劉永強(qiáng) 丁兆亮

水利水電工程的主要作用是防洪、灌溉、發(fā)電、航運(yùn)、供水等，受地形、地質(zhì)、水文、氣象等自然條件的影響很大。地形測(cè)量就是采用測(cè)繪技術(shù)將地物、地貌等地表自然形態(tài)（包括位置、大小及形狀等）采用符號(hào)化的形式進(jìn)行表達(dá)，因此，測(cè)繪技術(shù)是保證水利水電工程建設(shè)質(zhì)量的至關(guān)重要因素之一。地質(zhì)勘查、規(guī)劃、水工設(shè)計(jì)、施工設(shè)計(jì)等多個(gè)設(shè)計(jì)專業(yè)對(duì)地形測(cè)量資料有不同的需求，需要不同比例尺的地形測(cè)量、專項(xiàng)工程測(cè)量和地類地形圖等測(cè)繪資料，其中地形測(cè)量主要包括1∶500、1∶1000、1∶2 000 和1∶5 000 等不同比例尺地形圖資料，對(duì)于設(shè)計(jì)需求的1∶10 000 和1∶50 000 比例尺地形圖主要以收集為主；專項(xiàng)工程測(cè)量主要包括水系或引（輸）水線路的縱橫斷面，地類地形圖是水利水電工程建設(shè)征地移民實(shí)物調(diào)查工作的基礎(chǔ)資料。

1 地形圖要素類別及含義

1.1 大、中、小比例尺地形圖劃分

根據(jù)SL 197—2013《水利水電工程測(cè)量規(guī)范》大、中、小比例尺的劃分，1∶500、1∶1 000、1∶2 000 為大比例尺地形圖，1∶5 000 和1∶10 000 為中比例地形圖，小于1∶10 000 為小比例尺地形圖。

1.2 地形圖要素類別

根據(jù)最新版地形圖圖式GB/T 20257.1—2017《國(guó)家基本比例尺地圖圖式第1 部分1：500、1∶1 000、1∶2 000 地形圖圖式》和GB/T 20257.2—2017《國(guó)家基本比例尺地圖圖式 第2 部分1∶5 000、1 ∶10 000 地形圖圖式》，大比例尺地形圖圖面需要表達(dá)的要素共9 大類363 個(gè)小類（不包含子類），中比例尺地形圖圖面需要表達(dá)的要素共9 大類296個(gè)小類（不包含子類）。這兩種比例尺9 大類要素分類為定位基礎(chǔ)、水系、居民地及設(shè)施、交通、管線、境界、地貌、植被和土質(zhì)以及注記等。

1.3 要素類別含義

1.3.1 定位基礎(chǔ)

包括數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和測(cè)量控制點(diǎn)，數(shù)學(xué)基礎(chǔ)主要是指圖廓線、經(jīng)緯線、坐標(biāo)網(wǎng)線等。

1.3.2 水系

包括河流、溝渠、湖泊、水庫(kù)、海洋、水利要素及附屬設(shè)施等。

1.3.3 居民地及設(shè)施

包括居民地、工礦、農(nóng)業(yè)、公共服務(wù)、名勝古跡、宗教、科學(xué)觀測(cè)站、其它建筑物及其附屬設(shè)施等。

1.3.4 交通

包括鐵路、城際公路、城市道路、鄉(xiāng)村道路、道路構(gòu)造物、水運(yùn)、航道、空運(yùn)及其附屬設(shè)施等。

1.3.5 管線

包括輸電線、通訊線、各種管道及其附屬設(shè)施等。

1.3.6 境界

境界是區(qū)域范圍的分界線，分為國(guó)界和國(guó)家內(nèi)部境界兩種。

1.3.7 地貌包括等高線、高程注記點(diǎn)、水域等值線、水下注記點(diǎn)、自然地貌和人工地貌等。

1.3.8 植被和土質(zhì)

包括農(nóng)林用地、城市綠地及土質(zhì)等。

1.3.9 注記包括地理名稱注記、說明注記和各種數(shù)字注記等。因此，定位基礎(chǔ)和注記是為了使地形圖表達(dá)完整、易用、易讀，和境界要素一樣，不是自然地物要素。

2 水利水電工程設(shè)計(jì)階段主要測(cè)繪成果需求

2.1 設(shè)計(jì)對(duì)測(cè)繪成果需求分析

水利水電工程設(shè)計(jì)階段主要論證工程建設(shè)的必要性、技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)合理性，其中工程建設(shè)的必要性是闡明工程所在地區(qū)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展對(duì)水利水電工程建設(shè)的要求，水利水電近期、遠(yuǎn)期發(fā)展規(guī)劃對(duì)工程建設(shè)的安排，以及工程在地區(qū)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展及江河治理開發(fā)總體布局中的地位與作用等，地形測(cè)量作用不大。

水利水電工程技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)合理性與地形密切相關(guān)，主要在水文的水位流量關(guān)系曲線和集水面積等參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算、工程地質(zhì)勘察（含天然建筑材料）、工程規(guī)模和總體布局、選定工程場(chǎng)址及等級(jí)、選定對(duì)外交通運(yùn)輸方案、導(dǎo)流建筑物的布置、確定工程建設(shè)征地的范圍等過程，都與地形測(cè)量資料密切相關(guān)。

具體水利工程設(shè)計(jì)與地形測(cè)量相關(guān)基本分析如下：

（1）過水?dāng)嗝婷娣e和濕周是計(jì)算水位流量關(guān)系時(shí)的基本參數(shù)，過水?dāng)嗝婷娣e主要與斷面的寬度和高程相關(guān)，一般采用斷面測(cè)量（專項(xiàng)工程測(cè)量）方法進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，最后輸出斷面圖供水文設(shè)計(jì)專業(yè)使用。濕周與斷面間距相關(guān)。

（2）工程地質(zhì)測(cè)繪主要是描述地質(zhì)現(xiàn)象，對(duì)地質(zhì)點(diǎn)、地質(zhì)線路進(jìn)行詳細(xì)觀察與描述，分析點(diǎn)線面體之間的有機(jī)聯(lián)系，是調(diào)查與水利水電工程建設(shè)有關(guān)的地質(zhì)現(xiàn)象，分析其性質(zhì)和規(guī)律；天然料場(chǎng)主要是通過地質(zhì)調(diào)查確定位置和范圍，地形測(cè)量主要是為工程地質(zhì)測(cè)繪和估算天然料場(chǎng)儲(chǔ)量提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

（3）工程規(guī)模和總體布局、選定工程場(chǎng)址及等級(jí)、選定對(duì)外交通運(yùn)輸方案、導(dǎo)流建筑物的布置等設(shè)計(jì)基本上以地形、地質(zhì)、水文及水文地質(zhì)條件等為基礎(chǔ)開展設(shè)計(jì)工作。如水庫(kù)正常蓄水位、死水位、回水位、洪水位、庫(kù)容、發(fā)電水頭、輸水工程的取水口選取、分水口門、交叉建筑物布置、泵站工程的規(guī)模和主要參數(shù)等，主要工程布局是根據(jù)自然地表形態(tài)進(jìn)行布置和相應(yīng)參數(shù)計(jì)算。

（4）工程建設(shè)征地的范圍是根據(jù)工程總體布置確定占地范圍。在這個(gè)過程中需要進(jìn)行勘測(cè)定界測(cè)量，測(cè)繪地類地形圖，并進(jìn)行移民實(shí)物調(diào)查。

2.2 水利水電工程地形測(cè)量主要要素

根據(jù)上節(jié)分析可知，水利水電工程設(shè)計(jì)使用的地形測(cè)量資料除去移民實(shí)物調(diào)查使用的地類地形圖外，所有設(shè)計(jì)工作主要與地形及少量地物要素關(guān)系緊密，主要包括等高線和高程注記點(diǎn)、水系、交通、居民地（主要關(guān)注的是居民地范圍）和電力線等5 大類，其它要素可根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)需求進(jìn)行增加。

通過對(duì)設(shè)計(jì)專業(yè)調(diào)研，對(duì)于以上要素表達(dá)有如下需求：

（1）地形圖可不分幅，按照測(cè)繪范圍整體提交。

（2）為了增加對(duì)圖的易讀性，高程注記點(diǎn)密度可增加1 倍。

（3）為了使設(shè)計(jì)專業(yè)對(duì)圖的易用性，等高線不宜斷開。

（4）居民地可按街區(qū)或被道路、水系等線狀地物自然分開的區(qū)域采集，尤其大比例尺地形圖，不需要按排或幢等方式采集。

（5）電力線主要采集輸變電線，對(duì)于配電線可不采集。

（6）植被要素若要采集可放寬采集精度，基本按小比例尺采集精度即可。

2.3 水利水電工程大比例尺地形圖等高線的表達(dá)

由于測(cè)繪技術(shù)的進(jìn)步，尤其是測(cè)繪裝備水平的大幅提升，水利水電工程地形測(cè)量主要采用機(jī)載激光LiDAR（包括通航的大型機(jī)載激光LiDAR 設(shè)備和無人機(jī)的輕小型機(jī)載激光LiDAR 設(shè)備）技術(shù)或地面三維激光掃描技術(shù)等，這些設(shè)備的突出優(yōu)勢(shì)是激光能夠一定的植被而且點(diǎn)密度非常高，因此，地形測(cè)量時(shí)不需要實(shí)地進(jìn)行碎布測(cè)量或立體像對(duì)一個(gè)點(diǎn)一個(gè)點(diǎn)的采集，只需對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行濾波分類，然后自動(dòng)生成數(shù)字高程模型和等高線。

以往測(cè)繪等高線時(shí)按照測(cè)繪規(guī)范要求，對(duì)等高線進(jìn)行擬合平滑處理，這是基礎(chǔ)測(cè)繪的要求。而水利水電工程設(shè)計(jì)是為工程服務(wù)的，強(qiáng)調(diào)的是對(duì)自然地形的準(zhǔn)確表達(dá)，尤其是施工圖設(shè)計(jì)采用的1∶500 比例尺地形圖需要計(jì)算工程量，擬合平滑處理后反而對(duì)計(jì)算工程量造成偏離。因此采用激光LiDAR 等先進(jìn)的測(cè)繪裝備進(jìn)行地形測(cè)量時(shí)等高線不需要進(jìn)行擬合平滑處理，直接按自然地標(biāo)形態(tài)成圖更有利于工程設(shè)計(jì)的嚴(yán)密性。

3 結(jié) 語(yǔ)

水利水電工程設(shè)計(jì)地形測(cè)量主要是為工程設(shè)計(jì)服務(wù)，與基礎(chǔ)測(cè)繪目的不同，而目前水利水電工程測(cè)量規(guī)范是按照傳統(tǒng)基礎(chǔ)測(cè)繪要求，缺乏針對(duì)性。根據(jù)多年的水利水電地形測(cè)量經(jīng)驗(yàn)，有很多要素其實(shí)設(shè)計(jì)人員根本不需要，測(cè)繪人員浪費(fèi)了很多時(shí)間和精力，大大降低了工作效率。因此對(duì)于一般水利水電工程地形測(cè)量應(yīng)當(dāng)進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化，滿足設(shè)計(jì)對(duì)地形圖要素的需求即可，不需要全要素測(cè)繪。當(dāng)然對(duì)于有特殊需求的，可按設(shè)計(jì)專業(yè)實(shí)際需求測(cè)繪。