航道测量中地形图改化水深图的方法探讨

郝芷依

摘 要：本项目在没有对原始水深数据处理的情况下，利用地表图与水深图的关系，通过对水文数据的推求和应用，在图面上将地形图改化为水深图。利用地形数据改化形成水深图，采用的技术方法合理，符合规范要求，节约人力物力。本项目的可参照性强，可在行业内推广应用。

关键词：改化；地形图；水深图；设计水位；断面；比降

引言

在航道测量中，根据设计单位的要求提供水下地形图或水深平面图，也有这样的情况发生，前期要求提供水下地形图，在后期会有应用同河段水深平面图的可能。遇到这样的情况，为避免人力、财力的浪费，亟待找到一种方法通过二者的联系将其进行转换，经过探讨，可将地形图改化为水深图，并经过实际案例的应用，获得成功。

1 原理

将地形图数据改化为水深图，是应用设计水位直接进行图上断面高程改正，求得水深。传统的水深图形成，不仅需要设计水位，而且还要进行瞬时水位联测，并采用线性内插法求算改正数，改正施测水深得到图上水深。相比之下，直接利用地形图数据改化为水深，仅需要设计水位数据，只要设计水位准确，其成果就能满足精度要求。

采用这种方式所具备的条件是：

a.有完整的河床地形图；

b.特定水位下全河段的比降资料；

c.可靠的水位站资料。

由此可见，关键环节是全河段设计水位推算在图上应用，设计水位推算可由我单位技术人员自行推算，用水位站点校核方法进行合理化趋近，以满足精度要求。

2 数据处理流程

（1）基础数据推算。利用河流比降资料，结合区段内各航道参数，推算各段设计水位，为河床地形数据改化提供可靠依据。

（2）地形图数据整理与编辑。在源图上将数据进行合理抽稀，删除河道外数据，满足电子图制作之用途。

（3）数据批量处理。将图上整理编辑后的高程数据，应用Access数据库软件，进行批量处理，满足高程数据改化为水深数据之要求。

（4）图上断面划分。根据推算的设计水位，设计梯度改正区间，确定断面改正数据，以保证水深改正精度。

（5）高程数据改化。按标示的断面改正数据，对图上高程数据进行改正，变为航道水深值。

（6）水深图编辑。建立水深数字模型（DEM），生成并编辑等深线。

3 实际案例应用

根据我局规划要求，生产松花江上游电子航道图，需要水深平面图资料，此河段只有河床地形图数据，通过上述的方法将其进行改化，形成完整的水深平面图，满足生产电子航道图的要求。

这是一项系统工作，按上述流程合理组织人力，自上游至下游方向，分块工作。根据项目内容，人員组织如下：基础数据推算2人；地形图数据整理与编辑4人；数据批量处理2人；图上断面划分2人；高程数据改化4人；水深图编辑4人。

技术方法如下：

（1）推算设计水位

在232公里航段内，比降点34个，均位于航道主河道区，点平均间距6.8公里。设计水位推算采取比降内插入法，工作内容如下：

a.合理选取比降点。一是考虑比降数据所体现的河段水文特征，特别是考虑大顶子枢纽回水区及至以下区段；二是满足水深图的精度。

b.选择水位参考站。基于高程系统和控制区段，参考站应用1995年施测的水文资料，分别选择在区段上端和中下端。

c.设计水位检查。本区段可作为设计水位检查的原有参考数据只有两个，分别位于松上80公里和137公里，受大顶子库区和高程系统的影响，只有松上137公里设计水位数据可供使用。为保证推算结果科学，我们采取独立推算、逐步趋近的方式。

（2）水深断面划分

水深断面划分直接影响水深的改化精度，按《水运工程测量规范》对水深改正要求，本项目水深断面梯度小于5cm。同时，在分汊河段，为避免产生“回流”现象，采取有效措施，一是断面垂直河流走势；二是分汊河段的入口与出口水位，与主河道相应位置水位相一致，而不考虑分汊段的长度变化。

（3）数据改化

数据改化分设计两个步骤，一是先借助EPSW全息软件，按水深划分的区间，采用“多边形圈定范围”的方法，分块改化；二是将改化后的全部数据入库，进行批量处理，生成水深数据。基础数学改化模型为：

hm=Hd-Hm

hm-图上水深；Hd-设计水位；Hm-地形图数据

（4）水深图编辑

采用专业绘图软件，编辑绘制水深图，其主要内容为：

a.建立水深数字模型（DEM），生成并编辑等深线；

b.保留原地形图的航道设施、跨河建筑物、过江电缆等，按要求进行标绘；

c.对非水域数据合理取舍。

本项目是首次利用前述原理进行生产并完成电子航道图制作的，无需外业工作，人员投入较少，平行工作，各工序衔接密切。进一步优化环节内容和步骤，可作为今后数据处理的生产模式。

4 应用情况

本项目自2012年11月1日开始实施，2013年3月31日全部工作结束，历时5个月。其中数据处理和地形补绘在哈尔滨完成，历时三个半月，形成的水深平面图满足制作电子图的需要，电子图制作在大连完成，并经检查和修改，历时1个半月。

通过本项目工作，利用已有河床地形图改化为水深图，其原理可行，流程上趋于成熟，这为今后同类型工作起到了示范作用。由于引入设计水位，将河床地形图与航道水深图联系起来，二者转换过程是可逆的，即水深图也可以改化为相应的地形图，进一步优化这种模式，加密水位断面数，缩小断面间距，尽量减小的水位改正梯度值，可有效提高改化精度。这种方法可以推广至航道测量数据处理多方面工作，适合较大规模浅滩整治工程测量数据处理，满足航道养护与管理之需要。

参考文献

[1]长江航道局.内河航道测量[M].人民交通出版社，1982.endprint