水運(yùn)工程測(cè)繪新技術(shù)及應(yīng)用分析

□田 淵 □王 震

（1中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)工程研究所漁業(yè)防災(zāi)減災(zāi)研究中心；2中國(guó)交通建設(shè)股份有限公司）

水運(yùn)工程測(cè)繪是在水運(yùn)工程建設(shè)前勘測(cè)人員對(duì)施工場(chǎng)地的勘察和測(cè)繪，水運(yùn)工程的建設(shè)需要消耗大量的人力、物力、財(cái)力，使用水運(yùn)工程測(cè)繪技術(shù)能夠在很大程度上減少工程測(cè)量上的失誤，獲得實(shí)用的工程信息，能夠正確指導(dǎo)水運(yùn)工程的建設(shè)施工方向。因此在水運(yùn)工程建設(shè)前期，工程企業(yè)安排勘測(cè)人員對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行勘測(cè)是工程建設(shè)極為重要的步驟，測(cè)繪技術(shù)是水運(yùn)工程建設(shè)中不可缺少的基礎(chǔ)性工作。

1 水運(yùn)工程測(cè)繪的原則

在水運(yùn)工程需要在施工前對(duì)航運(yùn)進(jìn)行測(cè)量，這對(duì)航運(yùn)的設(shè)計(jì)和規(guī)劃是有很大作用的。水運(yùn)工程測(cè)繪不僅能夠以分析測(cè)繪的數(shù)據(jù)來掌握運(yùn)輸交通運(yùn)作過程，還可以以水運(yùn)的布局圖為依據(jù)，對(duì)港口地帶的交通運(yùn)輸路線和整體規(guī)劃進(jìn)行設(shè)計(jì)，能夠?qū)竭\(yùn)起到指導(dǎo)作用。因此，水運(yùn)工程測(cè)繪需要具有準(zhǔn)確性、全面性以及先進(jìn)性。

首先，工程測(cè)繪需要有準(zhǔn)確性，準(zhǔn)確性是工程測(cè)繪應(yīng)具備的基本原則，測(cè)量不準(zhǔn)確就無法為水運(yùn)工程在數(shù)據(jù)上提供準(zhǔn)確的指導(dǎo)，對(duì)工程建設(shè)的影響很大。在測(cè)繪時(shí)，勘測(cè)的人員根據(jù)水運(yùn)項(xiàng)目的準(zhǔn)確位置，對(duì)需要的實(shí)用性數(shù)據(jù)進(jìn)行全方位的勘察，向設(shè)計(jì)人員提供準(zhǔn)確的參考數(shù)據(jù)，這是水運(yùn)建筑物的設(shè)計(jì)和建設(shè)極為重要的依據(jù)；其次，工程測(cè)繪需要有全面性。整個(gè)水面的基本情況，運(yùn)輸交通工具結(jié)構(gòu)等，都需要仔細(xì)勘測(cè)和分析。水運(yùn)工程的測(cè)繪需要和其他的環(huán)節(jié)密切配合，只有對(duì)水運(yùn)交通的狀況進(jìn)行全面的了解，才能提高運(yùn)輸?shù)男剩蛔詈?，工程測(cè)繪需要有先進(jìn)性，采用高科技的測(cè)繪技術(shù)能夠彌補(bǔ)工程測(cè)量存在的一些缺點(diǎn)，不僅讓勘測(cè)人員能更加方便地對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行勘測(cè)，還可以減少人工操作的失誤，能夠在一定程度上提高運(yùn)輸效率。

2 水運(yùn)工程測(cè)繪新技術(shù)

我國(guó)水運(yùn)測(cè)繪緊緊跟隨當(dāng)代國(guó)際測(cè)繪技術(shù)發(fā)展，水運(yùn)工程測(cè)繪上RTK-DGPS三維定位、數(shù)字化自動(dòng)成圖等技術(shù)被廣泛采用，大量水運(yùn)工程測(cè)量都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了場(chǎng)地定位、測(cè)深、數(shù)字成圖等內(nèi)容一體化的目標(biāo)?？偨Y(jié)水運(yùn)測(cè)繪新技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，可知我國(guó)在水運(yùn)工程測(cè)量上已取得極大成果?，F(xiàn)代工程測(cè)繪新技術(shù)都有：GPS、GIS、RS、DT技術(shù)等（基于GPS的海事信息化建設(shè)的簡(jiǎn)析圖如圖1）。水運(yùn)測(cè)繪新技術(shù)在平面控制測(cè)量、高程測(cè)量、地形測(cè)量、水深測(cè)量上的使用如下：

圖1 GPS的海事信息化建設(shè)的簡(jiǎn)析圖

2.1 平面控制測(cè)量新技術(shù)

平面控制測(cè)量是重要組成部分，是整個(gè)水運(yùn)工程測(cè)量的平面控制基礎(chǔ)，主要是完成平面控制網(wǎng)的布設(shè)、外業(yè)觀測(cè)和成果資料編制等工作，達(dá)到點(diǎn)位傳遞和控制的目的。我國(guó)水運(yùn)工程建設(shè)領(lǐng)域于20世紀(jì)80年代開始引進(jìn)GPS定位技術(shù)，九十年代得到廣泛運(yùn)用，GPS以及差分技術(shù)的使用更是讓測(cè)量的精確度得到了極大的提高，水運(yùn)工程測(cè)量的各種比例圖所需要的條件都能夠滿足。

2.2 高程測(cè)量新技術(shù)

高程控制測(cè)量在水運(yùn)工程中能為水工構(gòu)筑物和航道等高程控制提供依據(jù)，是工程建設(shè)施工放樣的基礎(chǔ)，能夠檢測(cè)工程建筑物的垂直形變。高程測(cè)量是于20世紀(jì)末期開始被廣泛運(yùn)用的，在我國(guó)20世紀(jì)90年代開始迅速發(fā)展。目前我國(guó)GPS高程測(cè)量技術(shù)的精確度較高，在水運(yùn)工程測(cè)量系統(tǒng)中占很重要的地位。GPS水準(zhǔn)法結(jié)合眾多的先進(jìn)科學(xué)技術(shù)和手法，大地水準(zhǔn)面的精度已經(jīng)達(dá)到厘米級(jí)，進(jìn)步顯著。加上電子全站儀的出現(xiàn)，讓電磁波三角高層測(cè)量的精準(zhǔn)度也得到了一定程度的提升，讓距離較長(zhǎng)的水運(yùn)測(cè)量也能夠精確可靠地完成。

2.3 地形測(cè)量新技術(shù)

地形測(cè)量的工作主要是將地球表面自然地理要素及社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素，按特定的標(biāo)準(zhǔn)和一定比例進(jìn)行水平投影，形成地表環(huán)境平面圖?，F(xiàn)階段一個(gè)測(cè)繪人員就能夠完成地形數(shù)據(jù)的采集，對(duì)控制點(diǎn)間互相通視和測(cè)圖控制點(diǎn)要求不高。近些年，數(shù)字地形測(cè)量技術(shù)不斷趨于成熟，由多種數(shù)據(jù)獲取手段結(jié)合的新型地理信息技術(shù)，也被落實(shí)到各個(gè)水運(yùn)工程地形測(cè)量當(dāng)中進(jìn)行場(chǎng)地勘測(cè)，數(shù)字地形測(cè)量成果也正在不斷的被推廣開來。隨著科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，現(xiàn)代數(shù)字化地形測(cè)量技術(shù)也已經(jīng)逐漸取代了傳統(tǒng)的地形測(cè)量方法。

2.4 水深測(cè)量新技術(shù)

水深測(cè)量大量綜合了現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)，水深測(cè)量新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用體現(xiàn)一個(gè)國(guó)家水運(yùn)工程測(cè)量和海洋測(cè)繪技術(shù)的高度，下面簡(jiǎn)單介紹一下水深測(cè)量新技術(shù)在定位技術(shù)、水位保證技術(shù)、側(cè)深和航行障礙物探測(cè)、自動(dòng)化成圖技術(shù)上的應(yīng)用。

我國(guó)的水深測(cè)量現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)了全球衛(wèi)星實(shí)時(shí)差分定位，近年來RTK-DGPS三維定位技術(shù)在我國(guó)應(yīng)用比較廣泛，為平面定位與水位測(cè)量的整合提供了平臺(tái)，隨著GPS測(cè)高技術(shù)的逐漸成熟，高精度三維定位技術(shù)也開始得到推廣應(yīng)用，這些新技術(shù)的研究與探索、成熟與發(fā)展，為我國(guó)水運(yùn)工程測(cè)繪取得了豐富的成果，已大量地應(yīng)用于各種工程的測(cè)繪（關(guān)于羅盤極坐標(biāo)定位儀的示意圖如圖2）。

圖2 羅盤極坐標(biāo)定位儀圖

在水位保證技術(shù)上，20世紀(jì)90年代我國(guó)從外引進(jìn)自動(dòng)遙報(bào)水位儀，滿足水深測(cè)量外業(yè)自動(dòng)化成圖的需要，很大程度上提高了工作效率。目前，由于RTK-DGPS三維定位技術(shù)的成熟，RTK水位已經(jīng)成為水深測(cè)量自動(dòng)化成圖的水位保證不可忽略的環(huán)節(jié)，對(duì)水深測(cè)量的發(fā)展和探索有很重要的意義。

自動(dòng)化成圖技術(shù)主要是使用RTK-DGPS三維定位技術(shù)，RTK三維水深測(cè)量是一項(xiàng)新技術(shù)，代表著平面位置與水位測(cè)量一體化的成功應(yīng)用。可以預(yù)見，隨著我國(guó)對(duì)平面位置與水位測(cè)量一體化的探究和開發(fā)，水深測(cè)量的三維定位和測(cè)深一體化自動(dòng)成圖技術(shù)將會(huì)越來越準(zhǔn)確、高效。

2.5 制圖技術(shù)

新制圖技術(shù)需要在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，繁雜的手工制圖已經(jīng)被計(jì)算機(jī)制圖逐漸取代，并在其中加入了數(shù)據(jù)庫和遙感技術(shù)的應(yīng)用。到21世紀(jì)，制圖技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了可視化、攝影測(cè)量、網(wǎng)絡(luò)通信化的目標(biāo)，能夠讓工作人員從各角度對(duì)制圖進(jìn)行觀察，新制圖技術(shù)的應(yīng)用能夠讓導(dǎo)航技術(shù)在水運(yùn)工程中的作用的到更好的發(fā)揮。

3 案例分析

水運(yùn)工程測(cè)繪新技術(shù)在我國(guó)的多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，例如，在長(zhǎng)江流域建立的長(zhǎng)江干線航道GPS控制網(wǎng)從四川南部到江浙地區(qū)，跨近十個(gè)省市，GPS定位點(diǎn)有一百多個(gè)，我國(guó)沿海各港口也都建立了精確度比較高的GPS控制網(wǎng)，為各港口發(fā)展建設(shè)提供了可靠的平面控制測(cè)量基礎(chǔ)。以數(shù)字化平面控制網(wǎng)測(cè)繪取代了經(jīng)典的大地測(cè)量方式，讓控制測(cè)量技術(shù)和方法向著更加科學(xué)先進(jìn)的方向進(jìn)步。

在我國(guó)在天津港的水運(yùn)工程建設(shè)中，以1:2000的比例進(jìn)行數(shù)字水運(yùn)圖的測(cè)繪，用DEM和DOM進(jìn)行制作。在繪制過程中，首先在1:10000的地形圖上以航飛像片中每六條基線量對(duì)兩片水域點(diǎn)坐標(biāo)未進(jìn)行標(biāo)記，用作像控點(diǎn)；其次對(duì)這片水域用DEM進(jìn)行空三加密、模型定向、測(cè)量特征線、物方相關(guān)等方面的測(cè)控，得到DEM的相對(duì)成果，然后創(chuàng)建像對(duì)DOM。最后得到一個(gè)條帶狀正射影的水運(yùn)工程測(cè)繪圖。這充分表明了測(cè)繪新技術(shù)在水運(yùn)工程中的應(yīng)用效果及其優(yōu)勢(shì)。

4 水運(yùn)工程測(cè)繪未來發(fā)展方向

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展讓測(cè)繪技術(shù)也越來越高科技化。目前，現(xiàn)代化工程測(cè)繪正逐步向著測(cè)量過程智能化、自動(dòng)化、可控化、內(nèi)外一體化，測(cè)量信息數(shù)字化、可視化等更高方向發(fā)展，主要是為了讓未來的工程測(cè)量的效率更高，得到的工程信息更準(zhǔn)確，施工更方便。當(dāng)然，要讓測(cè)繪技術(shù)快速發(fā)展與更新，最重要的還是培養(yǎng)大量的相關(guān)專業(yè)人才，提高相關(guān)企業(yè)和相關(guān)部門測(cè)量人員的職業(yè)素養(yǎng)，讓相關(guān)專業(yè)人才跟進(jìn)世界最新測(cè)量技術(shù)，讓工程測(cè)量技術(shù)走向更高更遠(yuǎn)天地。

5 結(jié)語

沒有進(jìn)行水運(yùn)工程測(cè)繪會(huì)造成工程建設(shè)存在設(shè)計(jì)值偏差，對(duì)工程耐久度有很大的影響，嚴(yán)重的情況下還可能會(huì)導(dǎo)致水運(yùn)事故。水運(yùn)工程測(cè)繪需在場(chǎng)地勘測(cè)之前完成，一方面能夠指導(dǎo)提供設(shè)計(jì)參數(shù)，另一方面還能為施工提供各種現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)?？傊?，測(cè)繪是為了讓水運(yùn)工程得到更好的指導(dǎo)，且能夠在很大程度上減少測(cè)量失誤，讓運(yùn)輸效率得到提高。