水利水电测绘研究论文
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1引言
由于现代空间技术、信息技术特别是计算机技术的飞速发展，使测绘科技发生了革命性的变化。现代测绘科技的特征就是以“3S”技术集成为代表的数字化测绘技术和数据通讯网络技术。所谓“3S”技术就是GIS（地理信息系统）、GPS（全球定位系统）、RS（遥感）。当然,对“3S”的提法还有不同的认识，例如有人提出应为“5S”,即加上DPS（数字摄影测量系统）和ES（专家系统）,但以GPS、DPS、RS采集地理信息,进行空间定位,并向GIS汇总,进行存储、处理、加工、管理和分析,形成各种地理信息产品,使传统的测绘专业发展成为地理信息学,测绘业发展成为地理信息产业,这一认识是一致的。
2“3S”技术的特点和集成化趋势
遥感是一种高效能的信息采集技术,正走向集多种传感器、多级分辨率、多谱段和多时相为一体并形成以获取信息为主，可以进行信息处理和信息应用的综合信息流程,具有信息获取的瞬时性、信息的丰富性和信息的周期性等特点,是GIS获取信息和进行数据更新的一种重要手段。遥感和摄影测量没有本质的区别,可以说遥感技术的历史是摄影测量,而摄影测量的现展是遥感技术。就目前的实际情况而言,遥感获取信息的平台多为卫星,而摄影测量则为飞机。因而摄影测量获取信息的地域范围相对小一些,比例尺和分辨率要高一些。摄影测量在经历了一百多年的发展之后,现在已经进入数字摄影测量阶段,他所提供的数字化地理信息更是建立区域性的地理信息系统最直接简便和主要的数据源。
全球定位系统是一种高精度、全天候和全球性的无线电导航、定位和援时系统。由于GPS定位的高度灵活性和其定位的精确性,已经给测绘技术带来了革命性的变化。现在已由最初的大地测量,发展到广泛应用于控制测量、工程测量、变形监测和航空摄影测量。
GPS作为一种定位手段,可应用它的静态和动态定位方法,直接获取各类大地模型信息,解决传感器位置和姿态的快速定位问题,这样也就解决了遥感信息的定位问题。现在GPS与摄影仪如RC30连接,在航空摄影瞬间,测定摄影中心的空间位置和摄影仪姿态,使摄影测量外业控制工作大大简化,从而实现了卫星遥感信息和摄影测量信息（采用DPS技术）直接进入GIS数据库成为可能。
地理信息系统是一种特定的空间信息系统,它是由计算机硬软件、空间数据库,数据输入输出转换和通讯设备等组成的计算机系统,用来采集、量测、分析、存储、管理、显示、传播和应用与地理和空间分布有关的数据和信息。GIS是一种进行地理信息管理和空间分析的先进工具,通过它所具有的多目标数据库,分析软件和应用模块,可实现信息查询、检索、空间数据的分析和统计,地图和各类专题图的制作,区域地理的综合研究和评价,环境动态监测以及区域开发管理和规划决策等。测绘行业本身是搞地理信息的采集和处理的,所以GIS自然是一种理想的基础平台和技术手段。地理信息系统投入运行以来,它的应用范围越来广,发展越来越快。根据1994年的统计,全球地理信息系统及其相关产业的产值已达到31亿美圆,年增长率在35%以上。据GISResearch公司的估计,从1992~2000年的8年间,美国的数字化服务市场将达到300亿美圆。
在GIS的建立过程中,费用最高的是地理信息的获取。采用RS（或DPS）和GPS进行地理数据的采集、更新和定位,作为GIS的数据源,正是最合理的集合。从广泛的意义上来理解,“3S”技术的集成实际上是当前测绘技术、摄影测量和遥感技术、地图制图技术、图形图象技术、地理信息技术、计算机技术、专家系统和定位技术及数据通讯技术的结合和综合应用。可见,将“3S”技术集成化是当代测绘科技发展的一个必然趋势。
3用“3S”技术对传统测绘方法进行现代化改造
信息时代需要的是最新的数字地图、数据库,而不是模拟地图。目前,基础地理信息成果严重滞后于经济社会的发展。
加快国家基础地理信息系统的建设,改变基础测绘成果现势性差,数值化产品严重匮乏的局面,提高基础地理信息数据采集、处理和分发服务的快速反应能力,加强国家基础地理信息系统建设是当务之急。在《中国21世纪议程》62个优先发展项目中,有40个项目涉及地理信息系统和信息系统的建立。
为此,国家测绘局提出,“九五”期间,我国测绘事业改革和发展主要奋斗目标是应用“3S”技术为代表的现代化测绘技术对传统的测绘技术进行现代化改造,形成初具规模的现代化地理信息产业,大力开发专题数据库,电子地图等数字化测绘产品,加速测绘产品的更新换代。
目前，我国已经建立了湖北、湖南、海南、陕西、黑龙江、上海等七个地图数字化基地,将国家基本图进行数字化，建立地图数据库。由中国测绘科学研究院负责研究并实施的《国务院综合国情GIS》（简称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,受到了中央和国务院的高度评价。各省如山西、河北、云南等省也正在加紧建设本省的《省情地理信息系统》,在大城市中,已建和在建的《城市地理信息系统》,《城市规划信息系统》（UPIS）等更是不胜枚举。各部委各行业也在竟相建设专题地理信息系统。
铁道部1995年12月在北京召开了铁道航测遥感“九五”科技进步讨论会,明确了在“九五”期间,要大力发展数字化测图技术、地理信息系统、全球定位系统等技术。
地矿部以武汉地质大学开发的《MAPCAD》地学地图彩色编辑出版软件以及《MAPGIS》地理信息系统为龙头,研制生产了数字化仪、扫描仪,形成了科研、生产、销售一条龙体系,一个新的高科技产业诞生了,领先一步占领了数字化制图出版的市场,并且正在有计划地分批武装省地矿局测绘队伍,使其地图的编制印刷计算机化、数字化,极大地促进了地矿测绘科技的发展,并取得了良好的经济效益。
没有实力就没有地位,就难以求得生存和发展。科技是第一生产力。“3S”技术是测绘科技发展的必然,是市场竞争的必然。
水利水电测绘队伍是我国测绘行业中一支重要力量,在省部属勘测设计机构中,测绘专业人员就有8000人以上。在50年代,就较早地开展了航测和地面摄影测量的工作。70-80年代,引进了不少模拟式航测仪器和一部分解析测图仪,以及数量较多的光电测距仪,电子经纬仪和全站仪。90年代以来又逐步引进了GPS接收机。训练有素的测绘队伍,精良先进的仪器装备,为水利水电的规划、设计、施工、运行、科研提供了可靠的测绘服务和测绘保障。
在水利水电测绘中,“3S”技术的应用也取得了可喜的进展,GPS定位技术在水利水电建设中得到了广泛的应用。天津院应用GPS进行于桥水库大坝变形观测的试验取得了积极的成果;96年上半年,天津设计院引进了《MAPCAD》系统和相应的硬件配置,使地图的编制工作摆脱了传统的复照、制版、刻图、撕膜等众多工序和繁重的体力劳动,实现了计算机一次完成直到符合彩色出版要求的所有编制工作。该系统已用于山西引黄并取得了很好的经济效益。在南水北调中线工程的测绘中,统一使用瑞得数字化技术,速度快,资料统一。遥感技术的应用开展得也较好,尤其是在利用卫片进行土壤侵蚀、土地利用现状调查等方面做了许多工作,编制了大量系列专题图。用遥感的方法进行全国灌溉现状调查也将启动。
但与测绘科技的发展和水利水电建设对测绘产品的要求相比较,还有很大的差距：为规划设计提供的测绘产品中,绝大部分是模拟产品,数字产品很少；遥感的设备落后,手段陈旧,大部分仍停留在目视解译上,缺少计算机图象处理系统和数字化装备；航测仪器中大量的模拟式测图仪尚未进行数字测图改造,水利水电系统还未引进数字摄影测量系统,目前尚无这方面的计划；服务水利水电建设的的专题地理信息系统还没有投入较多的力量进行研究开发,更没有此类的GIS投入使用。这说明水利水电测绘系统用“3S”技术进行现代化改造的任务是很艰巨的。
为此建议水利水电有关部门予以重视,组织力量对“3S”技术的现状进行调研,制定相应的策略和计划,分步实施。建议可以考虑以流域为单位建立为水利水电服务的专题地理信息系统。这个系统最基本的地理信息包括地形地貌地物、水系、各种独立地物、居民点、道路、境界等,然后再加上各种专题信息如水工建筑物、各种水利设施、降雨量、蒸发量、地下水资源、灌溉状况、土地利用现状、土壤侵蚀状况、历年洪水及淹没状况和社经信息,还可加上各种应用模型如洪水演进模型、防洪指挥决策模型、淹没经济损失模型等。这样就可以尽可能多地为水利水电规划设计防洪决策提供必要的充分的科学依据,并以此来带动测绘手段和信息获取的数字化和现代化以及“3S”技术应用的发展。建议可考虑有选择地武装几个基础好力量强的测绘队伍,引进必要的设备,加快设备的更新改造,测绘单位要尽可能多地提供数字测绘产品,使之随后的地质工作、规划设计工作在数字测绘产品如数字地面模型（DTM）上进行,以实现水利水电勘测设计计算机化、现代化。