航道測量中地形圖改化水深圖的方法探討

郝芷依

摘 要：本項目在沒有對原始水深數據處理的情況下，利用地表圖與水深圖的關系，通過對水文數據的推求和應用，在圖面上將地形圖改化為水深圖。利用地形數據改化形成水深圖，采用的技術方法合理，符合規范要求，節約人力物力。本項目的可參照性強，可在行業內推廣應用。

關鍵詞：改化；地形圖；水深圖；設計水位；斷面；比降

引言

在航道測量中，根據設計單位的要求提供水下地形圖或水深平面圖，也有這樣的情況發生，前期要求提供水下地形圖，在后期會有應用同河段水深平面圖的可能。遇到這樣的情況，為避免人力、財力的浪費，亟待找到一種方法通過二者的聯系將其進行轉換，經過探討，可將地形圖改化為水深圖，并經過實際案例的應用，獲得成功。

1 原理

將地形圖數據改化為水深圖，是應用設計水位直接進行圖上斷面高程改正，求得水深。傳統的水深圖形成，不僅需要設計水位，而且還要進行瞬時水位聯測，并采用線性內插法求算改正數，改正施測水深得到圖上水深。相比之下，直接利用地形圖數據改化為水深，僅需要設計水位數據，只要設計水位準確，其成果就能滿足精度要求。

采用這種方式所具備的條件是：

a.有完整的河床地形圖；

b.特定水位下全河段的比降資料；

c.可靠的水位站資料。

由此可見，關鍵環節是全河段設計水位推算在圖上應用，設計水位推算可由我單位技術人員自行推算，用水位站點校核方法進行合理化趨近，以滿足精度要求。

2 數據處理流程

（1）基礎數據推算。利用河流比降資料，結合區段內各航道參數，推算各段設計水位，為河床地形數據改化提供可靠依據。

（2）地形圖數據整理與編輯。在源圖上將數據進行合理抽稀，刪除河道外數據，滿足電子圖制作之用途。

（3）數據批量處理。將圖上整理編輯后的高程數據，應用Access數據庫軟件，進行批量處理，滿足高程數據改化為水深數據之要求。

（4）圖上斷面劃分。根據推算的設計水位，設計梯度改正區間，確定斷面改正數據，以保證水深改正精度。

（5）高程數據改化。按標示的斷面改正數據，對圖上高程數據進行改正，變為航道水深值。

（6）水深圖編輯。建立水深數字模型（DEM），生成并編輯等深線。

3 實際案例應用

根據我局規劃要求，生產松花江上游電子航道圖，需要水深平面圖資料，此河段只有河床地形圖數據，通過上述的方法將其進行改化，形成完整的水深平面圖，滿足生產電子航道圖的要求。

這是一項系統工作，按上述流程合理組織人力，自上游至下游方向，分塊工作。根據項目內容，人員組織如下：基礎數據推算2人；地形圖數據整理與編輯4人；數據批量處理2人；圖上斷面劃分2人；高程數據改化4人；水深圖編輯4人。

技術方法如下：

（1）推算設計水位

在232公里航段內，比降點34個，均位于航道主河道區，點平均間距6.8公里。設計水位推算采取比降內插入法，工作內容如下：

a.合理選取比降點。一是考慮比降數據所體現的河段水文特征，特別是考慮大頂子樞紐回水區及至以下區段；二是滿足水深圖的精度。

b.選擇水位參考站。基于高程系統和控制區段，參考站應用1995年施測的水文資料，分別選擇在區段上端和中下端。

c.設計水位檢查。本區段可作為設計水位檢查的原有參考數據只有兩個，分別位于松上80公里和137公里，受大頂子庫區和高程系統的影響，只有松上137公里設計水位數據可供使用。為保證推算結果科學，我們采取獨立推算、逐步趨近的方式。

（2）水深斷面劃分

水深斷面劃分直接影響水深的改化精度，按《水運工程測量規范》對水深改正要求，本項目水深斷面梯度小于5cm。同時，在分汊河段，為避免產生“回流”現象，采取有效措施，一是斷面垂直河流走勢；二是分汊河段的入口與出口水位，與主河道相應位置水位相一致，而不考慮分汊段的長度變化。

（3）數據改化

數據改化分設計兩個步驟，一是先借助EPSW全息軟件，按水深劃分的區間，采用“多邊形圈定范圍”的方法，分塊改化；二是將改化后的全部數據入庫，進行批量處理，生成水深數據。基礎數學改化模型為：

hm=Hd-Hm

hm-圖上水深；Hd-設計水位；Hm-地形圖數據

（4）水深圖編輯

采用專業繪圖軟件，編輯繪制水深圖，其主要內容為：

a.建立水深數字模型（DEM），生成并編輯等深線；

b.保留原地形圖的航道設施、跨河建筑物、過江電纜等，按要求進行標繪；

c.對非水域數據合理取舍。

本項目是首次利用前述原理進行生產并完成電子航道圖制作的，無需外業工作，人員投入較少，平行工作，各工序銜接密切。進一步優化環節內容和步驟，可作為今后數據處理的生產模式。

4 應用情況

本項目自2012年11月1日開始實施，2013年3月31日全部工作結束，歷時5個月。其中數據處理和地形補繪在哈爾濱完成，歷時三個半月，形成的水深平面圖滿足制作電子圖的需要，電子圖制作在大連完成，并經檢查和修改，歷時1個半月。

通過本項目工作，利用已有河床地形圖改化為水深圖，其原理可行，流程上趨于成熟，這為今后同類型工作起到了示范作用。由于引入設計水位，將河床地形圖與航道水深圖聯系起來，二者轉換過程是可逆的，即水深圖也可以改化為相應的地形圖，進一步優化這種模式，加密水位斷面數，縮小斷面間距，盡量減小的水位改正梯度值，可有效提高改化精度。這種方法可以推廣至航道測量數據處理多方面工作，適合較大規模淺灘整治工程測量數據處理，滿足航道養護與管理之需要。

參考文獻

[1]長江航道局.內河航道測量[M].人民交通出版社，1982.endprint