水利水電測繪研究論文

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1引言

由于現(xiàn)代空間技術(shù)、信息技術(shù)特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，使測繪科技發(fā)生了革命性的變化。現(xiàn)代測繪科技的特征就是以“3S”技術(shù)集成為代表的數(shù)字化測繪技術(shù)和數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。所謂“3S”技術(shù)就是GIS（地理信息系統(tǒng)）、GPS（全球定位系統(tǒng)）、RS（遙感）。當(dāng)然,對“3S”的提法還有不同的認(rèn)識，例如有人提出應(yīng)為“5S”,即加上DPS（數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)）和ES（專家系統(tǒng)）,但以GPS、DPS、RS采集地理信息,進(jìn)行空間定位,并向GIS匯總,進(jìn)行存儲、處理、加工、管理和分析,形成各種地理信息產(chǎn)品,使傳統(tǒng)的測繪專業(yè)發(fā)展成為地理信息學(xué),測繪業(yè)發(fā)展成為地理信息產(chǎn)業(yè),這一認(rèn)識是一致的。

2“3S”技術(shù)的特點(diǎn)和集成化趨勢

遙感是一種高效能的信息采集技術(shù),正走向集多種傳感器、多級分辨率、多譜段和多時相為一體并形成以獲取信息為主，可以進(jìn)行信息處理和信息應(yīng)用的綜合信息流程,具有信息獲取的瞬時性、信息的豐富性和信息的周期性等特點(diǎn),是GIS獲取信息和進(jìn)行數(shù)據(jù)更新的一種重要手段。遙感和攝影測量沒有本質(zhì)的區(qū)別,可以說遙感技術(shù)的歷史是攝影測量,而攝影測量的現(xiàn)展是遙感技術(shù)。就目前的實(shí)際情況而言,遙感獲取信息的平臺多為衛(wèi)星,而攝影測量則為飛機(jī)。因而攝影測量獲取信息的地域范圍相對小一些,比例尺和分辨率要高一些。攝影測量在經(jīng)歷了一百多年的發(fā)展之后,現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入數(shù)字?jǐn)z影測量階段,他所提供的數(shù)字化地理信息更是建立區(qū)域性的地理信息系統(tǒng)最直接簡便和主要的數(shù)據(jù)源。

全球定位系統(tǒng)是一種高精度、全天候和全球性的無線電導(dǎo)航、定位和援時系統(tǒng)。由于GPS定位的高度靈活性和其定位的精確性,已經(jīng)給測繪技術(shù)帶來了革命性的變化。現(xiàn)在已由最初的大地測量,發(fā)展到廣泛應(yīng)用于控制測量、工程測量、變形監(jiān)測和航空攝影測量。

GPS作為一種定位手段,可應(yīng)用它的靜態(tài)和動態(tài)定位方法,直接獲取各類大地模型信息,解決傳感器位置和姿態(tài)的快速定位問題,這樣也就解決了遙感信息的定位問題。現(xiàn)在GPS與攝影儀如RC30連接,在航空攝影瞬間,測定攝影中心的空間位置和攝影儀姿態(tài),使攝影測量外業(yè)控制工作大大簡化,從而實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星遙感信息和攝影測量信息（采用DPS技術(shù)）直接進(jìn)入GIS數(shù)據(jù)庫成為可能。

地理信息系統(tǒng)是一種特定的空間信息系統(tǒng),它是由計(jì)算機(jī)硬軟件、空間數(shù)據(jù)庫,數(shù)據(jù)輸入輸出轉(zhuǎn)換和通訊設(shè)備等組成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),用來采集、量測、分析、存儲、管理、顯示、傳播和應(yīng)用與地理和空間分布有關(guān)的數(shù)據(jù)和信息。GIS是一種進(jìn)行地理信息管理和空間分析的先進(jìn)工具,通過它所具有的多目標(biāo)數(shù)據(jù)庫,分析軟件和應(yīng)用模塊,可實(shí)現(xiàn)信息查詢、檢索、空間數(shù)據(jù)的分析和統(tǒng)計(jì),地圖和各類專題圖的制作,區(qū)域地理的綜合研究和評價,環(huán)境動態(tài)監(jiān)測以及區(qū)域開發(fā)管理和規(guī)劃決策等。測繪行業(yè)本身是搞地理信息的采集和處理的,所以GIS自然是一種理想的基礎(chǔ)平臺和技術(shù)手段。地理信息系統(tǒng)投入運(yùn)行以來,它的應(yīng)用范圍越來廣,發(fā)展越來越快。根據(jù)1994年的統(tǒng)計(jì),全球地理信息系統(tǒng)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值已達(dá)到31億美圓,年增長率在35%以上。據(jù)GISResearch公司的估計(jì),從1992~2000年的8年間,美國的數(shù)字化服務(wù)市場將達(dá)到300億美圓。

在GIS的建立過程中,費(fèi)用最高的是地理信息的獲取。采用RS（或DPS）和GPS進(jìn)行地理數(shù)據(jù)的采集、更新和定位,作為GIS的數(shù)據(jù)源,正是最合理的集合。從廣泛的意義上來理解,“3S”技術(shù)的集成實(shí)際上是當(dāng)前測繪技術(shù)、攝影測量和遙感技術(shù)、地圖制圖技術(shù)、圖形圖象技術(shù)、地理信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、專家系統(tǒng)和定位技術(shù)及數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的結(jié)合和綜合應(yīng)用。可見,將“3S”技術(shù)集成化是當(dāng)代測繪科技發(fā)展的一個必然趨勢。

3用“3S”技術(shù)對傳統(tǒng)測繪方法進(jìn)行現(xiàn)代化改造

信息時代需要的是最新的數(shù)字地圖、數(shù)據(jù)庫,而不是模擬地圖。目前,基礎(chǔ)地理信息成果嚴(yán)重滯后于經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展。

加快國家基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)的建設(shè),改變基礎(chǔ)測繪成果現(xiàn)勢性差,數(shù)值化產(chǎn)品嚴(yán)重匱乏的局面,提高基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)采集、處理和分發(fā)服務(wù)的快速反應(yīng)能力,加強(qiáng)國家基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)建設(shè)是當(dāng)務(wù)之急。在《中國21世紀(jì)議程》62個優(yōu)先發(fā)展項(xiàng)目中,有40個項(xiàng)目涉及地理信息系統(tǒng)和信息系統(tǒng)的建立。

為此,國家測繪局提出,“九五”期間,我國測繪事業(yè)改革和發(fā)展主要奮斗目標(biāo)是應(yīng)用“3S”技術(shù)為代表的現(xiàn)代化測繪技術(shù)對傳統(tǒng)的測繪技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)代化改造,形成初具規(guī)模的現(xiàn)代化地理信息產(chǎn)業(yè),大力開發(fā)專題數(shù)據(jù)庫,電子地圖等數(shù)字化測繪產(chǎn)品,加速測繪產(chǎn)品的更新?lián)Q代。

目前，我國已經(jīng)建立了湖北、湖南、海南、陜西、黑龍江、上海等七個地圖數(shù)字化基地,將國家基本圖進(jìn)行數(shù)字化，建立地圖數(shù)據(jù)庫。由中國測繪科學(xué)研究院負(fù)責(zé)研究并實(shí)施的《國務(wù)院綜合國情GIS》（簡稱9202工程）第一期工程已于93年12月完成投入使用,第二期工程也于1996年12月完成,受到了中央和國務(wù)院的高度評價。各省如山西、河北、云南等省也正在加緊建設(shè)本省的《省情地理信息系統(tǒng)》,在大城市中,已建和在建的《城市地理信息系統(tǒng)》,《城市規(guī)劃信息系統(tǒng)》（UPIS）等更是不勝枚舉。各部委各行業(yè)也在竟相建設(shè)專題地理信息系統(tǒng)。

鐵道部1995年12月在北京召開了鐵道航測遙感“九五”科技進(jìn)步討論會,明確了在“九五”期間,要大力發(fā)展數(shù)字化測圖技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)等技術(shù)。

地礦部以武漢地質(zhì)大學(xué)開發(fā)的《MAPCAD》地學(xué)地圖彩色編輯出版軟件以及《MAPGIS》地理信息系統(tǒng)為龍頭,研制生產(chǎn)了數(shù)字化儀、掃描儀,形成了科研、生產(chǎn)、銷售一條龍體系,一個新的高科技產(chǎn)業(yè)誕生了,領(lǐng)先一步占領(lǐng)了數(shù)字化制圖出版的市場,并且正在有計(jì)劃地分批武裝省地礦局測繪隊(duì)伍,使其地圖的編制印刷計(jì)算機(jī)化、數(shù)字化,極大地促進(jìn)了地礦測繪科技的發(fā)展,并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

沒有實(shí)力就沒有地位,就難以求得生存和發(fā)展。科技是第一生產(chǎn)力。“3S”技術(shù)是測繪科技發(fā)展的必然,是市場競爭的必然。

4．水利水電測繪科技的現(xiàn)代化

水利水電測繪隊(duì)伍是我國測繪行業(yè)中一支重要力量,在省部屬勘測設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)中,測繪專業(yè)人員就有8000人以上。在50年代,就較早地開展了航測和地面攝影測量的工作。70-80年代,引進(jìn)了不少模擬式航測儀器和一部分解析測圖儀,以及數(shù)量較多的光電測距儀,電子經(jīng)緯儀和全站儀。90年代以來又逐步引進(jìn)了GPS接收機(jī)。訓(xùn)練有素的測繪隊(duì)伍,精良先進(jìn)的儀器裝備,為水利水電的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行、科研提供了可靠的測繪服務(wù)和測繪保障。

在水利水電測繪中,“3S”技術(shù)的應(yīng)用也取得了可喜的進(jìn)展,GPS定位技術(shù)在水利水電建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用。天津院應(yīng)用GPS進(jìn)行于橋水庫大壩變形觀測的試驗(yàn)取得了積極的成果;96年上半年,天津設(shè)計(jì)院引進(jìn)了《MAPCAD》系統(tǒng)和相應(yīng)的硬件配置,使地圖的編制工作擺脫了傳統(tǒng)的復(fù)照、制版、刻圖、撕膜等眾多工序和繁重的體力勞動,實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)一次完成直到符合彩色出版要求的所有編制工作。該系統(tǒng)已用于山西引黃并取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。在南水北調(diào)中線工程的測繪中,統(tǒng)一使用瑞得數(shù)字化技術(shù),速度快,資料統(tǒng)一。遙感技術(shù)的應(yīng)用開展得也較好,尤其是在利用衛(wèi)片進(jìn)行土壤侵蝕、土地利用現(xiàn)狀調(diào)查等方面做了許多工作,編制了大量系列專題圖。用遙感的方法進(jìn)行全國灌溉現(xiàn)狀調(diào)查也將啟動。

但與測繪科技的發(fā)展和水利水電建設(shè)對測繪產(chǎn)品的要求相比較,還有很大的差距：為規(guī)劃設(shè)計(jì)提供的測繪產(chǎn)品中,絕大部分是模擬產(chǎn)品,數(shù)字產(chǎn)品很少；遙感的設(shè)備落后,手段陳舊,大部分仍停留在目視解譯上,缺少計(jì)算機(jī)圖象處理系統(tǒng)和數(shù)字化裝備；航測儀器中大量的模擬式測圖儀尚未進(jìn)行數(shù)字測圖改造,水利水電系統(tǒng)還未引進(jìn)數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng),目前尚無這方面的計(jì)劃；服務(wù)水利水電建設(shè)的的專題地理信息系統(tǒng)還沒有投入較多的力量進(jìn)行研究開發(fā),更沒有此類的GIS投入使用。這說明水利水電測繪系統(tǒng)用“3S”技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)代化改造的任務(wù)是很艱巨的。

為此建議水利水電有關(guān)部門予以重視,組織力量對“3S”技術(shù)的現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研,制定相應(yīng)的策略和計(jì)劃,分步實(shí)施。建議可以考慮以流域?yàn)閱挝唤樗姺?wù)的專題地理信息系統(tǒng)。這個系統(tǒng)最基本的地理信息包括地形地貌地物、水系、各種獨(dú)立地物、居民點(diǎn)、道路、境界等,然后再加上各種專題信息如水工建筑物、各種水利設(shè)施、降雨量、蒸發(fā)量、地下水資源、灌溉狀況、土地利用現(xiàn)狀、土壤侵蝕狀況、歷年洪水及淹沒狀況和社經(jīng)信息,還可加上各種應(yīng)用模型如洪水演進(jìn)模型、防洪指揮決策模型、淹沒經(jīng)濟(jì)損失模型等。這樣就可以盡可能多地為水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)防洪決策提供必要的充分的科學(xué)依據(jù),并以此來帶動測繪手段和信息獲取的數(shù)字化和現(xiàn)代化以及“3S”技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展。建議可考慮有選擇地武裝幾個基礎(chǔ)好力量強(qiáng)的測繪隊(duì)伍,引進(jìn)必要的設(shè)備,加快設(shè)備的更新改造,測繪單位要盡可能多地提供數(shù)字測繪產(chǎn)品,使之隨后的地質(zhì)工作、規(guī)劃設(shè)計(jì)工作在數(shù)字測繪產(chǎn)品如數(shù)字地面模型（DTM）上進(jìn)行,以實(shí)現(xiàn)水利水電勘測設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)化、現(xiàn)代化。