数字化地形图在堤防工程灾后重建中的作用

摘要：分析了河道整治的措施及要求，指出了数字化地形图的意义，根据白龙江灾后重建河道的综合治理实践，探讨了数字化地形图在堤防工程定后重建中的应用。

关键词：堤防工程;河道治理;数字化地形图;治导线

中图分类号：TU761 文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2011）09-0209-03

收稿日期：2011-08-03

作者简介：丁建琴（1967―），女,甘肃榆中人,工程师,主要从事水利工程测量及绘制大比例尺数字地形图、河道治导线的剖绘工作。

1 引言

2008年5月12日汶川特大地震，2010年8月8日舟曲特大泥石流的发生,白龙江两岸河堤受损严重。在白龙江重要堤防工程勘测中,摒弃了传统人工成图作业方式,对河道进行了比例尺为1∶2000的地形图的绘制,大断面绘制、治导线的布设全面采用数字化成图技术。测绘数字化作业,大大缩短了成图周期。设计人员可直接在AutoCAD平台上进行设计,确保了成果质量,产生了良好的经济效益和社会效益。

白龙江是嘉陵江上游最大的一条支流,位于北纬32.5°～34.5°,东经102.5°～105.7°之间,流经甘肃省的迭部、舟曲、武都、文县。白龙江流域的河堤在汶川特大地震中受到不同程度的损坏。舟曲泥石流的发生使得河道内淤泥堆积,河床抬高,因此,修复、加固河堤,清除淤泥刻不容缓。

数字化地形图使数字技术赋予地形图更丰富的内涵,它是有关地形的空间信息组合,以计算机硬盘等为存贮介质,以图形文件的形式提交给设计人员。数字化测图是以传统的白纸测图原理为基础,以全站仪、计算机及设备为工具,采用数字库技术和图形处理方法,实现一套野外数据采集到内业制图的全过程的自动化测量制图系统,称为数字化测图系统。它的实质是解析测图,实现了将图形的模拟量（地面模型）转化为数字量,经计算机对数字量进行处理,得到内容丰富的电子地图。

2 数字化地形图应用的意义

河道整治主要是通过整治建筑物和其它措施,防止河道冲蚀、改道和淤积,使河流的外形、水流形态和演变过程都能满足防洪、航运、工农业用水等方面的要求。一般防治洪水的措施是,采用“上拦下排,两岸分滞”的工程体系。“上拦”就是在山地丘陵地区进行水土保持,拦截水土,有效地减少地面径流;在干、支流的中上游兴建水库拦蓄洪水,调节径流,控制下泄流量不超过下游河道的过流能力。上拦是一种防洪治水的治本措施,不仅有效地防治洪水,而且可以综合地开发利用水土资源。“下排”就是疏浚河道,修筑堤防,提高河道的泄洪能力,减轻洪水威胁。这是治标的办法,不是长治久安之道。但是,在上游拦蓄工程没有完全控制洪水之前,筑堤防洪仍是一种重要措施,而且要加强汛期的防护工作,确保安全。“两岸分滞”是在沿河两岸适当地点,修建分洪闸、引洪道、滞洪区等,将超过河道安全泄量的洪峰流量,经分洪闸、引洪道分流到该河道下游或其他水系,或者蓄于低洼地区（滞洪区）,以保证河道两岸保护区的安全。

河道治理一般说的就是“下排”,其目的是稳定河势,因害设防,整治河槽,归顺水流;任务是修固河堤,疏导洪水,防止泥石流冲刷,有效的保护河道两岸的村庄、农田、道路、通讯等。治导线的布置是河道治理的关键,合理的布置能达到控制主流、稳定河势、固定河槽基础的目的。传统的治导线布置是在野外实地进行勘测,设计人员根据测量成果在图纸上进行布置,这种测定的结果往往受实地地形条件的限制,达不到设计的要求,通常通过外业的反复测量,修改、调整测量资料,才能够达到设计的要求,费时、费力且效率低。随着CAD在设计领域的广泛应用,地形图的各种软件也被开发出来,数字化地形图也已经被广泛的应用到工程规划设计当中,堤防工程治导线的布置因此也变的更为直观,修改更为便利。

3 数字化地形图在堤防工程中的应用

在5・12汶川特大地震中,甘肃省文县的碧口镇受波及严重,特别是白龙江的河堤严重受损,为了河道两岸的村庄、学校、农田、道路、通讯以及人民群众的生命安全,根据白龙江灾后重建河道综合治理的总体规划,白龙江城区的疏浚整治由兰州市水电勘测规划。对受损现场的白龙江两岸绘制了1∶2 000的数字地形图,及时地把成图交到设计人员手中。利用数字地形图,设计人员也尽快地展开了工作,根据《堤防工程设计规范》的参数直接在数字地形图上进行了治导线的布置,然后进行修改、调整,直到符合设计要求为止,减少了外业测绘的时间与次数。测量人员根据设计布置的治导线,在数字地形图上布设治导线,然后根据绘图软件进行排桩、布设横段线,根据绘图软件弯道也可根据给出的角度、半径直接布设,布设完备后提取治导线的纵剖面数据,对不符合的数据依据地形图进行修改即可;利用提取的数据资料根据所需比例绘制纵剖面图。这样,既节省了外业的成本费用,也大大提高了工作效率。

同样，在堤防工程中往往需要河道大断面的测绘,大断面成图工作也异常艰巨,每公里需绘制25～50个大断面,白龙江第一阶段治理段为左岸,长度1.167 31km,根据河道地形条件布设了19条大断面,如果按照常规测量方法,要在实地通过全站仪或GPS按每20m一个里程桩测定,取得第一手资料后,回到室内计算得到成果,然后按照所需比例绘制横剖面图,而有了数字地形图以后可直接在图上布设大断面,再不需要外业的测绘,和治导线一样排桩、布横断线,在特殊地形要素处也可加桩,提取数据绘制横剖面图。这样减小了外业作业的劳动强度,同样也节省了成本费用,工期也大大缩短了。

布设完备后的数字图上有治导线的各种要素,还有大断面的各种要素,对于受到损毁的情况,在数字图上可直观的看出,哪些地方需要改建,哪些地方需要加固,一目了然。2010年8月8日舟曲县城背面的三眼峪、罗家峪出现特大山洪泥石流,泥石流有北向南横穿县城冲入白龙江,导致舟曲县城白龙江干流段河床抬高,河道严重淤积,水位急剧升高,使舟曲县人民群众的生命财产遭受了巨大损失。泥石流过后,河道的清淤工作也是一项浩大的工程,利用数字地形图的等高线或测绘地形图的数据文件可用方格网法计算出清淤土方量的多少,简化了传统的计算,为早日清除淤积争取了应有的时间。

4 结语

由于数字地形图越来越多地被应用到各个领域,数字图对绘图人员的要求也越来越高,既要有一定的专业知识,还要有相当的工作经验,特别对地形相对复杂的地区,还有山区的地形地貌要测量到位,不然会出现变形变样;同时还应时时注意点位点号相对应。数字化成图最大的缺点是不象白纸图那样直观容易发现错误,因此需要每个工作人员都必须细心,一定要有相当的敬业精神。

数字化测图技术在测绘业已经走过了从无到有以至多种方式并存的过程,在科技飞速发展的今天,传统意义的工程测量已发生了巨大的变革。新仪器、新技术的应用,使测量行业具有了更高的科技含量,质量和效率也不断的提高,同时对测绘人员综合素质的要求也越来越高,数字成图软件已被各个行业的运用,数字地形图在各个领域尤其是工程领域起到了举足轻重的作用。

科学在不断发展,技术在不断更新,特别是地理信息系统（GIS）的开发应用,更离不开数字化测绘技术。数字化成图技术为河道地形的绘制开辟了新的途径,它将替代常规成图作业,成为成图的一种新型技术手段。作为GIS的基石之一,地形图库或专题图库,均必须经过数字化测绘技术获取各种用途的GIS建立,使得数字化成图产品发挥更大作用,同时也给数字化技术带来更为广泛的发展空间和应用前景。

参考文献：

［1］ 水利部水利水电规划设计总院.（GB50286-98）堤防工程设计规范［S］.北京：中国计划出版社，1998.

［2］ 李青岳.工程测量学［M］.北京:测绘出版社,1995.

［3］ 国家技术监督局.（GB/T17160-1997）地形图数字化规范［S］.北京：中国标准出版社，1998.