數(shù)字化測繪技術(shù)在水利工程測量中的應(yīng)用研究

張峰

(滄州水利勘測規(guī)劃設(shè)計院有限公司 河北滄州 061000)

在各類數(shù)字化測繪技術(shù)未得到廣泛應(yīng)用之前，我國包括水利工程測量在內(nèi)的各項測量工作，均是通過人工測量的形式完成，盡管也取得了一定的成績，但不可否認(rèn)的是，人工測量這一方式需要投入大量的精力、物力，且在一些復(fù)雜地形的測量中，非常容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯誤。而隨著測繪技術(shù)的數(shù)字化轉(zhuǎn)變，各類測量工作迎來了全新的發(fā)展局面，不同于人工測量，數(shù)字化測繪技術(shù)呈現(xiàn)出了極強的自動化、智能化，擁有極為廣泛的應(yīng)用場景，全面提高了測量工作的質(zhì)量水準(zhǔn)，為此有必要在水利工程測量中靈活地應(yīng)用各類數(shù)字化測繪技術(shù)，用以提高水利工程測量的整體質(zhì)量，為此該文針對數(shù)字化測繪技術(shù)在水利工程測量中的應(yīng)用展開相應(yīng)研究。

1 數(shù)字化測繪技術(shù)概述

數(shù)字化測繪技術(shù)，首先，指依托于計算機、互聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代化技術(shù)實現(xiàn)測量的一種技術(shù)。相較于人工測量，數(shù)字換測繪技術(shù)凸顯出了極高的自動化程度，觀察數(shù)字化測繪技術(shù)可以看出，絕大多數(shù)測繪工作都是依靠儀器自主完成對測量主體的掃描，并得出一系列的數(shù)據(jù)。其次，數(shù)字化測繪技術(shù)還具備極高的延展性，比如：在針對測量主體完成測量工作后，其會自動補足測量主體周邊的環(huán)境信息，如周邊建筑信息以及當(dāng)前環(huán)境的地質(zhì)信息等，這些關(guān)鍵信息都會加速工作人員后期的繪圖速度。最后，不同于以往人工測量的數(shù)據(jù)儲存方式，利用數(shù)字化測繪技術(shù)展開的測量工作中，所有測得數(shù)據(jù)的儲存方式均為即時儲存，這樣的存儲方式會將數(shù)據(jù)遺漏、數(shù)據(jù)錯誤等問題發(fā)生的可能降到最低。而且在測量過程中，各類數(shù)字化測繪技術(shù)幾乎不會受到環(huán)境的影響，可以精準(zhǔn)、高效地完成每一次測繪工作，這都是人工測量不可比擬的優(yōu)勢。可以說，各類數(shù)字化測繪技術(shù)的應(yīng)用，是我國測繪質(zhì)量踏入新高度的重要標(biāo)志。

2 在水利工程測量中應(yīng)用數(shù)字化測繪技術(shù)的具體優(yōu)勢

2.1 更高的精確度

相較于人工測繪，采用數(shù)字化測繪技術(shù)進(jìn)行測量工作，投入的人力、物力資源變少只是一個基礎(chǔ)，更重要的是其能夠大幅度提升測量數(shù)據(jù)的精確性。在水利工程的測量工作中運用數(shù)字化測繪技術(shù)，可以對水利工程相關(guān)的地形數(shù)據(jù)、各重要范圍數(shù)據(jù)、坐標(biāo)信息進(jìn)行精準(zhǔn)測量，最終繪制成相應(yīng)的數(shù)字地圖，所有的數(shù)據(jù)可以做到完全與實際吻合。這樣的提升為后續(xù)水利工程的施工提供了基礎(chǔ)的質(zhì)量保障，確保所有的施工工作都可以擁有更高的精確度，從而提升水利工程的整體質(zhì)量。

2.2 更高的測量效率

相較于人工測繪，數(shù)字化測繪技術(shù)無疑擁有更廣泛的測量范圍，在水利工程的測量工作中運用數(shù)字化測繪技術(shù)，甚至可以一次性完成所有的測量工作。同時，數(shù)字化測繪技術(shù)通常都具備實時監(jiān)測功能，也就是其能夠在監(jiān)測過程中，對各類數(shù)據(jù)進(jìn)行不斷的修正，以此提升數(shù)據(jù)的實效性。比如：使用全站儀進(jìn)行水利工程相關(guān)的測量工作，其的覆蓋面積非常大，可以避免多次階段性測量從而出現(xiàn)的數(shù)據(jù)混淆、數(shù)據(jù)丟失等問題，僅運用較少的測量次數(shù)就可以完成所有的測量工作，這意味著水利工程的測量周期將大幅縮短，測量效率將大幅度提升。

2.3 更高的成圖精確度

使用數(shù)字化測繪技術(shù)進(jìn)行水利工程測量，不僅可以得到高度、角度、坐標(biāo)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，更可以通過計算機的分析處理，自動生成水利工程的三維信息。而在以往，若想將各類基礎(chǔ)信息轉(zhuǎn)為三維信息，是需要人工對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行追憶計算的，而在這個過程中極容易出現(xiàn)誤差，因此繪圖的精確性并不能得到很好的保障。而通過數(shù)字化測繪技術(shù)，所有的數(shù)據(jù)處理均是由計算機完成，可以高效率地完成以往非常繁復(fù)的計算工作，因此最終所提供的各項繪圖數(shù)據(jù)，都會擁有極高的精確度，所以最終的成圖也將展現(xiàn)出更高的精確度。這樣的提升不僅降低了相關(guān)工作人員的工作量，同時也避免了因成圖數(shù)據(jù)有誤造成的各項經(jīng)濟損失。

2.4 更高的測量安全性

在水利工程測量中使用數(shù)字化測繪技術(shù)，可以極大地提高相關(guān)測量工作的安全性，主要通過兩個方面進(jìn)行體現(xiàn)。一方面，利用數(shù)字化測繪技術(shù)進(jìn)行測量，所有的測量工作可以基本實現(xiàn)自動化測量，這避免了在各類惡劣天氣下人工測量所承擔(dān)的風(fēng)險，使測量工作開展得更加安全。另一方面，利用數(shù)字化測繪技術(shù)測得的數(shù)據(jù)，均會在計算機甚至云端進(jìn)行儲存，這極大地提升了測量數(shù)據(jù)儲存的安全性。因為在以往人工測量中，大量的測量數(shù)據(jù)都是依靠文字進(jìn)行記錄的，存在丟失、篡改等風(fēng)險，而數(shù)字化測繪技術(shù)通過實時上傳各類測繪數(shù)據(jù)的方式，避免了數(shù)據(jù)丟失、被篡改的風(fēng)險，呈現(xiàn)出了更高的數(shù)據(jù)安全性。

2.5 更高的數(shù)據(jù)存儲便捷性

首先，數(shù)字化測繪技術(shù)在測量水利工程時，所有的測量數(shù)據(jù)均會被計算機進(jìn)行嚴(yán)格核查，因此并不會出現(xiàn)任何的重復(fù)數(shù)據(jù)，從而避免因重復(fù)數(shù)據(jù)而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)誤差。其次，數(shù)字化測繪技術(shù)測得的數(shù)據(jù)會在計算機直接保存，且保存的方式會非常多元。比如：測量數(shù)據(jù)可以以基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的形式，分門別類地進(jìn)行保存，也可由計算機進(jìn)行加工處理，最終以與實際情況完全相符的地形圖、結(jié)構(gòu)圖等形式及時儲存，多元便捷的存儲形式，會滿足后續(xù)工作人員不同的使用需求。

3 數(shù)字化測繪技術(shù)在水利工程測量中的應(yīng)用

3.1 電子平板儀技術(shù)的應(yīng)用

電子平板儀屬于全站儀的補充設(shè)備，其最主要的功能就是將經(jīng)由全站儀測量到的各類數(shù)據(jù)分析整理，之后傳送到相關(guān)工作人員的計算機中。可以說，電子平板儀的運用，加速了水利工程測量工作各部門之間的數(shù)據(jù)傳輸，這無疑是整體測量工作效率提升的重要表現(xiàn)。

3.2 智能無人船技術(shù)的應(yīng)用

智能無人船主要是指融合了GPS 定位、自動化控制以及各類識別設(shè)備為一體的水上自動測量綜合平臺。在水利工程測量工作中，通過智能無人船的使用，可以高效地完成各項水上測量作業(yè)。因為智能無人船是一種綜合性很高的測量平臺，其可以搭載各種不同的設(shè)備，如聲吶等，因此可以進(jìn)行多種不同的測量工作[1]。智能無人船的使用，將極大地降低水面測量作用的經(jīng)濟成本，自動化控制系統(tǒng)能夠使所有的測量工作都會自動按照預(yù)定的測量航路進(jìn)行，其在工作過程中，可以自動切換最適宜的測量工具，繼而保證測量工作的準(zhǔn)確性。

3.3 單光子激光技術(shù)的應(yīng)用

單光子激光技術(shù)是一種應(yīng)用潮間帶測量工作的技術(shù)，通常會在潮間帶的最高潮位和最低潮位進(jìn)行應(yīng)用。因為在測量該類型數(shù)據(jù)時，受時間、氣候因素影響較大，所有在以往并沒有辦法很好地把握測量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。而單光子激光技術(shù)，就可以很好地解決這一難題，在潮間帶進(jìn)行測量時，可以由無人機搭載單光子機關(guān)設(shè)備進(jìn)行測量，可以降低環(huán)境、氣候以及時間等的不良影響，其可以實現(xiàn)高頻率的掃描，從而獲得最精準(zhǔn)的潮間帶數(shù)據(jù)，甚至可以在獲得足夠數(shù)據(jù)后自動生成潮間帶的相關(guān)數(shù)字圖[2]。

3.4 數(shù)字化原圖技術(shù)的運用

數(shù)字化原圖技術(shù)是一種可以將初始繪圖模板進(jìn)行數(shù)字化處理的技術(shù)，該技術(shù)主要是用以修復(fù)各類存在問題的成圖。因為若測量成圖存在數(shù)據(jù)錯誤等質(zhì)量問題，將極大地影響后續(xù)的施工，而在發(fā)生問題需要緊急解決時，重新測量往往需要耗費大量的時間，應(yīng)用數(shù)字化原圖技術(shù)，對初始成圖的各項數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以自動完成數(shù)據(jù)的修正，最終制成具有更高準(zhǔn)確度的數(shù)字化成圖[3]。值得注意的是，這項技術(shù)只適用于緊急時刻的補救措施，因為該技術(shù)所有的數(shù)據(jù)修正均來自初始成圖的數(shù)據(jù)，若初始成圖所有數(shù)據(jù)均為錯誤數(shù)據(jù)，則無法完成有效的修正。

3.5 GPS測量技術(shù)的運用

GPS 技術(shù)即指全球定位系統(tǒng)，該技術(shù)在現(xiàn)階段的水利工程測量中已經(jīng)得到了普遍的運用，為水利工程測量提供了實質(zhì)性的幫助。GPS技術(shù)的原理為依靠衛(wèi)星完成對測量物體的三維定位，可以獲得非常出眾的定位效果，尤其是現(xiàn)階段隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，各類GPS 設(shè)備已經(jīng)變得足夠便捷，可以滿足工作人員在各種不同環(huán)境的測量需求。在運用GPS 技術(shù)進(jìn)行測量時，首先要做好點位的選擇，一個合格的點位是保證測量結(jié)果的重要因素。在選擇測量點位時，首先，要選擇開闊的地形，若地形相對開闊，GPS信號受干擾的頻次會降到最低，GPS 設(shè)備收集到的數(shù)據(jù)會更加精準(zhǔn)。其次，要避免GPS 設(shè)備放置在一些超高功率無線電發(fā)射源的附近，因為這類設(shè)備會對GPS設(shè)備形成電磁干擾，會擾亂GPS的信號，使GPS設(shè)備與衛(wèi)星失去聯(lián)系，從而無法正常地提供功能。所以，要避免該類設(shè)備，確保GPS 設(shè)備可以正常地運行。在安置GPS 設(shè)備時，要確保安置的牢靠性，若可以選擇較為平穩(wěn)的地方為最佳措施，若測量地點的環(huán)境惡劣，為了避免氣候因素對GPS設(shè)備的影響，因?qū)PS進(jìn)行加固搭設(shè)處理，要確保GPS 設(shè)備不會脫離既定的測量位置，因為當(dāng)GPS 設(shè)備脫離既定點位后，所得到的數(shù)據(jù)會出現(xiàn)一系列的偏差，從而影響最終數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。最后，在選擇GPS 測量點位時，不能智能通過分析地圖等方式進(jìn)行，必須要在勘測水利工程實際位置的時候，做好對GPS 測量選點的規(guī)劃，只有這樣才能確保所有GPS 測量點位的選擇與實際環(huán)境一致，測得的各項數(shù)據(jù)才能具備足夠的真實性[4]。當(dāng)完成全部點位選擇工作之后，工作人員要詳細(xì)地了解水利工程測量的具體測量需求，之后根據(jù)實際測量需求制訂相應(yīng)的測量計劃，以此最大程度地保證測量工作與水利工程契合。因為水利工程若是在一些環(huán)境復(fù)雜的地區(qū)，使用GPS 技術(shù)所需要考量的范疇也會增多，因為環(huán)境的惡劣會影響傳輸網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，所以只有在了解水利工程的實際測量需求后，工作人員才能制訂與之契合的測量方案，盡可能地規(guī)避各類外界因素對測量工作的影響，確保可以準(zhǔn)確地完成數(shù)據(jù)的收集與傳輸。

在正式開始測量時，工作人員需要對所有的GPS設(shè)備進(jìn)行功能檢查，確保所有GPS 設(shè)備均可以正常提供功能，之后開始設(shè)施測量模式，確保GPS設(shè)備可以按照既定的測量計劃開展測量工作。在測量工作開始后，工作人員要及時對實施傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行分析，若確認(rèn)數(shù)據(jù)無誤則繼續(xù)進(jìn)行測量工作，若數(shù)據(jù)存在偏差，則應(yīng)該及時地找出相關(guān)問題，并重新制訂相關(guān)測量計劃，直至所有測量數(shù)據(jù)符合水利工程實際環(huán)境條件后，完成數(shù)據(jù)的存儲。值得注意的是，雖然GPS 技術(shù)也是數(shù)字化測繪技術(shù)的一種，也同樣具備對各項數(shù)據(jù)的分析與存儲功能，但是為了進(jìn)一步加強數(shù)據(jù)的精確性，可以積極地采取基線結(jié)算等方式，進(jìn)一步確定GPS 的三維坐標(biāo)。只有每一個步驟均做到與水利工程環(huán)境契合，與需求相契合，最終的測量結(jié)果才能得到有效保障。

3.6 GIS技術(shù)的運用

GIS技術(shù)即指地理信息系統(tǒng)，該技術(shù)的合理運用，可以將水利工程測量數(shù)據(jù)的各項數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，最終形成與實際環(huán)境一致的地理模型，且可以根據(jù)數(shù)據(jù)的不斷補足，不斷優(yōu)化相應(yīng)的地理模型，并生成相應(yīng)的地理圖形。該技術(shù)的加入使用，對水利工程測量工作而言是一項巨大的突破，因為運用該技術(shù)得到的地理模型，屬于動態(tài)模型，這意味著水利工程測量工作由靜態(tài)測量轉(zhuǎn)為了動態(tài)測量，意味著各項數(shù)據(jù)都可以得到實時更新，意味著水利工程所在區(qū)域的水利資源分布情況，將更全面地呈現(xiàn)在工作人員面前。這樣的改變，可以使后期人員在設(shè)計水利工程時，設(shè)計出更為合理的河道切入點以及各類灌溉設(shè)施的最佳放置位置。因為，水利工程的功能并不只是灌溉，根據(jù)水利工程規(guī)格的不同還承擔(dān)著防洪、發(fā)電等重要工作，因此水利工程的建設(shè)需要對周邊環(huán)境信息有一個準(zhǔn)確的了解，運用GIS 技術(shù)，這些問題都可以迎刃而解。首先，通過GIS技術(shù)，可以獲取水利工程所在區(qū)域的具體地理信息，系統(tǒng)可以自行判斷該環(huán)境周邊的土地形態(tài)，分析周邊土地的利用價值[5-6]。其次，GIS 技術(shù)在完成一系列的分析后，可以對當(dāng)前地區(qū)土地的組成部分等進(jìn)行詳細(xì)的劃分，并在地理模型中進(jìn)行呈現(xiàn)，方便工作人員做出進(jìn)一步細(xì)致分析。最后，后期設(shè)計人員在設(shè)計水利工程的過程中，根據(jù)地理模型中的標(biāo)注，可以很好地劃分水利工程所在區(qū)域中具備利用價值的土地，以及不具備利用價值的土地，方便后期設(shè)計人員完成水利土地的區(qū)分，提升水利工程所在區(qū)域的土地利用率。

4 結(jié)語

對水利工程而言，建筑工程測量工作的效率與準(zhǔn)確度，決定了后期水利工程的整體質(zhì)量以及實際功能性。根據(jù)實際情況可以看出，傳統(tǒng)測量技術(shù)已經(jīng)不能在當(dāng)前時代提供很好的數(shù)據(jù)支撐，因此在開展各項水利工程測量工作時，有必要積極利用各項數(shù)字化測量技術(shù)提升水利工程測量工作的實際質(zhì)量。通過上述各種技術(shù)，已經(jīng)很好地闡明了各類不同數(shù)字化測繪技術(shù)運用在水利工程測量工作時的可行性，相關(guān)水利工程建設(shè)企業(yè)有必要通過積極利用數(shù)字化測繪技術(shù)提供水利工程測量工作的質(zhì)量，這不僅能夠為水利工程提供更好的質(zhì)量基礎(chǔ)，更能夠提升水利工程整體功能性，為水利工程的長久穩(wěn)定使用奠定基礎(chǔ)。