于景杰

(黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱150080)

目前水利工程測量使用較多的是:水準儀、經(jīng)緯儀、平板儀和全站儀等儀器，或者使用航測儀器進行航測成圖，其成果一般以圖件的形式提交和使用，存在著工作量大，外業(yè)辛苦，成圖周期長，精度難以保證等各種問題。隨著人類科學技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，各種新的技術(shù)在測繪工作中起著顯著的作用，這些測繪新技術(shù)不僅充實了水利工程測量科學理論，而且有很強的可操作性，大幅度地減少了測繪人員在野外的工作時間，節(jié)省了人、才、物，為水利工程建設提供了更好更快的服務。

1 采用新的測繪技術(shù)意義重大

測繪是經(jīng)濟社會發(fā)展和國防建設的一項基礎性工作，加強測繪工作對于加強和改善宏觀調(diào)控、促進區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展、構(gòu)建資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會、建設創(chuàng)新型國家等具有重要作用

測繪是準確掌握國情國力、提高管理決策水平的重要手段。提供測繪公共服務是各級政府的重要職能。同時，測繪工作涉及國家秘密，地圖體現(xiàn)了國家主權(quán)和政治主張。全面提高測繪在國家安全戰(zhàn)略中的保障能力，確保涉密測繪成果安全，維護國家版圖尊嚴和地圖的嚴肅性，對于維護國家主權(quán)、安全和利益至關重要?，F(xiàn)代測繪技術(shù)已經(jīng)成為國家科技水平的重要體現(xiàn)，地理信息產(chǎn)業(yè)正在成為新的經(jīng)濟增長點。全面提高測繪保障服務水平，對于經(jīng)濟社會又好又快發(fā)展具有積極的促進作用。

改革開放以來，我國測繪事業(yè)取得長足發(fā)展，測繪法律法規(guī)逐步完善，數(shù)字中國地理空間框架建設穩(wěn)步推進，測繪科技水平不斷提高，地理信息產(chǎn)業(yè)正在興起，測繪保障作用明顯增強。但是，在測繪事業(yè)發(fā)展中還存在著基礎地理信息資源短缺、公共服務水平較低、成果開發(fā)利用不足和統(tǒng)一監(jiān)

管薄弱等問題。隨著經(jīng)濟社會的全面進步，各方面對測繪的需求不斷增長，測繪滯后于經(jīng)濟社會發(fā)展需求的矛盾日益突出。

要想早日實現(xiàn)全系統(tǒng)“一張圖、一個網(wǎng)、一個平臺”，發(fā)揮測繪高新技術(shù)勢在必行。

2 測繪新技術(shù)的應用

隨著測繪技術(shù)的高速發(fā)展，形成了兩個發(fā)展趨勢:①在控制測量、地形測量、施工測量、竣工測量和變形監(jiān)測等5個部分中不斷出現(xiàn)新儀器、新方法和新手段;②工程測量的應用領域不斷擴展，出現(xiàn)了工業(yè)測量和地下管線探測等新的領域，還將測量新技術(shù)應用到了建筑測繪中。下面從空間技術(shù)和信息技術(shù)兩方面探討新技術(shù)在測繪活動中的顯著作用:

2.1 空間技術(shù)

2.1.1 GPS全球定位系統(tǒng)

目前有兩套運行的衛(wèi)星定位系統(tǒng)，一個是美國的GPS，是美國國防部在20世紀70年代初開始研制的新一代衛(wèi)星導航和定位系統(tǒng);另一個是俄羅斯的GLONASS。GPS已占領了大部分市場，被廣泛應用，在空間定位技術(shù)方面引起了革命性的變化。隨著差分GPS技術(shù)的發(fā)展，用GPS測定三維坐標的技術(shù)方法將測繪定位技術(shù)從靜態(tài)擴展到動態(tài)，從事后處理擴展到實時(或準實時)定位與導航，絕對和相對精度擴展到米級、厘米級乃至亞毫米級?；A定位將由差分GPS、主動式控制系統(tǒng)、實時GPS甚至在不久的將來以手表式GPS代替?zhèn)鹘y(tǒng)的儀器服務。傳統(tǒng)大地測量網(wǎng)正被日益擺脫，利用基于GPS主動式控制系統(tǒng)建立國家空間基準基礎設施成為發(fā)展趨勢，GPS還與多波束測深系統(tǒng)結(jié)合形成海底地形地貌測繪新技術(shù)手段。衛(wèi)星定位系統(tǒng)拓展了傳統(tǒng)大地測量的服務領域，為地球動力學和智能交通系統(tǒng)等方面提供了有效的技術(shù)支撐。

2.1.2 RS遙感技術(shù)

隨著空間技術(shù)飛速發(fā)展，遙感衛(wèi)星的分辨率有了很大的提高。遙感信息的應用已從單一遙感資料向多時相、多數(shù)據(jù)源融合，從靜態(tài)分析向動態(tài)監(jiān)測發(fā)展，如土地利用、土地覆蓋、能源需求和潛力、災難應急反應等。高分辨率衛(wèi)星遙感成為除航空攝影外的又一重要測繪信息源，對測繪產(chǎn)品形式改變和地圖更新有著極大的促進作用。

2.2 信息技術(shù)

計算機技術(shù)，是信息技術(shù)的核心，計算機技術(shù)使得測繪技術(shù)向數(shù)字化、自動化和智能化發(fā)展，計算機技術(shù)也成為測繪工作的重要技術(shù)手段，改變著傳統(tǒng)測繪方式，如電子經(jīng)緯儀、地圖自動設計和電子制圖及數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)等等。

2.2.1 全自動測圖系統(tǒng)

全自動測圖系統(tǒng)是指在攝影測量中，采用GPS輔助空中三角測量、多片影像匹配轉(zhuǎn)點、自檢校光束平差和自動粗差探測技術(shù)，從數(shù)字影像自動重建空間三維表面，自動生成數(shù)字模型和影像的正射糾正，自動生成帶等高線的影像圖和三維透視景觀影像，全自動測圖系統(tǒng)的意義在于，極大地縮短了航測成圖周期，減少或免除既費時又辛苦的航測外業(yè)工作，提高航測作業(yè)功效，充分滿足用圖的現(xiàn)時性。

2.2.2 GIS地理信息系統(tǒng)

地理信息系統(tǒng)，是將空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)一體化管理、分析的技術(shù)系統(tǒng)。隨著JAVA、虛擬現(xiàn)實等技術(shù)的發(fā)展，目前地理信息系統(tǒng)從二維向多維動態(tài)發(fā)展，由單臺套向網(wǎng)絡發(fā)展，由簡單向面向?qū)ο蟮氖笘乓惑w化復雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)發(fā)展。作為空間數(shù)據(jù)管理重要手段的地理信息系統(tǒng)技術(shù)是建立基礎地理信息系統(tǒng)技術(shù)的關鍵，成為數(shù)字化測繪產(chǎn)品設計的技術(shù)依據(jù)，貫穿在空間信息數(shù)據(jù)獲取、處理和管理的全過程。

2.2.3 “三S”技術(shù)集成

GPS全球定位系統(tǒng)、RS遙感技術(shù)和GIS地理信息系統(tǒng)的集成，即“三S”技術(shù)集成。GPS主要用于實時、快速地提供目標的空間位置;RS用于實時快速地提供大面積地表物體及其環(huán)境的幾何與物理信息及各種變化;GIS為對多種來源的時空數(shù)據(jù)的綜合處理分析和應用的平臺?！叭齋”技術(shù)集成帶來了地球表面的時空模型，它不僅提供地面物體及其環(huán)境的幾何信息，而且給出了空間位置，并通過應用平臺對模型進行綜合處理和分析，滿足應用者的各種要求。

3 測繪新技術(shù)在水利工程中的應用

3.1 GPS在水利工程中的應用

水利工程一般選址于深山溝壑之中，對測量來說，地形復雜，地表植被覆蓋較多，通視條件較差，國家控制點稀少，光學儀器控制測量難度較大，利用GPS就能較好地解決這些問題，因為GPS接收機不受地形條件、氣候、時間的限制和影響，能夠及時準確地完成控制測量和其它定位工作，能大幅度減少或者免做像控點，減少測繪工作量，提高效率。

水利施工測量的根本任務是點位的測設，其基本工作是已知長度、角、高程的測設，施工測量對地形圖精度和放樣的精度要求較高。因此大中型水利工程都要在施工區(qū)域內(nèi)布設施工控制網(wǎng)，以網(wǎng)內(nèi)控制點為基礎進行由整體到局部的施工放樣，使用GPS可以大量減少施工控制網(wǎng)中的中間過渡控制點。

在測設水工建筑物中，如果使用已包含有設計建筑物的數(shù)字地圖，配合全站儀，測設某一點時只需用鼠標點定數(shù)字地圖上的設計點就能得到該點的三維坐標，然后根據(jù)全站儀上的坐標顯示，指揮棱鏡移動直至坐標顯示與設計點一致，就完成了該點的放樣。從這一過程不難看出，應用數(shù)字地圖施工放樣，省去了從圖紙上量取測設點的坐標等數(shù)值的過程既減少了工作量，又避免了產(chǎn)生人為誤差。在操作中，數(shù)字地圖自動完成測設點數(shù)值的運算提取，由計算機控制全站儀等儀器，自動完成放樣工作。這樣的工作方式，具有快速準確和避免人為誤差影響，提高放樣精度和效率等特點。

傳統(tǒng)的水庫庫容計算一般采用手工計算，主要缺點是工作量大，計算時間長，精度差。而采用數(shù)字地圖，由于數(shù)字地圖可加大采集點的密度，能提高圖上面積計算的精度，同時還可插繪等高線，增加計算機庫容的層次，提高容積計算精度.較手工計算，只需要極少的時間就能計算出高精度的水庫容量，供水庫實時運行管理使用，實現(xiàn)水庫的自動化管理。在大壩的變形監(jiān)測中，用GPS代替經(jīng)緯儀，對監(jiān)測基準點的選點條件大為改善，用經(jīng)緯儀必須保證基準點和國家控制點及觀測點的通視，而GPS不需要點之間的通視條件，故避免了地形條件的影響，顯得布點靈活方便。另一方面，GPS不受氣候和時間的限制，可以隨時進行觀測，在遇到突發(fā)事件(如自然災害)時，可實現(xiàn)實時監(jiān)測。再者GPS的高精度定位，完全滿足大壩監(jiān)測精度要求。觀測數(shù)據(jù)的自動處理直接給出大壩水平位移和垂直位移等數(shù)值，從而便于分析，及時處理。

3.2 RS技術(shù)在水利工程勘測中的應用

利用遙感像片已成為編制和訂正小比例尺地形圖、像片圖和專用圖的重要手段，可直接進行水利工程的流域規(guī)劃，根據(jù)象片判讀進一步研究流域的地形特點、地質(zhì)構(gòu)造，以選擇合適的壩址，確定水庫淹沒、浸潤和坍塌范圍，以及庫區(qū)搬遷、淹沒損失和經(jīng)濟賠償?shù)?，即便在無人煙的地放，遙感像片也能提供信息。由此可見，利用遙術(shù)可明顯減少野外工作量，提高成圖速度，縮短成圖時間。

3.3 GIS技術(shù)在水利工程中的應用

在大型的水利水電工程建設方面，遙感技術(shù)可以快速、經(jīng)濟和客觀地為大型水利水電工程選址提供所需要的地理、地質(zhì)、環(huán)境以及人文等各類信息，從而提高工作的效率和質(zhì)量。GIS是水利水電工程選址、規(guī)劃乃至設計、施工管理中十分重要的分析工具，例如移民安置地環(huán)境容量調(diào)查、調(diào)水工程選線及環(huán)境影響評價、梯級開發(fā)的淹沒調(diào)查、水庫高水位運行的淹沒調(diào)查、大中型水利工程的環(huán)境影響評價、防洪規(guī)劃、大型水利水電工程抗震安全、河道管理、大型水利水電工程物料貯運管理、蓄滯洪區(qū)規(guī)劃與建設等等。

水管部門通過利用GIS來繪制流域水系分布并把他們鏈接為數(shù)據(jù)庫同時把每個元素，包括水庫，管線節(jié)點以及系統(tǒng)附屬物等定義。遙感是最重要的水資源監(jiān)測手段之一，GIS則是重要的管理平臺。通過遙感手段采集水資源數(shù)據(jù)，GIS技術(shù)進行分析可以監(jiān)測水資源的污染程度。例如利用TM圖像確定水生物(藻類)、赤潮的范圍等。另外利用衛(wèi)星遙感信息監(jiān)測河口、河道、湖泊和水庫泥沙淤積，可預測河道變化、河道發(fā)展趨勢。

3.4 “三S”技術(shù)在水利工程中的應用

RS遙感技術(shù)、GPS技術(shù)與GIS的結(jié)合使測繪功能更加強大。通過衛(wèi)星遙感技術(shù)監(jiān)測流域內(nèi)情況，結(jié)合GIS數(shù)據(jù)庫形成實時監(jiān)控系統(tǒng)，地理信息系統(tǒng)可以通過歷史資料和有效的數(shù)字模型對區(qū)域內(nèi)水資源數(shù)量、質(zhì)量、供需預測分析、水土保持等方面進行及時的地質(zhì)山洪災害監(jiān)測、預報和推測。

“三S”技術(shù)集成為水資源普查、流域規(guī)劃提供科學依據(jù)水資源普查、流域規(guī)劃是水利建設的前提，它不僅提供流域地表及其環(huán)境的幾何信息，而且能給出空間位置，根據(jù)需要建立水利建設地理信息系統(tǒng)，對水利建設所需的各種數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)的輸入、分析和處理，從而得到當?shù)厮Y源的詳盡資料。在此基礎上建設者和決策者可進行較為科學的、更具有指導意義的流域規(guī)劃。

4 結(jié)語

測繪新技術(shù)得到越來越多地應用，為水利工程帶來了高效、節(jié)省、精準的服務。因地制宜，在水利工程建設和管理工作中，如何更好地發(fā)揮新技術(shù)的作用，是每個測繪工作者努力的方向。

［1］ 饒碧玉，彭爾瑞.測繪新技術(shù)在水利工程建設和管理中的應用初探［J］.云南農(nóng)業(yè)大學學報，1999，14(2):233－237.

［2］ 國務院.國務院關于加強測繪工作的意見［EB/OL］.(2007－09－29).http//news.qq.com.

［3］ 徐德明.抓住新機遇，鞏固好勢頭［R］.北京:國家測繪局，2010.

［4］ 秦珂.淺析現(xiàn)代測繪技術(shù)的發(fā)展趨勢［J］.山西建筑，2008，34 (23):358－359.