下，通过正确的功能指令和参数设置，便可自动采集到所需的数据信息，并自动生成可读数据、绘制各种类型测绘图，工作人员只需要将注意力集中到关键问题上，解放了工作人员的双手和双脚，节省了工作人员的时间，提高工作效率。

1.2 测绘数据精度高

早些年，由于水利工程规模较小，结构也不是非常复杂，工程技术水平整体不高，所以其对测绘测量数据信息的精度要求也较低，使得测绘测量得出的结果数据较为粗糙。当前，水利工程规模越来越大，结构越来越复杂，涉及到工程技术也越来越先进，这就需要更加精确的测绘测量数据作为支撑，否者可能失之毫厘，谬以千里，带来严重后果［1］。而数字化测绘技术具有高精度特征，对局部区域测绘甚至可以达到毫米级，这是人工测绘测量难以达到的精度，也更加符合当前水利工程需求。

1.3 数据信息展示更加完善

人工测绘测量虽然也能够获得较为全面的数据，但数据展示却较为困难，导致测绘测量结果可读性不高，或使用起来相当复杂。数字化测绘技术所测绘测量的结果，可使数据信息展示更加完善和全面。如在一幅测绘地图上，应用数字化测绘技术可以囊括所有已知和所需的数据信息，工作人员只需根据需求，轻松调阅、检索即可，极大提高了测绘测量结果的可读性，使测绘测量结果的应用变得更加简单、便捷，能直观提供出的信息量也更加丰富。

1.4 有利于数据整合、图面编辑

实际测绘测量工作中，不同类型的数据是逐渐整合、汇集起来的，最终形成测绘测量结果。人工测绘测量时，数据的整合非常复杂，特别是在绘图和图片编辑时，如果有新的数据来源，便可能需要对图片进行重新绘制和编辑，费时费力。数字化测绘技术可以非常高效整合数据，并随时纳入新的数据，直接在已经绘制好的图面上进行编辑和修改。

2 数字化测绘技术应用于水利工程测绘测量的必要性

水利工程是一类极其重要的基础设施，能调控水资源，保障生活、生产用水需求，方便农业灌溉，并且在防洪、排涝、防灾、减灾等方面意义重大。如今，随着我国综合国力的增强，为了进一步健全和完善社会基础设施，在建、待建和拟建的水利工程数量不断增多，给水利工程的建设以及后期运行、管理、维护带来了挑战［2］。而水利工程建设的地理位置往往比较特殊，建设和运行过程过程中对当地影响也较大，必须综合考虑地形、地貌等各方面因素，才能更加合理降低建设、运行成本。水利工程测绘测量的目的便是为水利工程采集、测量和绘制地形、地貌等相关数据信息，为水利工程的规划、设计、施工以及后期的运行管理、维护提供必要依据和参考。但水利工程测绘测量是一项专业性极强的工作，工作量大，工作周期较长，所需测绘测量数据更加广泛、详细和精确，这给工作人员带来更大的压力，极易出现各种疏漏，发生数据信息不准确等问题［3］。

3 数字化测绘技术在水利工程中的应用

3.1 GPS-RTK测绘技术

GPS在测绘测量中的应用已经有了比较长的历史，就测绘结果的质量来说，数据精度较高。RTK（实时差分定位）能在获取数据的同时，直接在测量现场进行计算分析，得到实时厘米级精度数据。RTK主要通过基站发送载波将观测值和观测站信息传送给流动信息处理站，同时，流动信息处理站接收GPS数据，将GPS和RTK数据汇总、分析，获得的数据更精确。

3.2 数字化原图及数字化成图技术

数字化原图的主要作用是在矢量图扫描仪的辅助下，将大比例尺原图输入计算机，然后通过相应软件算法，生成水利工程区域数字地形图，整个过程效率非常高，而且结果图也具有极高精度。不过需要注意的是，数字化原图依赖于测量结果数据的精确性，如果测量数据本身就存在问题，就会导致生成错误地形图。此外，通过多级影像金字塔匹配算法，保证所有图片连接部位都可以按照正确比例，精准拼接在一起，拼接的精度能够达到0.1个像素点之高，几乎不存在任何误差。而数字化成图技术的应用，则可以通过提取水利工程区域的高精度点云，成功生成DEM数据，将最真实的区域地形地貌直观的显示出来。还可以运用空三成果及DEM数据校正正射影像获得的成图，不仅可以保持一致色调，而且影像纹理也极其清晰。

3.3 GIS技术

目前，GIS及地理信息系统已在多个行业、领域中得到了广泛应用，主要功能是基于空间信息、地理数据以及气象情况、人为建设等，经过相应计算、建模，综合、直观显示出目标区域的地理空间情况，这对于水利工程的测绘而言，有非常大的帮助。如以往水利工程测绘测量的成果输出，不是抽象、复杂的数据，就是二维化的平面图，这给规划、设计以及施工、维护等带来诸多的不便，有了GIS技术则可以完全解决这样的难题。在GIS系统中，通过输入抽象、复杂数据后，便能以三维视角输出水利工程的区域地理空间情况。不仅如此，由于如今的水利工程建设越来越注重环保，要求水利工程不能对生态造成影响，还要能够对已经出现的生态问题进行修复和治理。依靠GIS技术，不仅能够显示出三维的基本地理空间信息，如地形、地貌等，同时还可以展现其他因素，如树林、草地、公路等，结合当地气候，设计水利工程项目，预测水利工程建成投入使用后，可能对周围生态环境带来怎样的影响和改变，以提供更加有价值的参考和依据，全面提高水利工程测绘测量的成效以及水利工程的建设效益。

3.4 无人机技术

目前，无人机应用已经相当普遍，如摄像、摄影、消防救援、派送货物等。就水利工程测绘而言，无人机所发挥的作用更大。传统的遥感技术在水利工程测绘中的应用就能发挥很大的作用，如航天遥感、航空遥感等。但与无人机相比，成本高、任务复杂、精度也不是非常的理想。无人机技术应用在水利工程测绘实际中，首先需要设定合理参数、规划航线，如根据水利工程测绘需求，设定成图的比例、地面分辨率及航向重叠、旁向重叠，确保遥感测绘的全覆盖，通常每条航线首尾位置按超出摄区所在图幅边界外至少各1条基线，架次间的飞行也应当合理重叠。无人机的实际飞行过程需要严加注意，因为所有测绘数据都需要通过无人机飞行来获得，可以说这是无人机遥感测绘的一个实质性工作环节。实际操作中，可以通过GPS导航或是自动化技术、遥控技术等来控制无人机飞行，以保证航线的正确性。无人机在飞行过程中，遥感设备应同步运作，同步进行地形、地貌等信息采集，这些数据都是及时生成。生成的数据可以存储在无人机的信息存储设备中，也可以通过无线通信技术，直接传输到数据接收器。在获得所需数据后，便可以通过其他绘图技术，根据数据直接生成、输出测绘地图，或直接在GIS中生产三维地理空间信息。

总之，对于水利工程的规划、设计、建设、运行管理、维护来说，测绘测量意义重大，不可或缺。面对越来越高的测绘测量需求，单纯靠人工已经难以胜任测绘测量任务，为解决这一矛盾和难题，应将数字化测绘技术合理有效应用到水利工程测绘测量中。发挥数字化测绘功能和优势，提高测绘测量的质量和成效，为水利工程建设提供更加精准、详细、丰富的信息参考。