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1、现代测绘与 勘测设计一体化,邸国辉,湖北省水利水电规划勘测设计院,2016-3-11,1,内 容,测绘技术的发展简述,水利工程施工控制网,测绘产品种类：4D产品,测绘产品的应用（DOM、DEM）,水苑讲坛,勘测设计一体化,航空、航天摄影测量实例,2,测绘技术的发展简述,现代测绘学： 以3S技术为主要技术支撑，研究地理信息的获取、处理、描述和应用的一门科学。其内容包括：研究测定、描述地球的形状、大小、重力场、地表形态以及它们的各种变化，确定自然和人工物体、人工设施的空间位置及属性，制成各种地图（含地形图）和建立有关信息系统。现代测绘学的技术已部分应用于其它行星和月球上。 模拟测绘数字化测绘信息化
2、测绘,3,3S技术的集成,GNSS获取的位置信息,遥感影像,GIS系统,完整的卫星对地观测系统,4,现代数据采集,5,测绘产品种类：4D产品,现代测绘的形式为数字化产品。 数字栅格地图（DRG） 数字线划地图（DLG） 数字高程模型（DEM） 数字正射影像（DOM）,6,湖北省鄂北地区水资源配置工程线路全长269.34km，主要建筑物有管桥、明渠、隧洞、渡槽、倒虹吸等60余座，根据工程规模、特点和施工需要，必须建立全线统一的、高精度的施工控制网。 鄂北地区水资源配置工程入选“2015年度全国有影响力十大水利工程”。,鄂北水资源配置工程施工控制网,7,清泉沟隧洞,孟楼镇,先觉庙水库 Z正=105
3、.17m,广水市,大悟县,华阳河水库,封江口水库 Z正=121.92m,襄州区,随县,枣阳市,曾都区,随州市,襄阳市,引丹六干渠,引丹总干渠,七方镇,夹河套,方案 (）,北郊水库 Z正=133.19m,王家冲水库,鲁城河水库,工程选址及选线,8,斜轴墨卡托投影,对于东西走向的线路工程,目前一般采用高斯投影分带设计, 在不考虑高程对长度投影变形影响的情况下，东西方向最多只能控制56km。 采用斜轴墨卡托投影, 确定施工坐标系基准，解决多个投影带导致的频繁的坐标换算和相对误差较大的问题,建立全线统一的施工坐标系。,9,鄂北水资源配置工程施工控制网,10,二等水准网,中线二等水准测量精度统计表,11
4、,二等干渠GNSS平面控制网,GNSS点共48座，基线最短边长为1791.8m，最长边长为20544.4m，平均边长为8261.3m。,12,二等干渠GNSS平面控制网,二等干渠GNSS网异步环环线全长闭合差分布图,13,二等干渠GNSS平面控制网,对于不同限差的异步环环线闭合差的累积占比统计图,14,二等干渠GNSS平面控制网,重复基线的长度较差分布图,15,二等干渠GNSS平面控制网,三维基线向量残差分布图,16,二等干渠GNSS平面控制网,三维约束平差：最弱点的大地坐标的中误差为：南北方向1.2cm，东西方向1.0cm，垂直方向2.9cm。 二维约束平差：平均边长相对中误差为1/ 209
5、4000，最弱边为GPS2397- GPS2399,其边长相对中误差为1/722000。,17,三等干渠GNSS平面控制网,GNSS点共735座，最大平均边长相对中误差为1/730948，小于限差1/150000；最弱边为GPS3554-GPS3551, 其坐标相对中误差：Mdx0.20（cm），Mdy0.16（cm）；最弱点为GPS2845，其坐标及点位中误差为：Mx=0.38（cm）, My=0.35（cm）, Mp=0.52（cm）。,18,二等精密测距,三等干渠GNSS平面控制网的相邻点边长（共113条）进行二等精密测距。,19,航空、航天摄影测量实践,IRS-P5 GeoEye-1
6、ADS80数字航空摄影系统,20,IRS-P5卫星影像用于1：1万DLGDEM测量,GNSS+EGM2008,IRS-P5,DPS,21,卫星影像测图的特点,与航空影像不同，高分辨率遥感卫星大多采用线阵列CCD传感器，按照推扫式扫描成像。具有“行中心投影”的特点。 GeoEye-1采用高精度恒星定位仪、GPS接收机和惯导。,22,线扫描传感器图像的外方位元素的变化,23,不同方案绝对定向精度统计表,24,IRS-P5卫星影像测图小结,采用仿射变换模型，每景影像提供4个地面控制点（四角附近或包围测区）可达到1：1万测图的精度要求。 RPC区域网平差模型可广泛的应用于视场角较小的高分辨率影像中。,
7、25,像控点分布图,26,DOM、DLG成果,IRS-P5遥感数据，影像分辨率为2.5m,1：1万DLG,27,与1:500地形图叠加检查,28,道路平面误差检查,29,GeoEye-1卫星影像用于1：5千DLGDOM测量,GEOEYE-1遥感数据，影像分辨率为0.41m,30,1：5千DLGDEMDOM测量,GNSS水准,GEOEYE-1,DPS,31,像控点测量,32,影像数据为2012年3月摄影的GEOEYE-1测图卫星遥感数据，全色影像分辨率为0.41m，真彩色数据；,33,像控点成果,34,最佳像控点布设方案,采用仿射变换模型，以均匀分布于四周的6个控制点为基本定向点； 检查点有37
8、个，绝对定向平面中误差为 0.26m，高程中误差为0.22m；检查点平面中误差为 0.46 m，高程中误差为0.34m ，符合精度要求。,35,1：5000地形图精度统计,采用全站仪和RTK方法，共检查2幅1：5000地形图，高程中误差为0.35m，平面坐标中误差均小于图上0.45 mm。,36,DLG,37,DOM,38,ADS80数字航空摄影系统,ADS80航摄系统在摄影时，外方位元素中的姿态参数是通过IMU直接获取，空间位置参数通过差分GPS获取。 像控点获取：像控点在测区内均匀分布，每个航摄分区不少于6个。,39,ADS80数字航空摄影系统,DOM局部,40,ADS80航摄分区,41,
9、精度分析,荆江大堤：1:2000地形图测量，地形为平地。利用大堤横断面数据检查航测高程精度，经计算，高程中误差为0.17m，高差误差的最大值为0.38m。 鄂北地区水资源配置工程：1:2000地形图测量，测区西部为丘陵地形、东部为山区地形。野外采集3800多个检查点，检查多幅地形图的高程精度。在丘陵地区，图幅高程中误差的最大值为0.42m，高差误差的最大值为0.64m；在山区，图幅高程中误差的最大值为0.43m，高差误差的最大值为-0.8m。,42,图幅的高程中误差与高差较差的最大值分布图,43,互补色立体影像 ADS80,44,勘测设计一体化,勘测设计一体化在我国历经了三个阶段： 初期阶段
10、主要进行了单项辅助设计软件的开发，提高计算机成图率。 软件集成阶段 主要进行接口软件开发，实现勘测设计各专业之间的数据共享与通信,并整合单个软件，实现软件集成化。 网络与数据库开发阶段 主要是以网络技术开发为基础 ，以工程数据库技术研究为核心 ，初步实现勘测设计一体化与智能化。,45,对DEM的研究已发展到多模型叠加和特殊模型的优化等研究方面，需要研究的是含隧道、渡槽、路、桥和地形等表现引水工程全景的设计模型，并使之与大范围的地面模型和设计模型进行有效的叠加。,DEM在水利工程设计的应用,46,1.方案比选 建立数字高程模型可以使设计人员方便地了解整个区域的概况，以利于路线走向的确定。在 DE
11、M 和DOM的基础上，能够快速的比较所有可能的平面线形，进行路线平面优化及空间优化，确定最佳路线位置方案。,DEM在水利工程设计的应用,47,2.路线设计 DEM 能够方便地用于 CAD 系统（如Autocad 、Civil 3D ）。 设计人员可立即在计算机上完成纵断拉坡设计、横断面设计，进而直接得到土石方工程量，使大范围的路线方案深度比选和优化成为现实。,DEM在水利工程设计的应用,48,3.面积和体积的计算 利用 DEM 可以很方便地制作任一方向上的地形剖面，可用梯形法、辛普森法等来计算剖面面积。 土方量计算：将自然地形的 DEM与设计地形 DEM 叠加起来，在每个格点处用设计高程减去自
12、然高程，得出各个格点上的施工高度，施工高度为正时，为填方；施工高度为负时为挖方。,DEM在水利工程设计的应用,49,4.三维可视化 在引水工程的勘测设计中，通过设计表面模型和 DEM 的叠加，实现引水工程的景观模型以及动画演示，从而对设计质量进行评价，并对拟建引水工程与周围环境的协调状况进行分析。,DEM在水利工程设计的应用,50,水苑讲坛,三维可视化鄂北水资源配置工程,DEM在水利工程设计的应用,51,DOM在水利工程设计的应用,数字正射影像图以逼真的影像、丰富的色彩客观地反映地表现状，与传统的影像图和线划图相比，具有地面信息丰富、地物直观、便于应用、工作效率高和成图周期短的特点，其应用前景
13、非常广阔。 可直接从图上了解或量测所需数据和资料， 甚至能得到实地踏勘所无法得到的信息和数据， 减少现场踏勘的时间， 提高工作效率。,52,引江济汉工程选线,原设计渠线,调整后设计渠线,新建,53,DOM在水利工程设计的应用,划定线路方案可行性轴线 重点工程地段预计 占用农田和拆迁房屋的数量 划定施工场地 选择运输方案,54,勘测设计一体化对促进水利水电勘测设计内容的改革、提高勘测设计工作质量和效率、降低工程投资、提高核心竞争力等方面具有十分重要的作用。 现代测绘可为勘测设计一体化提供有效的测绘保障。,结束语,55,谢 谢!,Email:diguohui,56,知识回顾Knowledge Review,
