白少云，周京春

(1. 云南省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，云南 昆明 650021； 2． 昆明市城市地下管線探測管理辦公室，云南 昆明 650041)

一、引 言

牛欄江—滇池補(bǔ)水工程是實(shí)施外流域調(diào)水治理滇池的首個(gè)引水工程，該項(xiàng)目位于云南省曲靖市沾益縣、會澤縣交界處的德澤建立高壩，在干河庫區(qū)修建亞洲揚(yáng)程最高的提水泵站，以隧洞為主采用自流方式經(jīng)尋甸縣、嵩明縣把水引到滇池，實(shí)現(xiàn)滇池水體置換，改善滇池水質(zhì)。

水利工程施工控制網(wǎng)是工程施工的基礎(chǔ)和依據(jù)，是隧洞貫通的保障，控制點(diǎn)具有精度要求高、點(diǎn)位密度大、使用頻繁等特點(diǎn)，控制網(wǎng)布網(wǎng)難度大。常規(guī)優(yōu)化方法是：建網(wǎng)前利用收集到的1∶1萬或1∶5萬地形圖結(jié)合實(shí)際踏勘進(jìn)行控制網(wǎng)優(yōu)化，然后根據(jù)優(yōu)化方案結(jié)合實(shí)地進(jìn)行選點(diǎn)布網(wǎng)。但施工區(qū)1∶1萬或1∶5萬的地形圖大多數(shù)為1980年前的資料，地形變化較大，室內(nèi)設(shè)計(jì)很難準(zhǔn)確判斷控制點(diǎn)間通視情況、點(diǎn)周圍植被和建筑物分布情況，這將導(dǎo)致優(yōu)化后點(diǎn)位難于落到實(shí)地，對控制網(wǎng)精度和強(qiáng)度影響較大。為了解決以上問題，本文結(jié)合牛欄江—滇池補(bǔ)水工程施工控制網(wǎng)的建立，探索基于ArcGIS Explorer三維虛擬場景實(shí)現(xiàn)水利水電工程施工控制網(wǎng)聯(lián)合優(yōu)化設(shè)計(jì)新方法。

二、ArcGIS Explorer簡介

ArcGIS Explorer是Esri公司2006年8月推出的虛擬地理環(huán)境瀏覽器，可以提供自由、快速的二維和三維地理信息系統(tǒng)瀏覽[1]，它提供一種免費(fèi)、快速并且使用簡單的方式瀏覽地理信息，無論是二維還是三維的信息，提供了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)查詢和分析任務(wù)。ArcGIS Explorer支持各種各樣的通用GIS數(shù)據(jù)源，包括ArcGIS地圖服務(wù)和數(shù)字地球服務(wù)、圖層文件、圖層包、柵格文件、shapefile文件、KML地標(biāo)文件、Geodatabase等。通過ArcGIS Explorer可以清晰地判斷地形地貌和地表植被三維景觀，用戶利用ArcGIS Explorer不僅可以瀏覽三維地球的地形地貌，還可以直觀地在三維圖上進(jìn)行量距、標(biāo)注、截取剖面、旋轉(zhuǎn)等工作，可以直觀地分析所關(guān)注點(diǎn)周圍的植被、地物，還可以近似地獲得地球上某一位置的經(jīng)緯度和高度。ArcGIS Explorer在水利工程、林業(yè)調(diào)查、GIS建設(shè)等測繪領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

三、基于ArcGIS Explorer的影像選點(diǎn)優(yōu)化

施工控制網(wǎng)是使各建筑物建立相互聯(lián)系的首級控制，是確定各泵站、樞紐區(qū)各建筑物、倒虹吸、渡槽、隧洞進(jìn)出口位置的基準(zhǔn)，是開挖支洞施工放樣、確定開挖洞口、開挖高程及開挖方位的主要放樣依據(jù)，也是工程竣工驗(yàn)收的主要依據(jù)，在水利工程中具有重要的作用?？刂凭W(wǎng)優(yōu)化目的是按照工程規(guī)范要求的各項(xiàng)精度指標(biāo)，通過室內(nèi)選點(diǎn)及精度估算，實(shí)現(xiàn)施工控制網(wǎng)的精度、觀測方案、圖形強(qiáng)度、外業(yè)工作量等最優(yōu)。

1. 控制網(wǎng)概況及精度要求

整個(gè)施工控制網(wǎng)由12個(gè)II等控制點(diǎn)、106個(gè)III等控制點(diǎn)組成，控制網(wǎng)長度50 km，控制范圍超過140 km2?？刂凭W(wǎng)地處峽谷地帶，主要承擔(dān)18個(gè)建筑物施工放樣的需要。

單純的GPS網(wǎng)一般都難以達(dá)到精度要求，只測少量地面邊且只作檢核的做法不可取。應(yīng)盡量對能測的邊都按規(guī)范作雙向觀測，同時(shí)還需要作各種改正計(jì)算并投影到所要求的高程面。研究表明，地面網(wǎng)的精度高于GPS網(wǎng)，GPS聯(lián)合網(wǎng)的精度高于地面網(wǎng)，GPS聯(lián)合網(wǎng)的精度比GPS網(wǎng)的精度差不多提高了一倍[2]。為保證控制網(wǎng)精度，筆者決定采用全邊角網(wǎng)為主，GPS為輔，加測部分GPS基線邊參與地面網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理的觀測模式，以提高控制網(wǎng)精度。

根據(jù)《水利水電工程施工測量規(guī)范》(SL 52—1993)的要求，整個(gè)控制網(wǎng)平面最弱點(diǎn)精度不大于10 mm，高程最弱點(diǎn)中誤差不大于10 mm。要達(dá)到規(guī)范要求精度的難度較大，通過模擬優(yōu)化設(shè)計(jì)，可有效減少影響控制網(wǎng)精度的一些誤差。

2. 基于ArcGIS Explorer的3D影像控制點(diǎn)初選

牛欄江—滇池補(bǔ)水工程控制網(wǎng)較大，建筑物較多，線路主要以隧洞為主，對控制網(wǎng)精度要求高。控制網(wǎng)圖形強(qiáng)度是精度能否滿足要求的關(guān)鍵，在實(shí)際建網(wǎng)前應(yīng)首先進(jìn)行網(wǎng)型設(shè)計(jì)。該項(xiàng)目控制網(wǎng)的選點(diǎn)工作是以ArcGIS Explorer三維影像為平臺，首先在ArcGIS Explorer軟件上將引水線路、建筑物位置等已知信息標(biāo)注到ArcGIS Explorer影像上，點(diǎn)擊Home標(biāo)簽欄中的2D/3D按鈕就能在2D視圖和3D視圖之間切換，然后點(diǎn)擊工具欄中的畫點(diǎn)線功能，根據(jù)建筑物位置在三維影像上進(jìn)行控制網(wǎng)初選，把初選點(diǎn)位置和控制網(wǎng)圖在三維影像上標(biāo)繪出來，在保證控制網(wǎng)圖形的前提下，盡可能照顧到建筑物施工放樣的方便，對不能滿足放樣要求的建筑物適當(dāng)加密控制點(diǎn)。如圖1所示。

圖1 ArcGIS Explorer影像上控制網(wǎng)初選

3. 點(diǎn)位優(yōu)化

(1) 控制點(diǎn)通視優(yōu)化

控制初選完成后，利用ArcGIS Explorer提供的三維影像直觀判斷點(diǎn)間通視條件，確定所選點(diǎn)的合理性。點(diǎn)擊Home標(biāo)簽欄中的2D/3D按鈕把2D切換為3D影像，在3D影像數(shù)據(jù)上初步判斷控制點(diǎn)間的通視情況，判斷所選控制點(diǎn)是否滿足施工放樣需要，對于不能滿足要求的點(diǎn)位進(jìn)一步優(yōu)化，把控制網(wǎng)圖作為單獨(dú)的圖層管理；對部分3D影像上仍然不能確定是否通視的點(diǎn)，也可以利用ArcGIS Explorer 3D生成剖面圖判斷點(diǎn)間通視情況，如圖2所示。

圖2 3D影像直觀判斷通視條件

也可把1∶1萬掃描地形圖在ArcMap中將柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成具有高程值的矢量數(shù)據(jù)，然后在ArcScene中生成TIN，在工具欄中轉(zhuǎn)換成GRID數(shù)據(jù)，構(gòu)建DEM模型。通過DEM影像三維展示，不但可以了解到所在區(qū)域的地形走勢，還可以準(zhǔn)確地量測出所在區(qū)域的高程，甚至可以得到任意路線的高程剖面，如圖3所示。

圖3 ArcGIS Explorer中基于DEM的高程剖面

(2) 點(diǎn)位地質(zhì)條件合理性優(yōu)化

ArcGIS Explorer能夠更直觀地判斷泥石流、陡崖、地物、滑坡區(qū)域等不良地質(zhì)，根據(jù)相關(guān)特征，結(jié)合其他資料，根據(jù)確定的控制點(diǎn)位置進(jìn)行分析，對不適宜作控制點(diǎn)的地質(zhì)條件，如泥石流、陡崖、滑坡等點(diǎn)位進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整繞避。根據(jù)點(diǎn)位情況，對影響觀測精度的建筑物(如高大建筑物，熱源、高壓線塔，發(fā)射臺等)附件控制點(diǎn)進(jìn)行局部調(diào)整。在ArcGIS Explorer軟件中進(jìn)行控制點(diǎn)分析，能夠比較清晰地識別地物變化后的痕跡，點(diǎn)位可以有效地繞避這些區(qū)域。

(3) 圖形結(jié)構(gòu)強(qiáng)度優(yōu)化

根據(jù)ArcGIS Explorer布設(shè)的控制網(wǎng)圖，可直觀分析控制網(wǎng)圖形強(qiáng)度，有效避免小角度觀測量的存在，對不合理的觀測量進(jìn)行剔除，并根據(jù)網(wǎng)圖可適當(dāng)增加一些有利于改善圖形強(qiáng)度的邊角。

4. 控制點(diǎn)環(huán)境優(yōu)化

控制點(diǎn)環(huán)境優(yōu)化主要包括控制點(diǎn)的交通、植被、居民地、建筑物分布、水源等與控制點(diǎn)建造、觀測條件等相關(guān)的優(yōu)化；在確保控制點(diǎn)通視的前提下，利用縮放功能放大點(diǎn)位周圍影像，分析點(diǎn)位周圍的植被、道路、水源等情況，準(zhǔn)確判斷砍伐和補(bǔ)償工作量，并結(jié)合影像進(jìn)行調(diào)整部分點(diǎn)位，盡可能避開植被破壞，有效保護(hù)環(huán)境，如圖4所示。

圖4 3D影像判斷植被及地物

5. 外業(yè)工作量優(yōu)化

以往傳統(tǒng)的模擬法或解析法優(yōu)化設(shè)計(jì)，主要是從控制網(wǎng)的數(shù)學(xué)精度、圖形強(qiáng)度和靈敏度等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，外業(yè)工作量優(yōu)化相對薄弱?；贏rcGIS Explorer的聯(lián)合優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，秉承了常規(guī)優(yōu)化數(shù)學(xué)精度較好的優(yōu)勢，設(shè)計(jì)者可以在ArcGIS Explorer上清晰地判斷控制點(diǎn)周圍的交通、植被、地貌、水系等信息，根據(jù)各點(diǎn)具體情況完成工作量、合理性、補(bǔ)償經(jīng)費(fèi)等評估，針對點(diǎn)的具體情況制訂相應(yīng)的施工組織設(shè)計(jì)，進(jìn)行外業(yè)工作量的優(yōu)化設(shè)計(jì)。例如，從影像圖上可以判斷點(diǎn)周圍的交通、水源、陡崖等信息，針對建墩或人員難以到達(dá)的點(diǎn)位，可以及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，特別是在GPS選點(diǎn)中，可盡可能考慮交通方便的地方布點(diǎn)；對于植被條件較好的點(diǎn)，可以初步判斷植被的類型、密度，并對清障補(bǔ)償經(jīng)費(fèi)做出初步的判斷，盡可能避開大面積的砍伐，實(shí)現(xiàn)了外業(yè)工作量的優(yōu)化。

6. 方案輸出

在ArcGIS Explorer上完成網(wǎng)圖選點(diǎn)方案后，把選定點(diǎn)位坐標(biāo)從經(jīng)緯度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為測區(qū)所需要的直角坐標(biāo)，并采用截圖方式對每個(gè)點(diǎn)的影像圖進(jìn)行截圖打印，截圖時(shí)務(wù)必考慮盡可能地反映點(diǎn)周圍的地形、地貌和相關(guān)特征地物，以便實(shí)地定點(diǎn)時(shí)能準(zhǔn)確地把圖上位置落實(shí)到實(shí)地。把控制點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)導(dǎo)入手持GPS導(dǎo)航設(shè)備中，利用手持GPS進(jìn)行外業(yè)實(shí)地選點(diǎn)，將大大提高外業(yè)選點(diǎn)的效率和準(zhǔn)確度。

四、控制網(wǎng)精度指標(biāo)優(yōu)化

施工控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的核心是控制網(wǎng)的精度、觀測方案、圖形強(qiáng)度、可靠性等數(shù)學(xué)指標(biāo)，因此，把ArcGIS Explorer上選定的控制網(wǎng)點(diǎn)位坐標(biāo)從經(jīng)緯度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為測區(qū)所需要的直角坐標(biāo)，根據(jù)控制點(diǎn)坐標(biāo)和控制網(wǎng)圖，采用模擬法對控制網(wǎng)進(jìn)行數(shù)學(xué)指標(biāo)的優(yōu)化。模擬法通常主要采用蒙特卡洛法完成數(shù)學(xué)指標(biāo)的優(yōu)化。

蒙特卡洛方法是通過隨機(jī)數(shù)的生成與檢驗(yàn)以后，利用網(wǎng)中坐標(biāo)值計(jì)算出擬觀測的觀測量真值，再根據(jù)理論中偶然誤差的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)，對各觀測量真值按一定模型加上一個(gè)與觀測誤差具有相同或相似統(tǒng)計(jì)性質(zhì)的隨機(jī)數(shù)，這樣得到的偽觀測量便具有與實(shí)測方案中偶然誤差相似的統(tǒng)計(jì)特性，然后對這一批偽觀測值進(jìn)行平差計(jì)算，就可以得到優(yōu)化網(wǎng)的精度、強(qiáng)度、可靠性、穩(wěn)定性，以及最弱點(diǎn)、最弱邊的精度分析、誤差橢圓分析，從而實(shí)現(xiàn)控制網(wǎng)數(shù)學(xué)精度的優(yōu)化。具體從以下幾個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化。

1. 零類設(shè)計(jì)

即基準(zhǔn)選擇問題也就是廣義逆的選擇，主要是解決參考系問題，即基準(zhǔn)選擇問題，也就是計(jì)算點(diǎn)在控制網(wǎng)中的位置問題。在工程控制網(wǎng)中，起算數(shù)據(jù)在網(wǎng)中不同的位置，網(wǎng)中最弱點(diǎn)精度及位置就會不同，而對于牛欄江—滇池補(bǔ)水工程的施工控制網(wǎng)，由于控制網(wǎng)的控制面積較大，要使控制網(wǎng)最弱點(diǎn)中誤差滿足規(guī)范要求，起算點(diǎn)選擇應(yīng)滿足傳算路線最短。

2. 一類設(shè)計(jì)

即網(wǎng)形優(yōu)化問題，包括網(wǎng)點(diǎn)布置和觀測量選擇兩個(gè)方面。一類優(yōu)化主要是對ArcGIS Explorer設(shè)計(jì)網(wǎng)圖進(jìn)行模擬計(jì)算，判斷ArcGIS Explorer選定的圖形強(qiáng)度、精度是否達(dá)到最優(yōu)，根據(jù)計(jì)算結(jié)果適當(dāng)?shù)卣{(diào)整位置，保證控制網(wǎng)精度最優(yōu)。

3. 二類設(shè)計(jì)

即觀測精度(權(quán)的選定)的設(shè)計(jì)，也就是觀測采用儀器精度要達(dá)到什么樣的要求。要選擇能達(dá)到精度要求的儀器進(jìn)行觀測；利用各種儀器的精度指標(biāo)進(jìn)行模擬計(jì)算，最后選擇了測量機(jī)器人TCA2003(測角精度為0.5″，測距精度為1 mm+1×10-6D)作為本次施工控制網(wǎng)的測量儀器。

4. 數(shù)學(xué)精度的優(yōu)化方法研究

(1) 隨機(jī)數(shù)的生成

隨機(jī)數(shù)生成主要是模擬出一批野外觀測值,實(shí)質(zhì)上是模擬出一批觀測值的測量誤差。測量差通常包括偶然誤差、系統(tǒng)誤差和粗差,一般系統(tǒng)誤差和粗差應(yīng)采取措施減弱和消除,最小二乘平差是假設(shè)只有偶然誤差為前提的。偶然誤差是一組服從正態(tài)分布的隨機(jī)數(shù),求解觀測值的觀測誤差實(shí)質(zhì)上是計(jì)算一組正態(tài)分布的隨機(jī)數(shù)。從理論上講,只要有一種具有連續(xù)分布的隨機(jī)數(shù),就可以通過直接抽樣、代數(shù)變換、值序技巧、舍選補(bǔ)償、漸進(jìn)模擬等算法,生成其他任意分布的隨機(jī)數(shù),而在各種分布的隨機(jī)數(shù)中,只有在[0,1]區(qū)間的標(biāo)準(zhǔn)均勻分布函數(shù)是最簡單、最基本的一種,它可以保證變換的簡便性和易于檢查性。因此,可以采用首先生成[0,1]區(qū)間的標(biāo)準(zhǔn)均勻分布的隨機(jī)數(shù),然后轉(zhuǎn)換成其他分布的隨機(jī)數(shù)。

在設(shè)計(jì)程序中,采用同余法來生成[0,1]區(qū)間的隨機(jī)數(shù),其數(shù)學(xué)模型為

Xi+1=KXi(modun)

式中，K為常數(shù)；Xi為上一個(gè)隨機(jī)數(shù),而X1可以任選。

采用上述方法生成均勻分布的隨機(jī)數(shù),它不具有測量中與偶然誤差相類似的統(tǒng)計(jì)性質(zhì),用它作為觀測誤差不能反映出一個(gè)網(wǎng)的誤差統(tǒng)計(jì)特性,還必須把這一批均勻分布的隨機(jī)數(shù)經(jīng)過一定變換,使它變?yōu)榫哂姓龖B(tài)性質(zhì)的偽隨機(jī)數(shù),以便把這批正態(tài)分布的偽隨機(jī)數(shù)據(jù)加到邊長和角度真值上,得到一批能反映誤差性質(zhì)的偽觀測值。其方法有兩類。

① 近似抽擇法

其模型為

計(jì)算表明,當(dāng)n相當(dāng)大時(shí)，和數(shù)δ的分布逼近于正態(tài)分布,又連續(xù)隨機(jī)變量γ在區(qū)間(0,1)內(nèi)為均勻分布,則其密度函數(shù)為

而γ的分布函數(shù)為

于是x的數(shù)學(xué)期望為E(x)=0。

當(dāng)選取n=12時(shí),其均方差為Dx=1,這樣,得出的x1,x2,…,xn即為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的隨機(jī)數(shù)序列,其密度函數(shù)為

② 變換法

在得出標(biāo)準(zhǔn)均勻分布隨機(jī)數(shù)列γ1、γ2、γ3之后,采用

同樣可以將上述分布的隨機(jī)數(shù)列轉(zhuǎn)換為任意正態(tài)分布的隨機(jī)數(shù)列

Xi=Xiδ+μ

(2) 隨機(jī)數(shù)檢驗(yàn)

以上方法得到了具有與偶然誤差相類似的一組隨機(jī)數(shù),但還不能作為反映誤差分布的隨機(jī)數(shù),因?yàn)檫@一組隨機(jī)數(shù)還不一定能滿足偶然誤差的頻率分布規(guī)律、偏度、峰度、均方有效期等指標(biāo)。因此必須設(shè)置一定的檢驗(yàn),使其更具有偶然誤差分布的統(tǒng)計(jì)性質(zhì),更能確實(shí)反映誤差規(guī)律。

(3) 偽觀測值的生成及精度評價(jià)

隨機(jī)數(shù)檢驗(yàn)通過以后,把隨機(jī)數(shù)加到邊長、角度的真值上,生成具有和偶然誤差相似統(tǒng)計(jì)性質(zhì)的一批偽觀測值，采用平差方法對這些偽觀測值進(jìn)行平差計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)對控制網(wǎng)精度、強(qiáng)度、可靠性的評價(jià)，并不斷地改變起算位置、觀測量及觀測值的權(quán)，進(jìn)行反復(fù)計(jì)算，實(shí)現(xiàn)控制網(wǎng)的基準(zhǔn)優(yōu)化、網(wǎng)型優(yōu)化、觀測儀器的精度優(yōu)化，從而確定控制網(wǎng)精度、強(qiáng)度、可靠性和工作量的最優(yōu)方案。

五、基于ArcGIS Explorer的聯(lián)合優(yōu)化優(yōu)勢

1. 制作多媒體直觀匯報(bào)資料

水利工程控制網(wǎng)是整個(gè)水利工程施工測量的基礎(chǔ)，在布網(wǎng)時(shí)要考慮眾多因素，往往要經(jīng)過多次優(yōu)化、方案論證，同時(shí)還要進(jìn)行外部方案及報(bào)告評審。基于ArcGIS Explorer的聯(lián)合控制優(yōu)化，既可以從空間角度俯視全網(wǎng)，以全局的視角去評判網(wǎng)形的合理性，也可以利用3D影像分析具體點(diǎn)位的布設(shè)情況，將點(diǎn)位細(xì)化到某一建筑的某一角，而且ArcGIS Explorer具有強(qiáng)大的演示功能，用戶只通過幾個(gè)簡單的功能按鈕，就可以即時(shí)創(chuàng)建并動態(tài)地進(jìn)行地理演示、網(wǎng)圖介紹。地圖演示模式是將類似PowerPoint式的幻燈片效果與ArcGIS Explorer的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)訪問、探索及漫游功能進(jìn)行了結(jié)合，用戶可以在地圖演示中使用任何數(shù)據(jù)源，并且可以添加多媒體內(nèi)容作為數(shù)據(jù)補(bǔ)充，以便在今后的演示中再次利用。

2. 實(shí)現(xiàn)無圖區(qū)的控制網(wǎng)優(yōu)化

以往控制網(wǎng)設(shè)計(jì)通常采用模擬法或解析法，一般采用1∶1萬基礎(chǔ)地理信息資料，但目前1∶1萬基礎(chǔ)地圖尚未做到全覆蓋，部分工程由于沒有1∶1萬基礎(chǔ)地理信息資料很難完成控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。還有一些境外水電項(xiàng)目，根本沒有基礎(chǔ)地理信息資料，從其他國家索取基礎(chǔ)地理信息資料基本不可能，導(dǎo)致施工控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)成了一大難題。而基于ArcGIS Explorer衛(wèi)星影像的優(yōu)化設(shè)計(jì)可以取代基礎(chǔ)地理信息資料進(jìn)行控制網(wǎng)的選點(diǎn)布網(wǎng)，不僅能使用免費(fèi)提供的三維地理信息影像，而且影像相對較新，能最大限度地滿足控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的要求。

3. 控制網(wǎng)設(shè)計(jì)直觀、高效

采用ArcGIS Explorer配合模擬法進(jìn)行控制網(wǎng)優(yōu)化，充分發(fā)揮了模擬法優(yōu)化的優(yōu)點(diǎn)，保證了控制網(wǎng)的精度、強(qiáng)度、可靠性；同時(shí)利用ArcGIS Explorer影像對點(diǎn)周圍的地形、地貌進(jìn)行判讀、分析，直觀地對控制點(diǎn)通視情況進(jìn)行判斷，保證控制網(wǎng)設(shè)計(jì)方案能較好地實(shí)施，大大提高了控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的可靠性。

在ArcGIS Explorer上布設(shè)控制網(wǎng)更直觀、更形象、更符合實(shí)際；用戶利用ArcGIS Explorer不僅可以直觀地瀏覽感興趣區(qū)域內(nèi)的地物地貌和建筑物情況，而且可以方便地標(biāo)注、獲取剖面，改變視角和高度，判斷植被等，達(dá)到身臨其境的感覺。設(shè)計(jì)者可以根據(jù)影像上的植被情況和建筑物分布情況，充分考慮實(shí)據(jù)埋點(diǎn)的通視情況和施工放樣方便，并可根據(jù)地形、地貌、交通等情況判斷實(shí)地布點(diǎn)的最佳路徑，保證設(shè)計(jì)方案能更好地落實(shí)，有效地提高外業(yè)工作效率，避免了以往控制網(wǎng)設(shè)計(jì)方案難于實(shí)施的尷尬。

六、結(jié)束語

本文利用ArcGIS Explorer平臺完成控制網(wǎng)設(shè)計(jì)、選點(diǎn)、通視、工作量等優(yōu)化，再采用模擬法進(jìn)行方案估算，經(jīng)驗(yàn)證控制網(wǎng)優(yōu)化精度與實(shí)測精度基本一致，成果滿足設(shè)計(jì)要求。通過實(shí)例表明，基于ArcGIS Explorer的聯(lián)合模擬優(yōu)化設(shè)計(jì)方案符合性較好，實(shí)現(xiàn)了控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的最優(yōu)。當(dāng)然，基于ArcGIS Explorer還可建立包含其他數(shù)據(jù)(如數(shù)字線劃圖、數(shù)字高程模型、城市三維模型等) 的2D或3D應(yīng)用系統(tǒng)等。

通過文中實(shí)例表明,在ArcGIS Explorer上用戶不僅可以更直觀地瀏覽引水線路沿線地物、地貌和建筑物概況,還可以更方便地標(biāo)注擬建引水線路、建筑物位置、控制點(diǎn)點(diǎn)位等信息，擺脫了控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)依賴于1∶1萬或1∶5萬基礎(chǔ)地形圖的現(xiàn)狀，在無圖區(qū)或境外項(xiàng)目的控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)中將具有重要的參考借鑒價(jià)值，具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉云峰，楊曉鋒，梁爽于.ArcGIS Explorer的長城資源地理信息系統(tǒng)建設(shè)[J].測繪技術(shù)裝備，2012(3):50-51.

[2] 張正祿，鄧勇，羅長林，等．大型水利樞紐工程高精度平面控制網(wǎng)設(shè)計(jì)研究[J]．測繪通報(bào)，2007(1)：36-38.

[3] 黃昌勝,趙銳,姜圓盈.基于ArcGIS Explorer建立DOM應(yīng)用系統(tǒng)的研究[J].測繪與空間地理信息，2011(4):50-52.

[4] 耿長良.Google Earth在城市軌道交通工程控制網(wǎng)布設(shè)中的應(yīng)用[J].測繪通報(bào),2011(7)：54-56.

[5] 唐東躍，熊助國，王金麗．Google Earth及其應(yīng)用展望[J].地理空間信息，2008，6(4):110-113.

[6] 王天倉，張照杰，李月寶，等.GPS控制網(wǎng)的布設(shè)原則及優(yōu)化設(shè)計(jì)探討[J].測繪通報(bào)，2009(11):49-51.

[7] 王東，趙忠賢．Google Earth使用詳解[J].工程地質(zhì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2006，41(1):23-31.

[8] 張鳳錄，陳品祥，閻慧魁.城市控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].測繪通報(bào)，2009(11):25-27.

[9] 張正祿，鄧勇，羅長林，等.測量控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的可靠性準(zhǔn)則法[J].測繪科學(xué),2008(2):25-26.

[10] 鈄春紅.Google Earth在水利水電測繪中的應(yīng)用[J].地理信息空間，2011(10):53-55.

[11] 彭和強(qiáng)，張有能．基于Google Earth的地形圖制作技術(shù)[J]．測繪通報(bào)，2009(10)：61-63.

[12] 劉瑞敏,李華,王思鍇，等.基于Google Earth的地鐵亦莊線GPS控制網(wǎng)布設(shè)[J].測繪通報(bào)，2008(11)：47-49.