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1、DEM在长江堤防护岸工程施工中的应用第38卷第lO期2007年10月人民长江YangtzeRiverV0J.38.No.100ct..2007文章编号-1001—4179(2007)1O一0l11—03DEM在长江堤防护岸工程施工中的应用李明福赵海2张潇2(长江水利委员会工程建设监理中心,湖北武汉430010;2.长江勘测规划设计研究院空间公司,湖北武汉430010)摘要:结合工程实例阐述了以数字化测绘技术和GPS技术为手段,根据施工进展建立相对动态的长江近河岸河床的DEM(数字高程模型),运用GIS技术进行相关信息的提取和处理,从测绘技术的角度来解决工程
2、实践问题,具有对工程施工指导性强,科学客观,作业效率高等现实意义,起到了对水下护岸工程施工进行指导和为施工效果检验及工程质量评价提供客观依据的作用.关键词:数字化测绘;GPS(全球定位系统);DEM(数字高程模型);护岸工程中图分类号:P228.4:Tv861文献标识码:A1概述长江中下游干流长约1800km,其中河道崩岸长度1518.2km,护岸工程是防洪工程的重要组成部分.护岸工程施工一般采用抛石,沉排等方法,这些施工的对象大部分是近岸的水下,具有隐蔽性,为避免盲目施工,优化投资以及为检查验收提供依据,有必要建立施工区的动态数字高程模型.2基础数据获取
3、及其方法2.1全站仪配合测量(1)使用的仪器:全站仪和测深仪.(2)测量原理:使用全站仪按极坐标法对测深点进行定位,标高按式(1)进行计算.H::H+H01式中为输入计算机或存入全站仪的测深点的标高;为测深仪的读数;为测深仪换能器底部到反射棱镜中心的距离.(3)使用的软件:清华山维数字化测绘系统Epsw2000.(4)测量步骤:①在近岸布设密度适宜的控制点;②测站设置与测站检查;③后视设置与归零;④测深点定位;⑤测深点测完后或迁测站前归零点检查.(5)注意事项:①需设专人调整棱镜的方向,使之正对全站仪;②所使用的全站仪要求测距较快,测距时问不超过2S;③保
4、证测距与定位的同步.使用无线电通讯,由测站指挥测深,一旦全站仪开始实施定位,测距信号将满时,即刻通知测深报告测深仪读数,当测距边显示,读数有效;④航行速度控制在35km/h.2.2GPS—RTK配合测量(1)使用的仪器:双频GPS(1台基站及其电台,1台流动站),数字测深仪,便携式计算机.(2)测量原理:基准站实时地将测量的载波相位观测值,伪距观测值,基准站坐标等用无线电传送给运动中的流动站,流动站通过无线电接收基准站发射的信息,将载波相位观测值实时进行差分处理,得到基准站和流动站坐标差△,△l,,△H.坐标差加上基准站坐标得到每个点的WGS一84坐标,通
5、过坐标转换参数转换得出流动站每个点的平面坐标,l,和高程H,并将这些数据和GPS同步信号传人计算机.数字测深仪将获得的数据输入计算机,这些数据中含有测深数据和测深的时问数据.在计算机中通过特定的程序(软件),测定两次GPS接收机时钟与测深仪时钟的钟差,建立钟差模型,实现定位与测深的时间同步,使GPS测得的数据与数字测深仪测得的数据匹配,获得测深点的三维坐标.(3)使用的软件:中海达公司海洋测量软件(HAIDA4.1版).(4)测量步骤:①在视野开阔,紧邻测区的控制点上设置基准站,并就近设置电台;②将流动站,测深仪和电脑连接好后建立一个测量任务,设置坐标系,
6、投影参数,图名以及测图比例尺等,并进行测线的布设;③设置数据记录格式,设置GPS和计算机,测深仪和计算机的通讯参数,输入天线偏差改正的坐标系统转换参数;④沿测线进行水深测量.(5)特点:①GPS—RTK作业有着较高的精度.它的作业不受距离限制,适合较大区域的水下地形测量.②较大地提高工作及成果质量.它不受人为因素的影响,整个作业过程由微电子技术,计算机技术控制,自动记录,自动进行数据内插和匹配.③降低了劳动强度,减少了工作量,提高了作业效率.④可以对抛石护岸范围进行适时放样,对欠抛区域进行适时标定.3DEM的建立将测得的数据(坐标文件)调入Epsw2000
7、数字化测绘系统收稿日期:2007—08—08作者简介:李明福,男,长江水利委员会工程建设监理中心副总经理,高级工程师.112人民长江2007篮中,构成三角网(TIN),绘制等深线,建立数字高程模型(DEM).对于通过全站仪或GPS—RTK获取的地形(测深)点数据,采用不规则三角网构DEM,进行水底表面的重建.3.1DEM数据的生成与处理(1)三角网的建立.在一系列的离散中选取特征线,作为构三角网的核线边,以此边为基础,通过一定的算法选取三角形的第3个顶点,构成三角形,依次向周边扩散,形成三角网.选取三角形第3点(以AB边作为核线边)需要考虑两点:①第3点(
8、c点)的选取;②三角网的扩展方向.如图1,根据余弦定理:cosC=
