水利水電測繪研究論文

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1引言

由于現代空間技術、信息技術特別是計算機技術的飛速發展，使測繪科技發生了革命性的變化?，F代測繪科技的特征就是以“3S”技術集成為代表的數字化測繪技術和數據通訊網絡技術。所謂“3S”技術就是GIS（地理信息系統）、GPS（全球定位系統）、RS（遙感）。當然,對“3S”的提法還有不同的認識，例如有人提出應為“5S”,即加上DPS（數字攝影測量系統）和ES（專家系統）,但以GPS、DPS、RS采集地理信息,進行空間定位,并向GIS匯總,進行存儲、處理、加工、管理和分析,形成各種地理信息產品,使傳統的測繪專業發展成為地理信息學,測繪業發展成為地理信息產業,這一認識是一致的。

2“3S”技術的特點和集成化趨勢

遙感是一種高效能的信息采集技術,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，可以進行信息處理和信息應用的綜合信息流程,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,是GIS獲取信息和進行數據更新的一種重要手段。遙感和攝影測量沒有本質的區別,可以說遙感技術的歷史是攝影測量,而攝影測量的現展是遙感技術。就目前的實際情況而言,遙感獲取信息的平臺多為衛星,而攝影測量則為飛機。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。攝影測量在經歷了一百多年的發展之后,現在已經進入數字攝影測量階段,他所提供的數字化地理信息更是建立區域性的地理信息系統最直接簡便和主要的數據源。

全球定位系統是一種高精度、全天候和全球性的無線電導航、定位和援時系統。由于GPS定位的高度靈活性和其定位的精確性,已經給測繪技術帶來了革命性的變化。現在已由最初的大地測量,發展到廣泛應用于控制測量、工程測量、變形監測和航空攝影測量。

GPS作為一種定位手段,可應用它的靜態和動態定位方法,直接獲取各類大地模型信息,解決傳感器位置和姿態的快速定位問題,這樣也就解決了遙感信息的定位問題?，F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,使攝影測量外業控制工作大大簡化,從而實現了衛星遙感信息和攝影測量信息（采用DPS技術）直接進入GIS數據庫成為可能。

地理信息系統是一種特定的空間信息系統,它是由計算機硬軟件、空間數據庫,數據輸入輸出轉換和通訊設備等組成的計算機系統,用來采集、量測、分析、存儲、管理、顯示、傳播和應用與地理和空間分布有關的數據和信息。GIS是一種進行地理信息管理和空間分析的先進工具,通過它所具有的多目標數據庫,分析軟件和應用模塊,可實現信息查詢、檢索、空間數據的分析和統計,地圖和各類專題圖的制作,區域地理的綜合研究和評價,環境動態監測以及區域開發管理和規劃決策等。測繪行業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平臺和技術手段。地理信息系統投入運行以來,它的應用范圍越來廣,發展越來越快。根據1994年的統計,全球地理信息系統及其相關產業的產值已達到31億美圓,年增長率在35%以上。據GISResearch公司的估計,從1992~2000年的8年間,美國的數字化服務市場將達到300億美圓。

在GIS的建立過程中,費用最高的是地理信息的獲取。采用RS（或DPS）和GPS進行地理數據的采集、更新和定位,作為GIS的數據源,正是最合理的集合。從廣泛的意義上來理解,“3S”技術的集成實際上是當前測繪技術、攝影測量和遙感技術、地圖制圖技術、圖形圖象技術、地理信息技術、計算機技術、專家系統和定位技術及數據通訊技術的結合和綜合應用。可見,將“3S”技術集成化是當代測繪科技發展的一個必然趨勢。

3用“3S”技術對傳統測繪方法進行現代化改造

信息時代需要的是最新的數字地圖、數據庫,而不是模擬地圖。目前,基礎地理信息成果嚴重滯后于經濟社會的發展。

加快國家基礎地理信息系統的建設,改變基礎測繪成果現勢性差,數值化產品嚴重匱乏的局面,提高基礎地理信息數據采集、處理和分發服務的快速反應能力,加強國家基礎地理信息系統建設是當務之急。在《中國21世紀議程》62個優先發展項目中,有40個項目涉及地理信息系統和信息系統的建立。

為此,國家測繪局提出,“九五”期間,我國測繪事業改革和發展主要奮斗目標是應用“3S”技術為代表的現代化測繪技術對傳統的測繪技術進行現代化改造,形成初具規模的現代化地理信息產業,大力開發專題數據庫,電子地圖等數字化測繪產品,加速測繪產品的更新換代。

目前，我國已經建立了湖北、湖南、海南、陜西、黑龍江、上海等七個地圖數字化基地,將國家基本圖進行數字化，建立地圖數據庫。由中國測繪科學研究院負責研究并實施的《國務院綜合國情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,受到了中央和國務院的高度評價。各省如山西、河北、云南等省也正在加緊建設本省的《省情地理信息系統》,在大城市中,已建和在建的《城市地理信息系統》,《城市規劃信息系統》（UPIS）等更是不勝枚舉。各部委各行業也在竟相建設專題地理信息系統。

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

地礦部以武漢地質大學開發的《MAPCAD》地學地圖彩色編輯出版軟件以及《MAPGIS》地理信息系統為龍頭,研制生產了數字化儀、掃描儀,形成了科研、生產、銷售一條龍體系,一個新的高科技產業誕生了,領先一步占領了數字化制圖出版的市場,并且正在有計劃地分批武裝省地礦局測繪隊伍,使其地圖的編制印刷計算機化、數字化,極大地促進了地礦測繪科技的發展,并取得了良好的經濟效益。

沒有實力就沒有地位,就難以求得生存和發展?？萍际堑谝簧a力?！?S”技術是測繪科技發展的必然,是市場競爭的必然。

4．水利水電測繪科技的現代化

水利水電測繪隊伍是我國測繪行業中一支重要力量,在省部屬勘測設計機構中,測繪專業人員就有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,引進了不少模擬式航測儀器和一部分解析測圖儀,以及數量較多的光電測距儀,電子經緯儀和全站儀。90年代以來又逐步引進了GPS接收機。訓練有素的測繪隊伍,精良先進的儀器裝備,為水利水電的規劃、設計、施工、運行、科研提供了可靠的測繪服務和測繪保障。

在水利水電測繪中,“3S”技術的應用也取得了可喜的進展,GPS定位技術在水利水電建設中得到了廣泛的應用。天津院應用GPS進行于橋水庫大壩變形觀測的試驗取得了積極的成果;96年上半年,天津設計院引進了《MAPCAD》系統和相應的硬件配置,使地圖的編制工作擺脫了傳統的復照、制版、刻圖、撕膜等眾多工序和繁重的體力勞動,實現了計算機一次完成直到符合彩色出版要求的所有編制工作。該系統已用于山西引黃并取得了很好的經濟效益。在南水北調中線工程的測繪中,統一使用瑞得數字化技術,速度快,資料統一。遙感技術的應用開展得也較好,尤其是在利用衛片進行土壤侵蝕、土地利用現狀調查等方面做了許多工作,編制了大量系列專題圖。用遙感的方法進行全國灌溉現狀調查也將啟動。

但與測繪科技的發展和水利水電建設對測繪產品的要求相比較,還有很大的差距：為規劃設計提供的測繪產品中,絕大部分是模擬產品,數字產品很少；遙感的設備落后,手段陳舊,大部分仍停留在目視解譯上,缺少計算機圖象處理系統和數字化裝備；航測儀器中大量的模擬式測圖儀尚未進行數字測圖改造,水利水電系統還未引進數字攝影測量系統,目前尚無這方面的計劃；服務水利水電建設的的專題地理信息系統還沒有投入較多的力量進行研究開發,更沒有此類的GIS投入使用。這說明水利水電測繪系統用“3S”技術進行現代化改造的任務是很艱巨的。

為此建議水利水電有關部門予以重視,組織力量對“3S”技術的現狀進行調研,制定相應的策略和計劃,分步實施。建議可以考慮以流域為單位建立為水利水電服務的專題地理信息系統。這個系統最基本的地理信息包括地形地貌地物、水系、各種獨立地物、居民點、道路、境界等,然后再加上各種專題信息如水工建筑物、各種水利設施、降雨量、蒸發量、地下水資源、灌溉狀況、土地利用現狀、土壤侵蝕狀況、歷年洪水及淹沒狀況和社經信息,還可加上各種應用模型如洪水演進模型、防洪指揮決策模型、淹沒經濟損失模型等。這樣就可以盡可能多地為水利水電規劃設計防洪決策提供必要的充分的科學依據,并以此來帶動測繪手段和信息獲取的數字化和現代化以及“3S”技術應用的發展。建議可考慮有選擇地武裝幾個基礎好力量強的測繪隊伍,引進必要的設備,加快設備的更新改造,測繪單位要盡可能多地提供數字測繪產品,使之隨后的地質工作、規劃設計工作在數字測繪產品如數字地面模型（DTM）上進行,以實現水利水電勘測設計計算機化、現代化。