水利工程測量中3S技術(shù)的應(yīng)用探討

-.z水利工程測量中3S技術(shù)的應(yīng)用探討【摘要】進(jìn)入數(shù)字信息化的時代，3s技術(shù)不斷的開展更新，投入應(yīng)用的領(lǐng)域越來越廣泛。特別是在水利水電工程測量行業(yè)，其全能性、全球性、全天候、連續(xù)性和實時性的精細(xì)三維導(dǎo)航與定位功能，而且具有良好的抗干擾性和**性等高效性能，為保證水利工程測量奠定了根底。文章結(jié)合了河道測量、沖淤變化監(jiān)測等案例，闡述了3s測量技術(shù)在水利水電工程中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】水利工程；3s測量技術(shù)；河道測量；動態(tài)監(jiān)測；研究與應(yīng)用

1.3s技術(shù)的含義

3s技術(shù)是遙感(rs)、地理信息系統(tǒng)(gis)及全球定位系統(tǒng)(gps)的統(tǒng)稱。是多學(xué)科高度集成的對空間信息進(jìn)展采集、處理、管理、分析、表達(dá)、傳播和應(yīng)用的現(xiàn)代信息技術(shù)。能夠?qū)臻g實體快速地進(jìn)展準(zhǔn)確定位，同時宏觀地獲取信息，對所得到的特定位置空間信息進(jìn)展綜合分析。

2.3s技術(shù)的特點

遙感(rs)技術(shù)是一種衛(wèi)星遙感技術(shù)，不直接接觸目標(biāo)或現(xiàn)象就能收集信息，并據(jù)此進(jìn)展識別與分類。即在地球不同高度平臺上使用*種傳感器，收集地球各類地物反射或發(fā)射的電磁波信息，對這些電磁波信息進(jìn)展加工處理，用特殊方法判讀解譯，從而到達(dá)識別、分類的目的，為科研工程的生產(chǎn)應(yīng)用效勞。

地理信息系統(tǒng)(gis)技術(shù)是以空間數(shù)據(jù)為研究對象，在各種地理圖形的根底上，以計算機(jī)為工具對空間數(shù)據(jù)進(jìn)展錄入、編輯、判讀存儲、查詢、顯示和綜合分析應(yīng)用的技術(shù)系統(tǒng)。

全球定位系統(tǒng)(gps)技術(shù)是一種全新的現(xiàn)代定位方法，具有多功能、高效率、高精度的特點，可在全球任意地點，為任意多個用戶同時提供幾乎是瞬時的三維測速、三維定位效勞，極大地改變了傳統(tǒng)的定位技術(shù)和導(dǎo)航技術(shù)，并已逐漸在越來越多的領(lǐng)域中取代了常規(guī)光學(xué)和電子儀器。

隨著3s技術(shù)在測繪科學(xué)中的應(yīng)用日趨成熟并廣泛應(yīng)用到水文測量中，河道水文測量的效率和精度有了很大程度的提高。下面作者結(jié)合河道測量、沖淤變化監(jiān)測等案例加以分析。

3.河道水文測量傳統(tǒng)方法存在的缺陷

河道測量是以河道治理和水量調(diào)度為應(yīng)用目的，涉及測量及描述水下泥外表及相鄰地帶的物理特性的應(yīng)用科學(xué)。長期以來，河道水文測量常利用六分儀、經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀測定，這些傳統(tǒng)的測量方法，不僅測量周期長、精度低，而且勞動強(qiáng)度大、測量標(biāo)志消耗大，不能滿足河道動態(tài)監(jiān)測及河流治理、防洪減災(zāi)的需要。

河道水下地形測量及容積、沖淤量的計算是水文測量的根底業(yè)務(wù)之一，及時了解河道變化及沖淤變化資料，為水資源合理調(diào)度、泥沙有效控制、防洪減災(zāi)正確決策、灌溉和發(fā)電等各項科學(xué)管理工作提供根本依據(jù)。河道主流變化分析主要是反映河勢情況。通常包括對河道平面形態(tài)變化、河道縱剖面變化及深泓線變化情況的分析等。

河道沖淤分析是河道演變分析的重要環(huán)節(jié)，工程中常采用斷面法，即利用河道槽蓄量的大小變化判斷河道的沖淤。該方法的前提是斷面間距能夠正確的測定，斷面間水底地形和河床變化規(guī)則，而且無支流。而實際地形的變化錯綜復(fù)雜，河床參差不齊，所以這種方法計算的沖淤量無法準(zhǔn)確反映河道的沖淤變化情況。

4.3s測量技術(shù)的應(yīng)用

4.1利用遙感圖像獲取所需河道水文信息。以遙感手段獲得的河道信息通過信息提取產(chǎn)生需要的專題圖像，通過計算機(jī)的圖像校正、圖像增強(qiáng)、圖像分類、圖像變換及圖像數(shù)據(jù)構(gòu)造的轉(zhuǎn)換，將遙感信息作為信息源提供應(yīng)gis。在對遙感圖像進(jìn)展判讀解譯和相關(guān)分析之前，必須首先對遙感圖像進(jìn)展投影變換和幾何糾正處理。為保證遙感圖像與地形圖保持地理幾何位置的一致性，須對遙感影像進(jìn)展相應(yīng)的投影變換，最后將圖像處理結(jié)果轉(zhuǎn)換成gis能夠承受的數(shù)據(jù)格式。

充分利用圖形資料(尤其是電子地圖，對非電子形式的圖形資料要進(jìn)展數(shù)字化，建立起矢量圖形庫)和圖像資料，以便提取高程數(shù)據(jù)以建立數(shù)字高程模型(dem)，以及對遙感圖像進(jìn)展幾何配準(zhǔn)和校正。產(chǎn)生數(shù)字高程模型后，就可以利用gis軟件提供的地形分析功能進(jìn)展等高線計算、水面面積和體積計算、沖淤量計算、坡度坡向的分析和計算等。

4.2遙感動態(tài)監(jiān)測。遙感動態(tài)監(jiān)測就是對同一區(qū)域運(yùn)用不同時相的遙感圖像，以獲得區(qū)域變化的遙感影像。動態(tài)變化監(jiān)測已成為遙感應(yīng)用的一個主要方面，多時相、多種類型的傳感器對同一地區(qū)進(jìn)展定期或不定期的資源與環(huán)境調(diào)查，能及時、準(zhǔn)確、宏觀地反映客觀情況。以多時相遙感影像為數(shù)據(jù)源，通過重點分析最正確組合波段的選擇和水體信息特征提取的圖像處理方法，為遙感技術(shù)在水環(huán)境方面的研究提供一定的理論依據(jù)。同時，利用數(shù)字遙感技術(shù)實現(xiàn)隨時間變化的水域動態(tài)監(jiān)測和枯水期、豐水期的水域變化的動態(tài)監(jiān)測，為防洪、抗洪、水資源合理調(diào)度、河道規(guī)劃治理工作提供科學(xué)依據(jù)。

4.3水深遙感沖淤變化分析。水深遙感是利用可見光在水體內(nèi)的穿透能力，通過飛機(jī)、衛(wèi)星等遙感平臺，利用輻射計、攝影機(jī)等遙感設(shè)備，將水下一定深度*圍內(nèi)的立體單元信息按照一定的規(guī)則采集下來，再通過信息處理軟件別離出可見光空透的水體厚度信息，即可獲得水深。利用入水輻射強(qiáng)度與水深、水體渾濁度之間的關(guān)系，通過測定、處理輻射強(qiáng)度來量測水深。在研究河床沖淤時，常常因?qū)崪y資料遺缺無法進(jìn)展系統(tǒng)分析和比擬。

遙感信息獲取便捷，水深遙感研究已取得初步成果，因此在缺乏*一階段實測資料的情況下，可利用歷史階段遙感資料推求出水深，從而實現(xiàn)沖淤分析的目的。考慮到用*一時相遙感資料所得水深精度較實測地形精度差。用實測地形與遙感所得地形直接產(chǎn)生河床沖淤值，誤差會很大。而用兩個時相遙感水深計算河床沖淤能滿足分析精度的要求。

其原因是:盡管遙感水深誤差大，但從反演所得的斷面圖來看，遙感水深誤差存在諸多綜合因素的影響，兩個時相遙感水深誤差表現(xiàn)形式根本一樣，所以差值減少了系統(tǒng)誤差，削減了由遙感信息源轉(zhuǎn)換成水深信息時的誤差。此方法計算的結(jié)果與用實測地形資料計算的結(jié)果根本一致，能滿足河床演變分析和沖淤量計算的要求。故水深遙感方法可以在地形資料短缺情況下進(jìn)展長時段河床演變分析以補(bǔ)充缺測的資料。假設(shè)將gis與水深遙感技術(shù)相結(jié)合，可實現(xiàn)水下地形圖數(shù)字化，也可以很方便地得到所測水域不同時段、不同沖刷深度(或淤積厚度)的沖淤分布。

5.gis技術(shù)在河道測量中的應(yīng)用

gis是水文資料管理的重要工具。在gis中還有計算距離、曲率、外表積、周長等工具，即用即得，利用dem模型可以很方便得到*點的高程。河道演變分析主要是沖淤分析。gis利用dem模型數(shù)據(jù)能立即計算出兩沖淤監(jiān)測斷面間的沖淤量，不僅便捷且精度大為提高。

河道*斷面圖的繪制、*地沖淤過程的累積圖等，可直接從圖上提取數(shù)據(jù)并自動繪制成圖。所有這些gis功能對于分析河道演變的成因、了解河道演變規(guī)律都有著十分積極的意義。gis技術(shù)用于水下地形的沖淤變化分析比傳統(tǒng)分析方法更加科學(xué)合理、準(zhǔn)確度高。

6.rtk技術(shù)的應(yīng)用

促進(jìn)gps技術(shù)向更深、更廣、更新的方向開展，它既克制了常規(guī)測量要求點間通視、費(fèi)工費(fèi)時而且精度不均勻、外業(yè)不能實時了解測量成果和測量精度的缺點，同時又防止了gps靜態(tài)定位及快速靜態(tài)相對定位需要進(jìn)展后處理，防止了業(yè)后處理中發(fā)現(xiàn)精度不符合要求，需進(jìn)展返工的困擾，rtk實時三維精度可以到達(dá)厘米級，大大減輕了測量作業(yè)的勞動強(qiáng)度并提高了作業(yè)效率。為水下地形測量和gis前端數(shù)據(jù)采集提供了有利保障。gps接收機(jī)進(jìn)展定位測量，測深儀進(jìn)展水深測量，再加上專業(yè)測繪軟件和繪圖儀便可組成河道測量自動化系統(tǒng)。工程中對采集到的水下地形點的平面、高程數(shù)據(jù)進(jìn)展檢查校核后，將其輸入專業(yè)的數(shù)字地形圖成圖軟件和斷面圖成圖軟件中進(jìn)展處理，即可得到高精度的數(shù)字地形圖和斷面圖。

7.完畢語

總而言之，3s技術(shù)的廣泛應(yīng)用，給河道、水庫監(jiān)測管理以及水文測量的勘測帶了很大的方便，為河道水文勘測及動態(tài)監(jiān)測、管理方面提供一個嶄新的前景。