测绘地理信息新技术在数字水库建设中的要点分析

杨坤

（黔西南州水利电力勘测设计院，贵州 黔西南 562400）

0 引言

测绘地理信息集合了GPS、GIS、无人机遥感技术、机载激光雷达测量技术等多种技术于一体，可以利用先进的数字化手段，获得地理相关的信息，从而为不同工程创造施工条件。将测绘地理信息新技术应用于数字水库建设中，有助于提升数字信息的有效性，满足水库建设多种需求，保证建设的效率、质量及水库功能性。通过分析测绘地理信息新技术在数字水库建设中的要点，能够明确数字水库建设的作用及目标，掌握建设要点，从而为数字水库建设研究提供参考。

1 数字水库建设的作用

数字水库指的是利用数字摄影、遥感测量，以及3S等多种测量技术手段，结合传统测量技术，采集并收集测量区域的数据，利用技术的超短波、光缆，卫星及微波等技术，在一体化集成平台中建立虚拟环境，将测绘地理信息中的环境、自然、流域等内容呈现出来，便于水库的建立与治理。数字水库的建设，除满足水库治理建设的基础需求，还能符合模拟、分析、研究等需求，便于对水库建设方案进行改良完善，提升水库建设与修正的决策性，加强建设的科学性与预见性。

水库建设的目标在于抗旱防洪，合理规划水资源分配，不仅关系着人们的生计问题，同样影响着人们的生命安全，所以水库建设非常重要。通过利用数字化技术建设水库，可以帮助水库管理水平逐步提升，提高水资源的节流配置性，合理分配水资源的使用。数字水库集合了工程管理中的所有数据，能够科学实现数据的存储、统计、分析、检索等多种功能，为相关事项提供数据参考，加强技术支撑[1]。

2 数字水库建设的目标及内容

2.1 数字水库建设的目标

数字水库建设的目标，在于获得水库建设周边的环境空间信息，通过管理、更新、获取等多种活动，在关键技术、软件开发和系统集成等支持下，对数据进行应用研究与检验，从而完善数字水库的相关信息，当需要实时数字信息后，需要及时对信息进行管理和更新，为服务技术实时创造条件，并充分为数字水利工程的建设，推动产业进步创造条件、提供动力，引导并发挥支撑作用，为水库工程建设提供充分的经验参考。

2.2 数字水库建设的内容

数字水库建设中，主要的建设内容围绕了库区的工情、水情等多种内容。所以在建设期间，应当全面遵循项目设计的规范性，以及完善性，保证实用性原则和数据完整性原则。库区数据库内还要包含其他数据内容，通过建设完善的地形数据库，图件数据库等多种数据库，来为数字水库建设创造丰富的建设条件。其中，水情信息库、工情信息库、雨情信息库、灾情信息库，都需要参照国家相应标准，结合实际情况进行制定。同时，在建设中，还包含了经济管理信息内容，以及周边的各种道路、土地的利用分类，防洪设施、经济设施、救灾物资、供水情况，以及当地的文化教育等各种行业分布情况[2]。

在数字水库建设中，除收集基础的地理信息内容，建立数据库外，还应当加强三维信息系统的建设，通过三维库区的漫游、CIS 查询，以及水工建筑物查询等，来获得有关水库的相关信息。利用当地的文档、音像等多种资料形式，来全面了解水库资料，并为数字水库建设创造条件。

3 测绘地理信息新技术的应用要点

3.1 建设方案设计

以某省数字水库建设为例，水库位于山中的腹地，整体水域的面积约为50km2、岸线长度约为300km，周边地区主要地势为丘陵地势，整体河道分布较为密集，且植被覆盖面积大，当地居民群众建筑特点为星罗棋布，部分居民为建筑集中区域。

该水库建设是当地省重点数字建设的单位，应用测绘地理信息技术非常重要，对测绘水库水面周边沿线三维空间数据中有较高的要求。根据具体工程情况来看，水库建设在三维空间数据采集中，设计了机载激光雷达测量技术，并辅助无人机倾斜摄影测量的施工技术方案。在建设中，机载激光雷达测量的工作任务，在于对特定地理信息范围内的水库覆盖区域，进行摄影测量，测量具有分辨率较高、正射影像，以及高精度数字高程模型等特点，而无人机摄影测量的工作重点，在于收集周围居民的房屋地区地理信息，并以数据信息为基础建立三维模型，随后对周边散落的房屋进行单独摄影测量，创造出全覆盖的测量模式，以此为数字水库建设提供参考[3]。

3.2 数据信息采集

3.2.1 飞行平台选择

在数字水库建设中，飞行平台的选择要充分结合水库建设的需求，因为机载激光雷达测量系统所用的经济成本较高，机器设备的质量较大，在实际工作中会选择具有载荷较大的有人飞行器。出于飞行器灵活度的考量，确定选择了动力三角翼、直升机进行数字水库测量。两项技术和传统的测绘技术相较，传统的固定翼飞机灵活性较低，需要专用的起降飞机场地，且经济成本较高，工作效率较低，而这两项技术在实际应用中，无须专用的起降场地，且可以在多个场合中使用，所以整体适应性较强，相对而言无须较多的经济成本投入，所以在众多测绘行业中广受欢迎，目前已经成为我国航测等单位应用最频繁的飞行平台之一。

在开展测量中，无人机倾斜摄影测量对飞行平台要求较低，所以一般会选择专业的测绘型无人机，要求无人机带有差分系统。在具体测量工作中，如果倾斜模型的质量无太大要求，也可采用大疆无人机等较为常用的无人机。某省数字水库建设中，所用的是4Pro 大疆精灵型号无人机，该型号属于云台相机技术水平较高、技术相对成熟的无人机，相机精度、清晰度、分辨率等较高，可以满足较高的摄影要求。同时，在市面上，无人机相关的配套配件、软件较多，便于无人机后期完善与维修工作，大大提升了工作效率与质量，降低了工作难度。

3.2.2 飞行方案设计与实施

数字水库建设中，应当充分认识到飞行方案设计的重要性，结合具体情况加强数水库方案设计，来保证数字测绘技术效果与精准性，促进数字水库建设更加完善。在实际建设中，无论是选择机载激光雷达技术进行测绘，还是采用无人机进行测绘，都需要依据飞行方案来完成测绘。具体的飞行方案包含了航测参数设计、航线规划，以及空域申请、备案等多种内容，此外还要包含基础的地面控制网布设以及像控点布设等技术。方案设计完毕后，应当及时进行试飞行，保证方案符合数字水库建设需求。在试飞前，要观察飞行的天气、气候情况，选择较为晴朗、风级别低的情况下进行航测，这样可以保证航测的精度、摄影的质量，避免后期数据及成像出现误差[4]。

同时，在试飞时，还应当注意飞行安全，提前制定安全事故预警方案，当出现问题时，第一时间采取方案，有效控制事故发展趋势。进入试飞后，飞行控制者应当及时关注无人机或机载雷达技术的飞行情况，保证飞行路线按照设计方案进行，保证飞行参数在严密的控制中，避免出现错飞、漏飞，影响测绘质量与效率。在飞行结束后，及时检查测绘的数据，并尽快进行重飞，提升测绘数据的整体性。测量像控点，可以安排在飞行的前后，例如，在飞行前测量，工作人员可以借助人工标志完成测绘。如果安排在飞行后，可以根据地物特征点进行测量，保证测量的效率与质量。

3.2.3 数据处理

当测绘工程完毕后，测绘系统已经收集较多的地理数据信息，包含水库周边的地形、地质等，随后应当及时对数据进行处理，通过筛选、分类等措施，为数据成像提供信息支持。数据处理中，不同的测绘技术工作流程、方法不一，机载激光雷达数据处理的工作流程在于，数据预处理、点云滤波和分类、DEM/DSM 制作、正射影像制作、等高线或等值线提取。其中的数据处理，一般是根据原始激光测距数据，以及POS 数据等多种数据作为基础，利用解算与转换的方法，呈现坐标信息数据，便于人员了解数据内容。案例中水库因为地理环境较为复杂，周边植被覆盖面积较大，所以在应用云滤波和分类，将原始点云数据提取出来，并经过人工分类、系统分类的方法，呈现原始地理面貌过程中，容易出现较为严重的误差，需要优先采取自动分类，再加上人工辅助分类数据，提升数据的质量，降低误差性，保证地面点成像质量。

在数据处理中，DEM/DSM 制作是以点云分类为基础完成运作，经过系统处理后，点云数据已完成去噪，可以逐步生成DSM，呈现地表模型，完成地面附着物。经过分类后提取的地面点，可逐步生成数字地形模型DEM，但是未包含地面的附着物，如建筑、植被等。在工程具体应用中，DEM 属于数字水库建设中较为常用的技术，而通过将DSM 与DEM 结合起来使用，不仅可明确地面附着物的位置、分布，还能掌握附着物的高度，显著提升了数字水库建设的有效性，充分发挥测绘技术的作用。在进行正射影像制作过程中，可以借助DEM的数字微分纠正，提升模型的严密性，减少误差。并能够减少原始相片与实物的差距，降低镜头畸变概率，减少因地形变化出现的投影等，并提升相片的色彩、画质的均匀性，提升成像质量。在具体工作中，提取等高线数值时，也要以DEM 数据作为基础，通过利用专业GIS系统，例如，ArcGIS 团建，来完成数据信息的自动提取，实现等高线批量提取，大大提升数据搜集的效率，为了满足测量需求，也可以设定固定高程来提取等值线，满足工程需求，如水库移民线以及征地线等。

在应用无人机倾斜数据技术时，因为该技术的自动化水平较高，利用专业的软件，即可完成数据信息的提取，所采取的工作流程非常简单，但是相较而言需要投入大量的时间与精力，对人员的操作技术水平、计算机配置水平要求也较高。当前常用的软件系统主要出自smart3d、Bently 等国外公司，可以保证技术使用的质量与效率。采用软件操作数据，需要通过特定的步骤，例如，将原始相片导入POS 数据中，进行空三计算，随后进行模型生产。测绘工作全程都具有较高的自动化，人员只需要进行空三计算，增加像控点即可完成工程测绘。

3.3 数据汇总提交

在数据处理完毕后，就应当及时对数据进行汇总并提交，一般情况下，需要数字正射影和高程模型，建筑物倾斜模型、等值线等多个种类的数据信息，将数据合理汇总并提交，可以为水库建设提供充分的参考作用。在提交数据期间，应当根据不同数据的种类、特点等，选择数据的汇总方式，如果数据为栅格数据，可以选择TIF 格式，矢量数据可以选择SHP 格式，倾斜模型可以选择osgb 格式等等[5]。

为了保证传输效果，避免传输过程中出现数据丢失问题，可以对文件进行压缩提交，或根据相应标准进行分幅，从而提升数据的管理效果，保证数据质量。同时，在工作中应当需要注意的是，数据汇总和传输时要保证坐标系统相同，能够提升数据的秩序性，保证数据处理效果，避免在GIS 平台中不能实现数据叠加应用。需要注意的是，在所有数据提交前，应当根据相应的规范内容，检查仪器精度、数据标准性等，避免出现失误问题，影响整体数据的质量。同时，为了保证数字水库建设完善，应当积极加强水库网络交流平台的建设，通过交流平台，可以在平台中发布相关信息，加强宣传与交流，以此降低交流成本，完善数字化建设模式，推动数字水库建设完毕。

4 结语

综上所述，测绘地理信息新技术是现代化水利工程建设必不可少的技术内容，可以满足工程多种需求。通过研究测绘地理信息新技术在数字水库建设中的要点，可帮助数字水库建设明确数字水库建设的作用和目标，并掌握建设方案设计、数据信息采集、数据汇总提交等建设要点。本研究重点进行了机械激光雷达技术，以及无人机摄影技术测量，结合研究结果来看，通过地理信息技术的结合应用，借助精准调控，提升效率等措施，有效发挥测绘地理信息技术在数字水库建设中的作用，推动数字水库工程建设完善。目前我国数字水库建设发展较为缓慢，但是相信随着测绘地理信息技术不断发展，可以充分满足数字水库建设需求，并推动数字水库建设水平不断提升。