陳 科

(廣東省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，廣州510380)

航攝測(cè)量在珠江三角洲水資源配置工程中的應(yīng)用

陳 科

(廣東省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，廣州510380)

經(jīng)過多年的發(fā)展，航空攝影測(cè)量以其成本低、效率高的特點(diǎn)，被越來越多的測(cè)繪單位應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐中。文章結(jié)合工程實(shí)踐，簡(jiǎn)述了航空攝影測(cè)量技術(shù)原理，介紹了這一現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)在珠江三角洲水資源配置工程中的應(yīng)用。

航攝測(cè)量;珠江三角洲;水資源配置;調(diào)繪;地形圖作業(yè)

1 概述

航空攝影測(cè)量(aerial photogrammetry)指的是在飛機(jī)上用航攝儀器對(duì)地面連續(xù)攝取像片，結(jié)合地面控制點(diǎn)測(cè)量、調(diào)繪和立體測(cè)繪等步驟，繪制出地形圖的作業(yè)。

珠江三角洲水資源配置工程是指從珠江三角洲網(wǎng)河區(qū)西部的西江水系向東引水至珠江三角洲東部，主要供水目標(biāo)是廣州市南沙區(qū)、深圳市和東莞市的缺水地區(qū)，解決東部地區(qū)城市長(zhǎng)遠(yuǎn)用水問題。工程取水口初選在佛山市順德區(qū)杏壇鎮(zhèn)的西江干流河段，輸水線路由西向東布置，沿途經(jīng)過佛山市順德區(qū)、廣州市番禺區(qū)、南沙區(qū)、東莞市虎門鎮(zhèn)、長(zhǎng)安鎮(zhèn)、深圳市寶安區(qū)，交水到廣州市南沙區(qū)萬頃沙水廠、東莞市五點(diǎn)梅水庫和深圳市羅田水庫。測(cè)區(qū)東西長(zhǎng)70 km，南北寬18 km，要求測(cè)量1∶1 000帶狀地形圖。

2 主要作業(yè)方法

2.1 航空攝影

采用先進(jìn)的機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)對(duì)測(cè)區(qū)進(jìn)行數(shù)碼航空攝影，獲得數(shù)字影像。

2.2 像片控制測(cè)量

像片控制測(cè)量及數(shù)據(jù)采集，用GPS－RTK測(cè)量的方法進(jìn)行具體步驟及要求如下:①轉(zhuǎn)換參數(shù)的求定。采用重合點(diǎn)求定轉(zhuǎn)換參數(shù)，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的重合點(diǎn)的個(gè)數(shù)不少于4個(gè)，且分布在測(cè)區(qū)的周邊和中部，高程轉(zhuǎn)換可采用擬合高程測(cè)量的方法。轉(zhuǎn)換參數(shù)取多點(diǎn)組合方式分別計(jì)算，再進(jìn)行優(yōu)選;②實(shí)地檢查參數(shù)的可靠性。使用前對(duì)轉(zhuǎn)換參數(shù)的精度、可靠性進(jìn)行分析和實(shí)測(cè)檢查，并做好記錄。檢查點(diǎn)均勻分布在測(cè)區(qū)的中部和邊緣。檢測(cè)結(jié)果，平面較差均＜5 cm，高程較差均(D為參考站到檢查點(diǎn)的距離，km);③實(shí)地測(cè)量像控點(diǎn)。像控點(diǎn)測(cè)量采用GPS—RTK的測(cè)量方法，流動(dòng)站在像控點(diǎn)上得到固定解(窄帶)后測(cè)定其坐標(biāo)，測(cè)量的次數(shù)為3次，測(cè)量的時(shí)間為每次10 s，且每次測(cè)量后將流動(dòng)站倒過來，再放在像控點(diǎn)上等到固定解。將每次測(cè)得的結(jié)果進(jìn)行比較，測(cè)量坐標(biāo)差均小于圖上0.1 mm，然后取其平均值作為成果。若超限，則分析原因，進(jìn)行重測(cè);④像控點(diǎn)的檢查。用RTK技術(shù)施測(cè)的像控點(diǎn)平面成果進(jìn)行100%的內(nèi)業(yè)檢查和總點(diǎn)數(shù)10%左右的外業(yè)檢測(cè)，外業(yè)檢測(cè)采用相應(yīng)等級(jí)的全站儀測(cè)量邊長(zhǎng)和角度等方法進(jìn)行，其檢測(cè)點(diǎn)應(yīng)均勻分布測(cè)區(qū)［1］。檢測(cè)結(jié)果基本滿足表1的要求。

表1 RTK像控點(diǎn)平面檢測(cè)精度要求

2.3 內(nèi)業(yè)航空影像成圖

本工程采用自動(dòng)空三角測(cè)量對(duì)測(cè)區(qū)內(nèi)的所有影像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。為保證網(wǎng)平差精度，還進(jìn)行了必要的人工干預(yù)。如在測(cè)區(qū)的頭尾和中間這3條航線多加入幾個(gè)GPS控制點(diǎn)進(jìn)行平差計(jì)算。經(jīng)過自動(dòng)空中三角測(cè)量對(duì)影像數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的處理完成后，將影像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為JPG格式的標(biāo)準(zhǔn)影像。內(nèi)業(yè)繪制地形圖:采用南方cass9.1繪圖軟件，將轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)影像格式的數(shù)據(jù)插入繪圖界面，具體操作是“工具”——“光柵圖像”——“插入圖像”。繪制時(shí)遵循“看不清不繪”的原則，對(duì)影像上模糊不清的地物、地貌不進(jìn)行繪制，并做好標(biāo)識(shí)，以便在外業(yè)調(diào)繪時(shí)進(jìn)行重點(diǎn)巡查，必要時(shí)則進(jìn)行修測(cè)。

2.4 外業(yè)地形圖調(diào)繪

地形圖調(diào)繪前，測(cè)繪隊(duì)制訂了調(diào)繪計(jì)劃，熟悉測(cè)區(qū)，研究測(cè)區(qū)特征、選擇調(diào)繪線路，做好人力分配;盡力收集現(xiàn)勢(shì)性的各種資料。調(diào)繪與內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)編輯，做到有效銜接，保證了地形要素表達(dá)的完整性和準(zhǔn)確性;調(diào)繪做到了，走到、看到、量到、問清、繪準(zhǔn)、判讀準(zhǔn)確、描繪清楚、符號(hào)運(yùn)用恰當(dāng)，各種注記準(zhǔn)確無誤。

調(diào)繪一般以圖幅為調(diào)繪范圍，攝影后新增的一般地物按規(guī)范可不補(bǔ)調(diào)，但新增的大型工程設(shè)施及變化較大的居民區(qū)、開發(fā)區(qū)等進(jìn)行了補(bǔ)測(cè);航攝后拆除的地物，也在地形圖上進(jìn)行了修改。對(duì)不同屬性的地物、地貌、植被、居民地等進(jìn)行了分層表示。對(duì)于測(cè)區(qū)范圍內(nèi)的電線桿、地下電纜、通訊電纜、光纜、水管等地下管線已實(shí)地測(cè)定并清楚標(biāo)示、注記高程。

對(duì)于與水利設(shè)施有關(guān)的涵洞等水利設(shè)施已詳細(xì)測(cè)繪。測(cè)區(qū)范圍的水塘、水田、果園、苗圃，草地、荒地、蘆葦?shù)兀?、灌木林、竹林，巖石地、碎石地、沙地和砂礫地等主要土質(zhì)、植被和水生物也作了測(cè)繪標(biāo)注。橋和涵洞等穿堤建筑物均有注記名稱、過水面積及底部高程等。過水面積按其形狀按如下形式進(jìn)行了注記:

對(duì)于地貌元素，如陡崖、獨(dú)立石、沖溝、雨裂、土堆、坑穴、路堤、路塹以及梯田坎均有繪出和標(biāo)注。在地形起伏處除采用等高線表示外，還在山頂、鞍部、臺(tái)地、突出的土崗和獨(dú)立的小丘、地面坡度變換處均有高程注記點(diǎn)。

對(duì)于居民地、重要公共建筑物、河流、湖泊、山嶺以及其他重要地物的名稱，在地形圖上按不同字體和大小也均作了詳細(xì)注記。對(duì)于道路、河流等的走向，也作了注記。

調(diào)繪成果使用的符號(hào)、文字參考了相關(guān)圖式標(biāo)準(zhǔn)的要求，以方便內(nèi)業(yè)處理準(zhǔn)確判斷為原則，所用符號(hào)、文字統(tǒng)一、清楚、易讀、實(shí)用、整飾清晰。

將外業(yè)調(diào)繪修補(bǔ)測(cè)完成的數(shù)字線劃地形圖按照CASS9.1數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，在計(jì)算機(jī)上編輯成滿足要求的1∶1 000比例尺數(shù)字地形圖。

3 檢查驗(yàn)收

3.1 內(nèi)業(yè)檢查

內(nèi)業(yè)檢查先是作業(yè)組對(duì)平面控制、高程控制所有原始資料等進(jìn)行100%的自己檢查;然后安排檢查員到班組對(duì)平面控制、高程控制等所有原始資料進(jìn)行100%進(jìn)行核算和驗(yàn)算;檢查包括圖根點(diǎn)展繪誤差、點(diǎn)數(shù)是否滿足《規(guī)范》要求，圖面的合理性等等。

3.2 外業(yè)檢查

為保證工程質(zhì)量，在整個(gè)測(cè)區(qū)數(shù)字化成圖完成后，我們還專門組織了包括多名高級(jí)工程師在內(nèi)的技術(shù)骨干，在測(cè)區(qū)采集了3 000多個(gè)明顯地物的平面坐標(biāo)和高程點(diǎn)與地形圖上繪制點(diǎn)進(jìn)行比較:平面坐標(biāo)的平均較差約為0.11 m，最大較差為0.3 m，而有絕大部分的高程點(diǎn)較差＜0.1 m，有少數(shù)的高程點(diǎn)較差在0.1～0.3 m，通過實(shí)踐證明了航空攝影測(cè)量是可以滿足大比例尺成圖的要求的。

4 結(jié)語

與傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)相比，航空攝影測(cè)量技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，特別適合用于水利工程測(cè)量。由于水利工程一般都在山區(qū)，地勢(shì)險(xiǎn)峻，樹木茂盛，如果單靠外業(yè)人員在野外直接采集坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行繪制地形圖，那將耗費(fèi)大量的人力、物力、財(cái)力。而航空攝影測(cè)量技術(shù)只要內(nèi)業(yè)測(cè)圖，外業(yè)調(diào)繪，可減少大量野外工作，提高勞動(dòng)效率，減少勞動(dòng)強(qiáng)度。而且對(duì)一些不易地面踏勘觀測(cè)的地形地物從俯瞰的角度給出了清晰的表示。同時(shí)航空攝影測(cè)量技術(shù)可以將大量的外業(yè)測(cè)量工作移到室內(nèi)完成，成圖速度快且成本低，不受氣候和季節(jié)的限制。特別是對(duì)于大面積水利工程建設(shè)地形測(cè)量，如山區(qū)水庫庫區(qū)、河流及其大型水利樞紐工程等，航空攝影測(cè)量技術(shù)就能發(fā)揮它的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

［1］張祖勛，張劍清.數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量學(xué)［M］.武漢:武漢大學(xué)出版社，2001:6－10.

P231

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1007－7596(2014)07－0058－02

2013－04－02

陳科(1986－)，男，廣東廣州人，助理工程師。