摘要：研究目的：探究數(shù)字化測繪技術在水利工程測量中的具體應用方式，明確應用要點，旨在為水利工程測量提供一定參考；研究方法：選用文獻法及案例法，通過文獻法了解數(shù)字化測繪技術發(fā)展情況，結合實際水利工程測量案例展開應用分析；研究結果：案例工程應用數(shù)字化測繪技術得到了高精準度的測量數(shù)據(jù)；研究結論：數(shù)字化測繪技術在水利工程測量中具有較強應用優(yōu)勢且在實際案例應用中發(fā)揮出良好效果。

關鍵詞：數(shù)字化；測繪技術；水利工程測量

信息科技的快速發(fā)展驅(qū)動了行業(yè)變革，現(xiàn)已將數(shù)字化測繪技術應用到水利工程測量作業(yè)中，使水利工程測量進入數(shù)字化發(fā)展階段，幫助工程項目獲得精準測量數(shù)據(jù)，在精準數(shù)據(jù)支持下提高水利工程建設方案質(zhì)量，減少因人工測量引起的數(shù)據(jù)誤差，且可在一定程度上縮減工程量，提升水利工程測量效率，繼而為后續(xù)水利工程項目的開展奠定基礎。

1數(shù)字化測繪技術的應用優(yōu)勢

1.1數(shù)據(jù)精度高

數(shù)字化測繪技術主要依托于計算機算法及互聯(lián)網(wǎng)完成數(shù)據(jù)采集與分析，可降低水利工程測量期間的人工干預，繼而避免人為誤差累計，提高測量結果準確性。數(shù)字化測繪技術在水利工程測量中的最大應用優(yōu)勢就在于所得數(shù)據(jù)的精度，可為工程方案的制定提供依據(jù)，確保工程項目高效推進。

1.2自動化控制

數(shù)字化測繪技術在計算機技術加持下提高了自動化程度，實現(xiàn)水利工程測量自動化控制，代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工測量方式，使水利工程數(shù)據(jù)采集與整合分析更為有序，在自動化控制算法應用下完成數(shù)據(jù)篩選及算法關聯(lián)，提高數(shù)據(jù)處理質(zhì)量，減少數(shù)據(jù)誤差，提升水利工程測量自動化水平。

1.3數(shù)據(jù)兼容性

數(shù)字化測繪技術具有綜合性特征，在全面采集水利工程數(shù)據(jù)與地理水文信息基礎上展開系統(tǒng)加工，并在自動化控制支持下進行準確坐標定位，測量地形并繪制水利工程地圖，使水利工程地圖可承載更多信息屬性，并添加符號進行加工處理，確保水利工程測量結果可應用在不同專業(yè)領域，提升水利工程測量結果通用性。

1.4提升測量效率

傳統(tǒng)人工測量須憑借大量人員到水利工程現(xiàn)場展開測量，并根據(jù)人工測量結果繪制工程地圖，在此期間將產(chǎn)生較大工作量且造成大量成本，而數(shù)字化測繪技術的應用可減少水利工程測量作業(yè)對人力資源數(shù)量的依賴，同時室外數(shù)據(jù)采集、室內(nèi)數(shù)據(jù)分析同步進行，極大地提高了水利工程測量效率。

2水利工程測量中的數(shù)字化測繪技術

2.1數(shù)字化原圖技術

數(shù)字化原圖技術為數(shù)字化測繪技術中的基礎技術，運用矢量掃描儀器輸入大比例原圖，水利工程測量人員可直接運用計算機展開數(shù)據(jù)分析轉化，對數(shù)據(jù)及原圖信息精準分析。在應用數(shù)字化原圖技術時，應構建相應的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，確保數(shù)據(jù)圖像可被良好應用，并以高質(zhì)量原圖數(shù)據(jù)為支撐，獲得清晰直觀的測量圖像，同時圖像存儲在數(shù)據(jù)系統(tǒng)內(nèi)，最大程度保證了圖像資源完整，同時水利工程工作人員可運用電子設備查看測量圖像，較為便捷。

2.2數(shù)字化成圖技術

數(shù)字化成圖技術是確保水利工程圖繪制精度的關鍵技術，該技術具有成本低、設備少、準確性高的特點，可有效提高水利工程圖效果，確保水利工程圖可真實反映區(qū)域內(nèi)地質(zhì)水文情況。為進一步保證成圖質(zhì)量，應與GPS系統(tǒng)、RTK技術、GIS技術等形成聯(lián)動，盡可能減少測量干擾，以此保證水利工程圖應用效果。水利工程圖繪制期間主要應用AutoCAD等繪圖軟件，完成數(shù)據(jù)、圖像間的轉換過程，并在繪圖軟件的幫助下完成圖紙查找與便捷修改，人工成本較低且成圖質(zhì)量較高。

2.3數(shù)字化遙感技術

數(shù)字化遙感技術的應用須以大比例尺圖像為基礎，調(diào)查水利工程數(shù)據(jù)，通過遙感技術采集關鍵信息，經(jīng)加工處理后獲得水利工程圖像，為后續(xù)工程建設奠定基礎。數(shù)字化遙感技術應與其他測繪技術相配合，最大程度確保數(shù)據(jù)精準性，降低工程施工意外狀況的發(fā)生概率。數(shù)字化遙感技術應用期間，主要運用各類傳感器獲得工程數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)輸入計算機后進行整合實現(xiàn)，以此為基礎形成地貌圖像，為后續(xù)工程施工奠定基礎。

2.4RTK測量技術

RTK測量技術多用于測量水利工程中的高程、渠道管線、變形數(shù)據(jù)，最大程度提高各測量點數(shù)據(jù)準確性。渠道管線數(shù)據(jù)在水利工程測量作業(yè)中具有長度長、分布廣的特點，導致渠道管線相關數(shù)據(jù)的測量難度較高，傳統(tǒng)人工測量難以滿足數(shù)據(jù)精準度要求，而RTK測量技術可實現(xiàn)渠道管線的快速定位，繼而獲得準確數(shù)據(jù)。待水利工程竣工時，可運用RTK測量技術檢查水利工程是否存在變形情況，觀測變形程度，為工程變形調(diào)整作業(yè)提供依據(jù)。RTK測量技術多應用在室外，執(zhí)行外業(yè)測量作業(yè)時，應盡可能選擇無高壓線、無線電的視野開闊區(qū)，避免測量儀器遭受信號干擾，若水利工程項目范圍內(nèi)存在舊測量點，應在校準核驗后應用原測量點。

2.5GIS技術

GIS技術在各類測繪測量作業(yè)中均發(fā)揮不可替代的作用，通過提取空間地理信息獲得詳細數(shù)據(jù)及圖形。GIS技術應用時須構建數(shù)據(jù)庫，便于測量人員檢索與查詢測量數(shù)據(jù)，在獲得實測數(shù)據(jù)的基礎上繪制水利工程圖，明確GIS空間模型，并通過GIS空間模型分析獲得地理圖形，促進水利工程項目順利建設。水利工程測量人員可通過操作GIS系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)管理，將數(shù)字化測繪技術所得數(shù)據(jù)輸入其中，逐步構建成水利工程數(shù)據(jù)庫，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后即可得到精準測量結果，具體如圖1所示。六分儀、經(jīng)緯儀、水準儀為傳統(tǒng)測量方式所應用的儀器設備，測量期間易受到各類因素制約而無法獲得準確數(shù)據(jù)且會產(chǎn)生較長測量周期，極大地提高工程成本[1]。GIS系統(tǒng)的應用轉變了信息獲取方式，同時可在GIS系統(tǒng)幫助下動態(tài)化監(jiān)測水利工程建設情況。

2.6無人機測繪技術

在部分水利工程項目中，采用直升機開展巡檢測量作業(yè)，但成本較高。為彌補直升機測繪缺陷，可引入無人機測繪技術，水利工程測量人員根據(jù)實際情況制定與預設無人機飛行航線，無人機在執(zhí)行測量數(shù)據(jù)時自動航行，并采集水利工程所需數(shù)據(jù)[2]。無人機完成數(shù)據(jù)采集后將直接傳輸?shù)降孛嬖O備系統(tǒng)中，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)分析，此外，若在數(shù)據(jù)分析期間發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常或航線偏離，可及時調(diào)整無人機飛行航線，以此保證無人機測繪效果。無人機測繪技術可與GIS系統(tǒng)、三維建模軟件達成聯(lián)動，搭建水利工程區(qū)域性三維模型，明確范圍內(nèi)不規(guī)則堆體距離與形狀，以此高質(zhì)量完成水利工程測量作業(yè)。以地質(zhì)勘察測量為例，可運用無人機廣泛收集數(shù)據(jù)信息，預測滑坡、泥石流等災害，確保水利工程項目順利推進。

3水利工程測量中應用GPS測繪技術的實例分析

3.1工程概況

以某水利工程項目為例，其涉及河道工程、排澇泵站、截污管道、蓄水閘壩、調(diào)蓄池等內(nèi)容，河道全長3095米，水深3米左右，據(jù)勘察，存在1.2米深的河底淤泥。該水利工程測量內(nèi)容以地形測量為主且項目范圍內(nèi)地形多為丘陵與平地，植被、建筑體、地物等結構呈不均勻分散。該水利工程項目現(xiàn)有資料不全且部分區(qū)域無數(shù)字正攝影圖像與數(shù)字線劃地圖，對該部分區(qū)域，須采用數(shù)字化測繪技術進行測量，經(jīng)數(shù)據(jù)加工處理后獲得高度精準的水利工程項目地形圖。

3.2方案設計

為滿足案例工程建設所需，分析了現(xiàn)有數(shù)字化測繪技術，主要采用數(shù)字化原圖技術、數(shù)字化成圖技術、GIS技術、GPS系統(tǒng)完成該水利工程測量工作。在該水利工程中，借助矢量圖掃描儀器進行數(shù)據(jù)采集，將軟件處理后將數(shù)據(jù)轉化為工程地形圖。應用數(shù)字化原圖技術時應注意，需重視測繪原圖與測量結果間的聯(lián)系，盡可能避免誤差，本次技術應用時，為提高測量精準度，應用特征匹配與最小二乘匹配，引入多級影像金字塔匹配算法，保證該水利工程項目中所獲得的圖像連接點可均勻分布，據(jù)計算，本次匹配精準達0.1個像素。數(shù)字化原圖可與水利工程區(qū)域情況相配合，可通過靈活調(diào)整圖片匹配度確保圖像效果且數(shù)字化原圖技術無重疊度、加密區(qū)信息限制，因此在該帶狀工程案例中，數(shù)字化原圖技術發(fā)揮出了良好效果。由于工程案例并非測量全部區(qū)域，而是僅測量無數(shù)字正攝影圖像與數(shù)字線劃地圖的部分，因此在水利工程測量期間，將采用內(nèi)外部一體化的模式展開工作，并運用數(shù)字化成圖技術提升工作效率，縮減測繪作業(yè)成本。數(shù)字化成圖技術在工程案例應用期間，僅在部分輔助設施的幫助下就完成工程測量工作且效果優(yōu)異。在實際應用期間，水利工程測量人員完成模塊提取基礎上獲得高精度點云，以此為基礎生成數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)，用以真實呈現(xiàn)水利工程測區(qū)地形地貌，在數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)與空三成果支持下面，調(diào)整正射影像，并糾正勻光，統(tǒng)一色調(diào)，并做分幅處理，最終獲得了反映水利工程實際情況的標準影像。GPS系統(tǒng)為導航定位系統(tǒng)，具有三維定位與導航功能，在空間星座系統(tǒng)、用戶設備系統(tǒng)幫助下，可實現(xiàn)對水利工程的全天候定位導航。在案例工程測量期間，主要運用GPS系統(tǒng)完成了待測點、線、面的精準定位，并借助GPS系統(tǒng)處理模塊，將數(shù)據(jù)轉化為三維坐標。GPS系統(tǒng)在該次水利工程測量作業(yè)中切實發(fā)揮出了其高精度優(yōu)勢，在距離水利工程測量基線50千米內(nèi)，所得圖像精度為1×10-6。在實際應用期間，根據(jù)水利工程測量要求確定GPS選點，并做好埋設標號，將GPS接收裝置安裝在埋設點處，使無線電發(fā)射源與GPS接收裝置之間存在至少50m間隔，同時保證GPS接收裝置15°范圍內(nèi)無任何障礙物，設定觀測模式，即可完成GPS觀測[3]。借助地理信息系統(tǒng)完成了空間模型搭建，確保該工程在后續(xù)建設施工中仍可應用到精準數(shù)據(jù)及相應地理圖像。案例工程測量作業(yè)執(zhí)行期間，將所收集到的數(shù)據(jù)均輸入至GIS系統(tǒng)內(nèi)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)整合，為數(shù)據(jù)查看應用提供了便利。使用電磁波三角高程法控制高程，使用全站儀（HY02）從兩條路線（左側TC01、GOSF、GPSE；右側TC02、GOSF、GPSE）同時測量，兩條路線于一點（GPSE）集合，形成高程測量回路。如圖2所示，布置高程測量路線。為了避免大氣折光對高程測量的影響，使用對向觀測方法完成測量，選擇盡量平緩路線進行測量。完成每日測量后數(shù)據(jù)自動上傳至系統(tǒng)中，便于數(shù)據(jù)分析。

3.3數(shù)據(jù)分析

數(shù)字化測繪技術應用效果可直接決定水利工程測量成果，繼而影響后續(xù)項目施工建設。為檢測成圖效果及精準度，須將區(qū)域網(wǎng)平差作為精度標準，根據(jù)多余控制點實測坐標點及攝影測量坐標點獲得區(qū)域網(wǎng)平差數(shù)值，如公式（1）~公式（3）所示。上述公式中，μX、μY、μZ為三維空間坐標系坐標點的區(qū)域網(wǎng)平差，X控、X攝分別代表多余控制點實測坐標點及攝影測量坐標點的X坐標；Y控、Y攝分別代表Y坐標；Z控、Z攝分別代表Z坐標；nx、ny、nz則代表測控點個數(shù)。經(jīng)測算后，得出該水利工程測量區(qū)域網(wǎng)平差絕對定向精度要求與內(nèi)業(yè)加密點精度要求，如表1、表2所示。在案例工程中，運用6臺AshtechGPS單幀接收裝置進行基線測量，并根據(jù)±（5mm+1ppm×D）的精準度要求設置水利工程GPS數(shù)據(jù)網(wǎng)，其中D測量距離。GPS數(shù)據(jù)網(wǎng)的設置應確保衛(wèi)星截至高度角超出15°，并可在水利工程測量作業(yè)中成功觀測至少4個有效觀測數(shù)。案例工程進行數(shù)據(jù)精度控制時，確保數(shù)字化測繪時段至少持續(xù)60min，平均重復測繪點數(shù)超過1.6，取各時段的天線高度數(shù)值2次，發(fā)現(xiàn)數(shù)值觀測誤差值低于3mm[4]。為了最大程度地保證案例工程測量質(zhì)量，使數(shù)字化測繪技術切實發(fā)揮出其原有效果，在進行精度控制時，將數(shù)據(jù)剔除率保持在10%以內(nèi)，須檢測同步環(huán)閉合差與異步環(huán)閉合差，以此保證測量所得數(shù)據(jù)精準。案例工程中，環(huán)閉合差結果如下：閉合差低于5mm的環(huán)個數(shù)為122個，占47.5%；閉合差處于5mm~10mm的環(huán)個數(shù)為75個，占29.3%；閉合差處于10mm~20mm的環(huán)個數(shù)為52個，占20.4%；閉合差處于20mm~25mm的環(huán)個數(shù)為10個，占3.9%。測繪基線殘差值結果如下：Vx區(qū)間內(nèi)，低于5mm的殘差值占比為90.3%，處于5mm~10mm的殘差值占比為9.2%，處于10mm~20mm的殘差值占比為0.9%；Vy區(qū)間內(nèi)，低于5mm的殘差值占比為79.9%，處于5mm~10mm的殘差值占比為18.3%，處于10mm~20mm的殘差值占比為2.2%；Vz區(qū)間內(nèi)，低于5mm的殘差值占比為86.9%，處于5mm~10mm的殘差值占比為12.1%，處于10mm~20mm的殘差值占比為1.3%。

4結語

綜上所述，數(shù)字化測繪技術在水利工程測量作業(yè)中具有測量精度高、自動化控制、數(shù)據(jù)兼容性、提升測量效率的優(yōu)勢，現(xiàn)階段主要應用數(shù)字化原圖技術、數(shù)字化成圖技術、數(shù)字化遙感技術、RTK測量技術、GIS技術、無人機測繪技術等數(shù)字化測繪技術，在實際應用期間，應根據(jù)水利工程實際情況選擇適宜的測繪技術，形成技術組合，以此幫助水利工程測量工程順利開展。

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