GIS技術(shù)和數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展及其在地形測(cè)量中的應(yīng)用

羅家妮

（黔南州水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院貴州都勻558000）

GIS技術(shù)和數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展及其在地形測(cè)量中的應(yīng)用

羅家妮

（黔南州水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院貴州都勻558000）

水利工程建設(shè)初期要對(duì)區(qū)域地形地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行綜合勘測(cè)，借助勘測(cè)分析實(shí)現(xiàn)資源利用率優(yōu)化提升，降低水利資源開(kāi)發(fā)的浪費(fèi)率。早期由于技術(shù)條件現(xiàn)實(shí)，工程測(cè)繪作業(yè)質(zhì)量水平較低，影響了水利工程開(kāi)發(fā)與改造建設(shè)。隨著信息技術(shù)不斷發(fā)展，以GIS為代表的數(shù)字化測(cè)繪平臺(tái)日趨完善，為水利地形測(cè)量提供了多功能平臺(tái)。結(jié)合水利勘測(cè)信息化發(fā)展趨勢(shì)，介紹了GIS技術(shù)及數(shù)字化測(cè)繪系統(tǒng)布局方式，為地形測(cè)量作業(yè)提供指導(dǎo)。

GIS技術(shù)；數(shù)字化測(cè)量；水利工程；應(yīng)用

“地形測(cè)量”是工程設(shè)計(jì)與施工的總指導(dǎo)，確保項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案符合標(biāo)準(zhǔn)要求，才能進(jìn)一步提高項(xiàng)目建設(shè)水平。新時(shí)期國(guó)家對(duì)水利工程建設(shè)提出嚴(yán)格要求，任何項(xiàng)目正式動(dòng)工前期必須做好勘測(cè)工作，結(jié)合區(qū)域勘測(cè)報(bào)告實(shí)施改建方案。鑒于早期勘測(cè)技術(shù)條件有限，現(xiàn)代地形測(cè)量必須朝著信息化方向轉(zhuǎn)型，才能全面實(shí)現(xiàn)資源開(kāi)發(fā)與利用目標(biāo)。GIS技術(shù)是信息化勘測(cè)的應(yīng)用典范，對(duì)各種規(guī)模水利水電改造具有指導(dǎo)性作用，發(fā)揮其在地形測(cè)量中的應(yīng)用價(jià)值，體現(xiàn)了科學(xué)技術(shù)指導(dǎo)工程勘測(cè)的先進(jìn)性趨勢(shì)。

1 水利地形測(cè)量發(fā)展

地形測(cè)量主要是指測(cè)繪地形圖的工作，就是針對(duì)地球表面的地物和地形和水平面的投影位置以及高程進(jìn)行測(cè)量，按標(biāo)準(zhǔn)的比例縮小，標(biāo)記在地形圖上面，這就是我們通常所說(shuō)的地形測(cè)量。地形測(cè)量包括：①控制測(cè)量是測(cè)定一定數(shù)量的平面和高程控制點(diǎn)，為地形測(cè)圖的依據(jù)。②碎部測(cè)量是測(cè)繪地物地形的作業(yè)。地物特征點(diǎn)、地形特征點(diǎn)統(tǒng)稱(chēng)為碎部點(diǎn)。我國(guó)水利資源開(kāi)發(fā)規(guī)模不斷擴(kuò)大化，以GIS技術(shù)為中心的測(cè)量模式逐漸形成，推動(dòng)了水利地質(zhì)測(cè)量工作的穩(wěn)步進(jìn)行。以地理信息系統(tǒng)（GIS）為平臺(tái)構(gòu)建勘測(cè)模式，實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)空間改造的一體化建設(shè)，如圖1，為地形測(cè)量規(guī)劃與調(diào)度提供了指導(dǎo)依據(jù)。

圖1 水利工程數(shù)字化測(cè)繪

2 基于GIS技術(shù)地形測(cè)量技術(shù)

2.1 傳感技術(shù)

我國(guó)水利資源開(kāi)發(fā)規(guī)模不斷擴(kuò)大化，以GIS技術(shù)為中心的測(cè)量模式逐漸形成，推動(dòng)了水利項(xiàng)目測(cè)量工作的穩(wěn)步進(jìn)行。面對(duì)早期地質(zhì)工程模式存在的不足，GIS技術(shù)可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)測(cè)繪體系的缺陷，向水利項(xiàng)目改造提供科學(xué)的指導(dǎo)依據(jù)。通信網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)程中，無(wú)線網(wǎng)形成了相對(duì)復(fù)雜的傳輸平臺(tái)，各種路徑數(shù)據(jù)傳輸至服務(wù)器之后，必須及時(shí)對(duì)無(wú)線信號(hào)及數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，才能掌握準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)處理結(jié)果。路由器作為無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的中轉(zhuǎn)模塊，其承載著更多邏輯數(shù)據(jù)運(yùn)算程序，準(zhǔn)確地抓住數(shù)據(jù)處理流程。

2.2 集成技術(shù)

面對(duì)早期地質(zhì)工程模式存在的不足，GIS技術(shù)可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)測(cè)繪體系的缺陷，向水利地質(zhì)改造提供科學(xué)的指導(dǎo)依據(jù)。數(shù)字化測(cè)繪采用GIS技術(shù)，基于GIS技術(shù)提出水利項(xiàng)目測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式，為渠道防滲工作提供幫助。結(jié)合地質(zhì)測(cè)繪行業(yè)發(fā)展局勢(shì)，利用集成技術(shù)輔助水利勘察作業(yè)，體現(xiàn)了新技術(shù)用于產(chǎn)業(yè)規(guī)劃的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，以GIS、GPS、RS等技術(shù)平臺(tái)，能夠?yàn)榈V業(yè)勘察與規(guī)劃提供指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)了區(qū)域礦物資源的一體化建設(shè)。例如，VR-GIS技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與GIS技術(shù)的結(jié)合，包括與WebGIS和ComGIS結(jié)合的技術(shù)，專(zhuān)門(mén)用于研究地學(xué)或以地球系統(tǒng)為對(duì)象的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，目前只能達(dá)到仿真的水平，可以做到：對(duì)現(xiàn)時(shí)的地理區(qū)域的非常真實(shí)的表達(dá)；可在所在地理范圍內(nèi)外自由移動(dòng)；在三維數(shù)據(jù)庫(kù)中有GIS的各種功能；以可視化功能作為用戶(hù)接口的自然的整體部分。

2.3 操控技術(shù)

水利建設(shè)走向信息化趨勢(shì)，以高端科技為中心展開(kāi)地質(zhì)測(cè)量，實(shí)現(xiàn)了區(qū)域資源優(yōu)化分配及調(diào)度控制。GIS技術(shù)作為水利建設(shè)新支撐，為測(cè)繪人員提供了更為完整的技術(shù)應(yīng)用平臺(tái)，加強(qiáng)了區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)測(cè)量范圍管理力度，提高了區(qū)域內(nèi)部資源規(guī)劃與開(kāi)發(fā)的可持續(xù)性。GIS技術(shù)作為水利項(xiàng)目工程建設(shè)新支撐，為測(cè)繪人員提供了更為完整的技術(shù)應(yīng)用平臺(tái)，加強(qiáng)了區(qū)域地形地質(zhì)結(jié)構(gòu)測(cè)量范圍管理力度，提高了區(qū)域內(nèi)部資源規(guī)劃與開(kāi)發(fā)的可持續(xù)性。地形測(cè)量建設(shè)關(guān)系著安全，以GIS技術(shù)為基礎(chǔ)構(gòu)建定向測(cè)量系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)掌握相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，降低定向測(cè)量操作的失誤率。設(shè)計(jì)定向測(cè)量系統(tǒng)要考慮多方面內(nèi)容，以“高效率、高進(jìn)度、高水平”為標(biāo)準(zhǔn)展開(kāi)一系列的測(cè)量活動(dòng)。

3 水利公地形數(shù)字化測(cè)量應(yīng)用方法

3.1 網(wǎng)絡(luò)GIS（WebGIS）

地形測(cè)量信息化水平關(guān)系著事業(yè)發(fā)展，不僅體現(xiàn)了當(dāng)代信息技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，也標(biāo)志著測(cè)繪科技創(chuàng)新成果。面對(duì)信息化發(fā)展總體趨勢(shì)，地形測(cè)量也要建立科學(xué)的技術(shù)體系，以GIS技術(shù)為中心設(shè)定測(cè)量系統(tǒng)，成為推動(dòng)區(qū)域地質(zhì)改造建設(shè)的新方式。面對(duì)傳統(tǒng)地質(zhì)測(cè)繪模式存在的不足，新時(shí)期水利項(xiàng)目測(cè)量要堅(jiān)持科技創(chuàng)新原則，引入GIS作為技術(shù)支撐平臺(tái)，設(shè)定更加多元化的渠道監(jiān)控模式，為渠道防滲施工提供指導(dǎo)依據(jù)。WebGIS可用于除了一般數(shù)據(jù)外的特殊數(shù)據(jù)類(lèi)型，尤其是矢量數(shù)據(jù)的處理，以網(wǎng)絡(luò)瀏覽器為應(yīng)用工作平臺(tái)，在客戶(hù)端可以實(shí)現(xiàn)對(duì)矢量數(shù)據(jù)的操作，可以在多個(gè)客戶(hù)端實(shí)現(xiàn)原來(lái)在本機(jī)上才能實(shí)現(xiàn)的功能，并可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程調(diào)用和發(fā)布各類(lèi)數(shù)據(jù)、圖形、圖像。

3.2 組件式GIS（ComGIS）

通過(guò)GIS技術(shù)設(shè)計(jì)現(xiàn)代化地質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)，將各個(gè)模塊功能應(yīng)用于具體的測(cè)量步驟，如圖2，大大提升了水利資源開(kāi)發(fā)與利用效率，從而帶動(dòng)了水利地質(zhì)測(cè)量的一體化發(fā)展。GIS軟件的技術(shù)體系經(jīng)歷了GIS模塊、集成式GIS和模塊式GIS這三個(gè)階段后，已發(fā)展到了組建式GIS階段，即基于組件平臺(tái)，以一組具有某種標(biāo)準(zhǔn)通信接口實(shí)現(xiàn)交互，甚至是跨計(jì)算機(jī)交互。ComGIS使軟件的可配置性、可擴(kuò)展性和開(kāi)放性更強(qiáng)，使用更靈活，更便于二次開(kāi)發(fā)，特別有利于應(yīng)用系統(tǒng)集成和拓展。

圖2 基于GIS數(shù)字化處理流程圖

3.3 三維GIS和四維GIS

水利項(xiàng)目測(cè)量結(jié)果需要以圖像形式呈現(xiàn)出來(lái)，才能為水利調(diào)度提供形象的數(shù)據(jù)分析，掌握符合水利項(xiàng)目實(shí)況的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。三維尤其是實(shí)時(shí)的三維GIS系統(tǒng)為各種水利信息提供了更為直觀的表現(xiàn)方式。在調(diào)水線路沿線貫穿飛行、城市及蓄滯洪區(qū)洪水演進(jìn)、水利工程布置、大壩及堤防等工情信息的表達(dá)、地面與地下結(jié)合的地質(zhì)構(gòu)造描述、水流流動(dòng)的三維表現(xiàn)、廠房或結(jié)構(gòu)內(nèi)部的描述、庫(kù)區(qū)的描述、宏觀地形地貌表現(xiàn)、通視性分析等等方面使用得特別多或者是特別有前景，而且它也是虛擬或仿真的基礎(chǔ)。目前三維功能較強(qiáng)的GIS軟件也趨于采用組件架構(gòu)。

4 結(jié)論

綜上所言，GIS技術(shù)用于水利數(shù)字化測(cè)繪中，體現(xiàn)了信息技術(shù)在地形測(cè)量建設(shè)中的指導(dǎo)作用，也是提高工程規(guī)劃與發(fā)展水平的關(guān)鍵。對(duì)于現(xiàn)有GIS技術(shù)平臺(tái)，要及時(shí)構(gòu)建水利數(shù)字化操控系統(tǒng)，為測(cè)繪人員提供切實(shí)可行的技術(shù)指導(dǎo)，幫助測(cè)繪人員解決實(shí)地操作面臨的問(wèn)題。同時(shí)，設(shè)計(jì)院要對(duì)勘測(cè)所得數(shù)據(jù)及時(shí)處理，提高原始數(shù)據(jù)運(yùn)算及分析的可利用價(jià)值，從多個(gè)角度指導(dǎo)地形測(cè)量與開(kāi)發(fā)作業(yè)。

[1]星萬(wàn)程.數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)在水利地形測(cè)量中的應(yīng)用研究[J].中國(guó)水運(yùn)（下半月），2013（12）.

[2]江振，周雅雯.數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)在地形測(cè)量中的應(yīng)用研究[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012（15）.

[3]陳國(guó)柱.GIS技術(shù)和數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展及其在地形測(cè)量中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011（26）.

[4]史華林.地形測(cè)量中數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2010（23）.

[5]覃祖雄，丁孝兵.測(cè)繪新技術(shù)在地形測(cè)量中的應(yīng)用研究[J].西部探礦工程，2006（06）.

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A

1004-7344（2016）28-0210-02

2016-9-21

羅家妮（1986-），女，苗族，貴州人，初級(jí)工程師，土勘技術(shù)員，大學(xué)本科，主要從事水庫(kù)勘測(cè)定界報(bào)告編制和用地預(yù)審工作。