摘要：现代化测绘数据分析是现代化水利工程建设的一项基础技术工作，文章以探讨现代化的测绘数据分析技术在现代化水利工程学建设中的重要性和应用前景为主要出发点，详细阐述了无人机在水利工程中基础地理信息数据的获取，并就其中的DEM数据进行了水文数据分析，河网数据提取与流域的划分。
关键词：测绘；水利工程；基础地理信息
近几年，测绘水利工程科学技术的进步和发展极其迅速，以遥感、全球定位系统、理信息系统作为技术支撑，无人机低空遥感器探测系统、激光扫描系统、连续高速运行的参考站以及网络等极大地改变了水利工程中传统的测绘模式。在我国水利基础工程建设中，规划设计人员在现阶段所使用和需要的地形图已经逐渐演变为数字线划地图(DLG)、数字正射影像(DOM)、数字高程模型(DEM)和三维地形图等可视化的规划设计需求。而无人机作为当前小范围快速分析和获取这些水利基础工程设计数据的主要工具和技术手段逐渐被广泛引入水利工程中。结果表明质量和精度已满足生产需求。这些研究工作，对快速分析和获取的DLG、DOM和DEM等数据提供了重要的技术性依据和参考，而基于DLG和DEM的数字水文地形图分析则为当前水利基础工程的可视化和规划设计工作提供了更直观的技术底图，同样也有部分水利工程科技专家和工作人员对此技术进行了有益的实践，取得了一定的成果和认识。
1基础地理信息数据获取
无人机低空遥感系统的水利工程区域基础地理信息数据获取步骤如下（成果数据见图1）。
1.1像片控制测量。像片控制点的布设与航空摄影测量主要是地形图进行航空摄影成图测量内业规范的加密与地形图航空摄影测制的主要设计依据，同时像控点的布设也是直接影响地形图精度的一个主要影响测量因素。以《1:500、1:1000、1:2000地形图航空摄影测量外业规范》为主要设计依据,按照其中航向和区域网布点的外业要求分别进行了布设。像片控制点一般布设在航向及旁向六片或五片相互重叠的控制点范围内，布设的每一个像片控制点均可作为公用。像片控制点施测系统采用GPS(RTK)接收机，先期控制点采用CORS网络系统进行像控点位实测，后期在测区自主建立的GPS控制网(E级)的基础上，采用接收机动态所位的实测数据进行像片监控点位，确保了像片控制点的施测精度。CORS控制站实测数据测绘院进行解析计算，RTK接收动态位实测数据在现场由RTK自动进行测算。
1.2空三加密。空三加密摄影测量地图监控系统软件采用全方位数字化的空三编码加密专业摄影成像测量系统，该系统根据技术设计进行，由多名外业作业人员实时提供外业数据，根据少量的野外控制点，由内业技术人员进行控制点加密，求得加密点的平面位置和高程值的测量方法。
1.3地形图数据采集与编辑。立体模型测图是在全数字立体摄影测图工作站完成，立体模型定向采用空三自动图像恢复技术对模型进行测图，减少误差，提高精度。对地物、地貌两个要素的采集按地形编码分层的顺序进行，分类码执行A/GB/TL3989-92《国家基本比例尺地形图和编号》。工作站图形的编辑在CASS9.0软件平台上进行并完成，主要编辑如下：1）将工作站采集的数据转换成AUTOCAD数据(*.dwg)的图形文件；2）地形图层、颜色、线型及线宽等的分析和处理；3）等高点线矛盾的分析和处理；4）编辑等高线和地物之间关系及地物与地物之间关系；5）等高线的闭合、道路的末端封闭和地类界的闭合；6）编辑完成后作业员要进行图面自查工作，与临图的接边工作，注意接边处的处理细节；7）保持地物、地貌的性质和用地类别的一致性，并通过套合CAD软件进行丢漏检查。
1.4DEM生成。DEM数据采用专业软件生成，保证其精度和生成的DLG一致。其基本数据生成的作业方法和流程如下：1）专业软件收集并生成DLG的三维数据，转换成标准的DXF格式；2）通过利用相应的专业软件对数据进行内部插值并进行转换即可生成一个DEM；3）使用分幅裁剪功能对生成的DEM数据进行一个标准的分幅裁切，生成一个作为标准图幅*.GRD格式数据。
1.5DOM的制作。空三加密工作完成后，导入空三加密成果。根据像片的内外方位元素和DEM对已经数字化的整个影像进行分析和纠正所得到数字正射影像，将其镶嵌、调色、裁剪等步骤生成最终的数字正射影像图，即DOM。
2基于DEM进行河网提取与流域划分
沟壑分布和密度的定义是一种用来描述某个排水区域内的地表被大量水流切割后可能表现的破碎粗糙程度的一种定量数学表达，用一个单位区域面积内的水系总长度来表示。按照对沟壑密度的分析和定义可知，要确定一个排水区域的具体沟壑分布和密度首先需要准确地知道该区域的河网具体分布，而且在确定了河网的分布后，可以合理地划分出位于该区域内的各个排水流域。这些流域又可以称为公共排水区域，是指将流经其中的大量水流和其它物质从一个公共的出水口河网中排出，而形成的一个集中排水区域。通常的复杂情况是，一个地表区域的次级地表深层沟壑面积密度越大，可能表明该地表区域的深层地表越破碎。因此在一个地理区域之内，对当地水土的资源保持和对自然资源严重流失的防治研究，河网的资源提取就显得尤为重要。一个河网排水流域面积的合理确定，对于一个河网区域内的大型水库前期建设、淤地坝的前期建设、泥石流自然灾害的及时预防等基础工作都具有重要的技术指导性意义。基于累积量的DEM数据进行河网提取、流域划分是目前水文流向分析的基本方法和内容，其操作步骤主要是检查数据来源是否真实存在于洼地，如有洼地填充处理，进而自动做河网流向自动分析，得到给定流水的累积量，按照河段给定的时间和条件自动划分给定的河段、提取给定河流的网络和对给定的河流进行分级。利用给定的流水数据累积量自动捕捉汇流点，进而自动提取给定的流域，具体操作的过程可以直接参考流向分析相关的文献。需要特别注意的另一点是，被处于较高高程的区域流水围绕的填充洼地是进行较高高程水文数据分析的一大重要障碍，因此在确定较高高程水流的方向以前，必须先将周围的洼地进行填充。有些填充洼地可能是在DEM生成的过程中带来的水文数据错误，但另外一些却是表示了真实的较高高程地形，如采石场或岩洞等。通过用填充周围的洼地得到DEM。在经过这些填充洼地后的DEM，流水可以畅通无阻地一直流至较高高程区域内部地形的中心点和边缘。以山西省太原市某地区的DEM数据进行了该区河网与流域提取工作，获得的成果见图2。
3结束语
基础地理信息数据的获取主要是采用航空摄影测量技术。目前传统的航空摄影地形图测量主要是飞机航空摄影平台本身所携带的航摄仪对地面的摄影，对于水库等小区域的地形图测绘采用飞机一直认为应用经验不足，主要程度上是因为作业区域面积及经费限制原因所致。近几年遥感系统采用无人机低空摄影地形图的成功推出，弥补了大飞机在水库等小区域的地形图测绘中的不足，将航空摄影测量与遥感的技术应用范围进一步扩大。本文主要是针对航空摄影测量在水利工程地理建设中的实际应用情况给出了具体的技术分析和步骤，并对DEM数据进行河网提取与流域划分做了一些研究，并具体应用到实践中去，对航空摄影测量在水利工程建设中的先进化程度进行了有益的探索与研究。
作者:程玉红 单位:山西省测绘地理信息院