谈信息化测绘技术在昆明市水利工程中的应用

龚 振 文

(云南农业大学水利学院，云南 昆明 650201)

谈信息化测绘技术在昆明市水利工程中的应用

龚 振 文

(云南农业大学水利学院，云南 昆明 650201)

以昆明水利工程规划设计为例，对信息化测绘技术在水利工程中的应用内容进行了详细分析，并总结了一些有价值的施工经验，指出运用信息化测绘技术进行水利工程勘测高效快捷、省时省力，应用前景广阔。

信息化测绘技术，水利工程，勘测，发展前景

0 引言

昆明市地处滇中地区,是云南省政治,经济,文化中心,从2010年出现4连旱,全市多年平均降雨量约1 000 mm，水资源量73.13亿m3，区内江河湖泊分属长江、珠江、红河三大水系(见图1)。人均年水资源占有量为1 180 m3。全市已建水库807座，总库容26.46亿m3，可供水量16.41亿m3。有松华坝水库(见图2)、云龙水库、柴石滩水库3座大型水库，有阳宗海和清水海20座中型水库，有滇池，阳宗海，清水海3个湖泊,3个湖泊总储水量多年平均为22.2亿m3。新完工牛栏江—滇池补水工程每年可向昆明输水量5.72亿m3，向滇池补水5.66亿m3。昆明市灌溉面积达203万亩，已建成水闸219座，堤防651 km。

由于水利工程地处边远山区，山高坡陡,交通不便,如用常规工程测量仪器及技术，会造成工程测量费时费力,工作效率低下,特别是测量外业工作耗费大量人力物力,难于维系,影响后面工作开展,由于常规仪器不够先进,测量的精度不能达到要求。因此,必须采用现代信息化测绘技术,进行水利工程测量更新换代,保证测量工作达到信息化测绘要求，做到高效,快速,高精度,省时省力。要进行昆明水利工程规划设计,需勘测昆明市的各条江河面积、长度，河口、河源地理位置,河宽、河道坡降，水深，要勘测昆明灌区各水库、泵站、水闸的各种地理信息。总之,工程测量为昆明水利工程规划设计提供各种基本数据。GIS已应用于昆明防汛抗旱决策、水资源规划与管理、水环境保护、水土保持监汛、流域规划、水利设施管理、水利工程规划、水利工程选址、规划、设计、施工管理等方面。

1 信息化测绘技术在水利工程中的应用内容

1)GPS和三维激光扫描技术在水利工程地形图测量中的应用。

由于水利工程地处偏僻深山,地形十分复杂,特别是山区,自然地表植被覆盖密集；通视十分困难,由于地广人稀,无法布置较多控制点。常规仪器无法开展水利工程控制测量，精度也难以提高。GPS技术进行水利工程控制测量中,可全天候,无需通视,风雨无阻，GPS技术也可进行做像控点测量的工作，能极大降低测量外业工作量。三维激光成像扫描正广泛应用于水利工程的大比例尺地形图测量中(见图3)。

2)RS技术在水利工程地形图勘测中的应用。

现代测绘技术中，RS技术能帮助校对所测地形图，专用图，根据遥感像片的读取，就能了解整个水利工程所处流域表现出的地质构造、地形特点，可科学,合理的进行水利工程大坝选址，也能判定水利工程所处的淹没范围,塌方位置，也可直观,形象,真实的反映测区地形情况(见图4)。

3)信息化测绘技术在水利工程点位测设中的应用。

应用GPS技术，能减少控制网层次,减少过渡控制点。而在有关水工建筑物点位测设工作的开展过程当中，静态GPS与RTKGPS组合，能进行施工放样的实时性，减少点位传递误差，极大提高了水利工程放样精确度，以及测量工效。

4)地面三维激光成像扫描技术能进行昆明水利水电枢纽工程的大坝、溢洪道的地形图测绘，特别是地下厂房此类较困难地方,能在较短时间内获取扫描空间影像模型,完成地形图测绘。

5)信息化测绘技术在水利工程变形监测中的应用。

应用GPS技术能发挥其定位精度优势，在对各点位所传输实时数据进行处理的基础之上，用软件自动计算出大坝在一定期间内的沉降，以及水平位移情况，GPS技术变形监测数据的采集无需布设站点之间的通视。GPS和三维激光扫描技术结合在大坝变形监测中，GPS可实时提供测站点坐标,三维激光扫描技术进行各水工建筑物变形监测，保证其安全运行。

6)GIS技术在水利工程中的应用。

在昆明的牛拦江引水工程建设中，用GIS进行德泽水库大坝选址，移民安置地选择、引水工程选线,德泽水库的淹没调查、水库高水位运行的淹没调查、牛拦江引水工程对环境影响分析、引水隧洞抗震安全、引水渠道管理、引水渠道工程物料派送管理、防洪抗旱规划设计与管理。用GIS进行水库、泵站,管线,引水隧洞及系统附属物的可视化管理和监测。用遥感技术采集昆明水资源数据，GIS技术可以分析,监测水资源的污染程度。用图像确定滇池水生物(藻类)、为滇池污染治理提供依据。

7)信息化测绘成果应用。

信息化测绘能提供数字栅格图、正射影像、线划图、高程模型等。可绘制实景影像三维地形图,在二维地形图中，传统地形图都是由线段和符号来表达，难以详尽地表达出真实的地形变化，不能高效进行水利工程中三维设计。

在三维地形图上，由规划设计的河道中心线，按设计好的横断面线之间的间距,得到自动生成横断面采样线，并自动批量生成横断面图,有时也采集对应的地面高程数据。在三维地形图上，进行渠道纵断面设计,绘制现状地曲面和设计曲面，综合各因素，能计算出工程的挖填方量，通过调坡达到土方量平衡，绘制出土方施工图。由正射影像、线划图、高程模型制成三维仿真电子沙盘。

8)全景真三维技术为水利工程三维设计提供平台。

全景真三维技术是通过机载激光或车扫载激光描系统获取的地面高程数据进行解算合成处理，高度自动化的直接生成全景真三维立体影像，按照地理三维坐标组织管理空间信息，不仅可以将地形、景观、水文、地质等要素的空间信息和属性信息生成三维数据，建立各种空间和属性数据库及生成真实的地理场景,有了全景真三维技术提供的数字化、虚拟化、智能化设计平台，就可进行水利工程三维规划设计管理，如在三维地形图中，可直观了解各类建筑物、开挖边坡及原始地貌等，计算出建筑物任意部位的体积、面积等属性以及挖填土石方量。

例如在德泽水库设计时，测量出地质地形图后，可规划大体工程位置和水机设备工作水位，接着就可确定机电设备的尺寸和安装高程，再结合工程实际绘制出土建图纸，然后就可进行施工总布置,采用三维设计,可快速得到平面、剖面图,能进行工程方案优化和比选，可降低德泽水库造价，缩短水库设计周期，提高水库设计质量。

2 三维地理信息应用于昆明水库管理

三维GIS中，建立洪水淹没模型，进行淹水范围和淹没深度模拟,判读受淹影响人口数量,居民财产损失情况,有多少旱地和水田被淹,公路,房屋,桥梁等重要财产损失情况、对洪水发展变化进行实时模拟,判断由此产生其他次生灾害情况,以便随时对水库下游地区作出预警,或开闸泻洪,或通知下游群众紧急转移,或腾空下游水库堵住洪峰。用三维GIS，能实时进行洪水调度,由水情调配各种防洪物资，了解防洪物分布及储备情况,能实时监测昆明地区各水库水情、工情、险情信息。三维GIS中，应用水土保持工程三维可视化,可对水土保持工程运行后的经济效益和社会效益进行研判,分析工程成败,总结经验,完善以后水土保持工程规划设计。

3 信息化测绘技术在水利工程应用未来发展前景展望

面向21世纪，水利工程测量已进入信息化时代,要摆脱只是像过去那样为水利工程规划设计提供一张地形图,及其他所需工程数据，要在工程项目全过程提供工程所需全方位的地理信息，使昆明水利工作全面进入数字化,信息化。实质是空间技术负责采集地理信息,网络技术高速传输地理信息，地理信息系统处理,存储发布地理信息为昆明水利工程建设实时提供地理信息。达到天上,地下能实时采集信息，各地理信息工作站能自动处理相关数据,并通过网络地理信息系统进行信息发布,推广地理信息公共化,社会化,水利工作者每人用一个手机实时采集,接收,发布各种信息,如洪灾,地震,气象,山体滑坡等各种突发的自然灾害预警,一个重要发展趋向是在水利工程中广泛采用三维测绘技术,主要有全站仪,能够同时测量距离和角度，快速得到点三维坐标,已在工程项目中广泛使用,其次是近景摄影测量,即影像全站仪,它能实时测量大量面状地理信息,而传统测量是点的地理信息；再次是三维激光扫描仪,也是实时获取观测点的三维坐标。分为机载三维激光扫描仪,车载三维激光扫描仪和地面三维激光扫描仪，最后应用最广泛的是GPS，RS，GIS。即人们常说3S技术，GPS技术能对水利工程控制网进行加密,校核,补充,扩展。RS技术能进行测区小比例尺地形图测绘，开展水资源调查、项目区生态环境和地质灾害调查。而GIS技术能建立水利工程信息管理系统，综合管理工程信息,并对项目环境影响进行评估，对各种水利工程要素,基本数据进行收集、处理和查询,实施水利工程信息动态管理。总之,3S集成是GPS精确确定观测点的空间位置，RS实时获取大范围地区海量地理信息,GIS对以上两种数据进行存储,分析,发布,形成天地一体化,地理信息采集,处理,成果输出一体化,昆明水利工程勘测,设计,施工,管理一体化。

总之，信息化测绘技术在水利工程的应用,能保证测量成果精度,高效及时获取昆明水利工程建设地区提供的各种地形图，工程测量数据和精准的地图，使水利工程规划设计合理，使工程施工顺利进行。

4 结语

测绘技术从工程勘测设计到施工,竣工,及开始发挥工程效能，服务社会,始终伴随全程,能保证工程安全及质量。工程测量作用十分重要。21世纪的新地理信息时代，就要把信息化测绘技术应用到水利工程中,进行技术更新换代,使水利工程勘测设计施工管理高效快速,为昆明的水利工程建设提供高效,快速的地理信息服务,能全面提高水利工程测量质量及效率,使测量工作高效、精确、自动化、智能化，使昆明水利工作数字化,信息化,智慧化。

[1] 刘豪杰,张永光,孙登可.非量测数码相机用于水利工程测绘的试验研究[J].人民黄河,2012,34(5):109-111.

[2] 李纪人.数字地球与数字水利[J].水利水电科技进展，2000,20(1)：31-33.

[3] 赵 凯.水利工程测绘中GPS-RTK技术的应用分析[J].城市建设理论研究(电子版),2012(23)：55-57.

On application of informationized mapping technique of water conservancy project in Kunming

Gong Zhenwen

(WaterConservancyCollege,YunnanForestryUniversity,Kunming650201,China)

Taking Kunming water conservancy engineering planning design as the example, the paper analyzes some application of the informationized mapping technique in water conservancy projects, sums up some valuable construction experience, and points out the informationized mapping technique is effective, convenient, time-saving and labor-saving for water conservancy projects, so it has broader application.

informationized mapping technique, water conservancy project, survey, development prospect

1009-6825(2015)02-0217-02

2014-11-04

龚振文(1963- )，男，副教授

TU198

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