河道觀測數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在河道水下地形測量中的應用

曹勁松 馮荊州

【摘要】在河道地形測量中數(shù)據(jù)的采集處理是地形測量的基礎，如何利用正確的方法和手段進行數(shù)據(jù)采集和處理是提高測繪質量和工作效率的重要保障。

【關鍵詞】河道觀測數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；水下地形測量；斷面水位

1、概述

水下地形測量是興建水工建筑必不可少的測量方式。在水利工程建設方面，利用水下地形測量資料，可以確定河流梯級開發(fā)方案、選擇壩址、確定水頭高度推算回水曲線；在橋梁工程建設方面，用以研究河床沖刷情況，決定橋墩的類型和基礎深度，布置橋梁孔徑等；在河道整治和航運方面，為了保證船舶的安全行駛，用以了解河底地形，查明河中的淺灘、沙洲、暗礁、沉船等影響船只安全行駛的障礙物；在海港碼頭建設方面，為了在建港地區(qū)進行疏浚工作及修建碼頭，需要進行水下地形測量，作為其設計和施工的依據(jù)；在科學研究方面，通過可以研究河床演變及涉水建筑前后的變化規(guī)律，監(jiān)視水工建筑物的安全運營，觀測水庫的於積情況。

河道觀測數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是針對河道水下地形測量、斷面測量以及水文測驗而開發(fā)的一款數(shù)據(jù)庫軟件。它的運行為水文外業(yè)測量提供了指導，同時為內業(yè)工作提供了高質量的數(shù)據(jù)源，極大地提高了內業(yè)工作的質量和效率。

2、河道觀測數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在水下地形測量中的應用

2.1 計劃線生成

水下地形測量與陸上地形測量是不同的。陸上地形測量可以選擇地形特征點進行測繪，而水下地形的起伏是看不見，一般采用斷面法均勻布置測點，根據(jù)水下測量的特點，系統(tǒng)設置了計劃線生成。它通過調用AutoCAD平臺，按照河道水邊的形態(tài)和斷面間距的要求進行預制，同時生成斷面端點坐標。避免了平行推移法部分斷面與河岸及主流不垂直和彎道斷面間距超限的現(xiàn)象。

2.2 斷面水位的生成

進行水下地形測量時，地形點的平面和高程（高程=水位-水深）是同時測定但分別進行的。水下測點的精度，取決于定位、水深、水位觀測的質量以及三者的同步性。系統(tǒng)依據(jù)水下測量時觀測的每一測段水位和觀測時間，推算出每個斷面線的測時水位并生成Excel電子表格，從而確定每個測點的高程。（見圖表）。

2.3 數(shù)據(jù)庫的建立

系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)庫管理方式，按測量項目進行模塊化管理，以地形測量為例。首先新建數(shù)據(jù)庫按照程序窗口提示依次輸入“操作者” 、“項目名” 、“工程名” 、“測次”和勾選地形模塊選項。這樣一個空的新數(shù)據(jù)庫就建立了。

2.4 數(shù)據(jù)的導入

數(shù)據(jù)庫建立后就是導入信息和測量數(shù)據(jù)。首先信息和測量數(shù)據(jù)的格式必須滿足系統(tǒng)對格式的要求。在系統(tǒng)幫助欄目里提供了信息文件和數(shù)據(jù)的樣本文件和詳細說明。陸上數(shù)據(jù)一般是RTK數(shù)據(jù)，擴展名為”.CSV”。內容為點名、X、Y、Z、精度指標、測時、編碼。水下數(shù)據(jù)為河道整編軟件輸出的數(shù)據(jù)，擴展名為”.ORG”。與系統(tǒng)格式要求不同的數(shù)據(jù)文件，可以用EXCEL表格進行編輯然后轉換成滿足系統(tǒng)要求的數(shù)據(jù)格式。

2.5 展點數(shù)據(jù)的生成、編輯和導出

2.5.1 展點數(shù)據(jù)根據(jù)已導入的斷面信息、水位信息和測量數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)內部通過指令進行計算分別自動生成水邊展點數(shù)據(jù)、水下展點數(shù)據(jù)、陸上自動數(shù)據(jù)。對于同一斷面不同時段的水下數(shù)據(jù)，系統(tǒng)將按測時進行計算。

2.5.2 數(shù)據(jù)的編輯

生成的數(shù)據(jù)可通過工具欄的修改和刪除進行編輯。如果是斷面水位錯誤可修改水位信息后重新生成。這樣一個斷面上所有的測點高程全部進行了改正。

2.5.3 數(shù)據(jù)的導出

生成的水下展點數(shù)據(jù)可以根據(jù)需要任意勾選斷面進行導出。數(shù)據(jù)高程可按照要求導出1位或2位小數(shù)。格式為X、Y、Z、測點說明，完全滿足清華山維繪圖軟件的數(shù)據(jù)格式要求。測點說明的內容是“測點號+斷面水位”。陸上展點數(shù)據(jù)的測點說明的內容是“測點號+測點編碼”，這樣在進行內業(yè)處理時就極大的方便了地形圖的繪制和地形圖的檢查。

3、河道觀測數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在水下地形測量中的注意事項

3.1 水邊數(shù)據(jù)的生成，程序是通過測點編碼進行識別的。水邊點的高程自動更改成相近斷面的水位高。這樣在進行測量時水邊的編碼是唯一的，不能與其他地物編碼混淆，以免高程被替換。

3.2 水邊測點必須在斷面線范圍內，這樣在生成水邊數(shù)據(jù)時水邊點才能被程序篩選到，反之則選不到水邊點。所以我們在設計斷面線時要使范圍線距離水下遠一點，保證水邊測點在斷面線范圍內。

4、關于河道觀測數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的建議

河道觀測數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在導入數(shù)據(jù)時陸上數(shù)據(jù)格式主要是針對天寶TGOffice軟件處理的“.CSV”后綴的GPSRTK數(shù)據(jù)，水下是河道整編軟件輸出的數(shù)據(jù)。對其它儀器施測的原始數(shù)據(jù)和其它軟件輸出的原始數(shù)據(jù)不能直接導入。導出的展點數(shù)據(jù)格式也主要是針對清華山維繪圖軟件的數(shù)據(jù)格式。不能滿足其它繪圖軟件如CASS 等的要求。筆者建議可以在數(shù)據(jù)導入導出時設計一個窗口根據(jù)測量的原始數(shù)據(jù)自定義導入的格式。同樣導出時也可以根據(jù)需要自定義導出的格式，以滿足其它軟件的要求。