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[關鍵詞] 水利工程測量 水利水電建設 測繪產品 學科發展 報告

1 引言

工程測量是研究各類工程建設在規劃、設計、施工階段以及運行管理全過程、全方位測量工作的科學技術，是一門應用測量學科，是多專業測繪的綜合學科。水利工程測量是工程測量的重要分支。其主要工作內容，包括為滿足水利水電開發、水資源利用保護、流域綜合治理規劃、防汛減災、科研、水利工程建設等領域需求，提供與地理位置有關的各種綜合或專題信息。它是水利水電建設宏觀管理、資源調查開發、水環境保護、區域經濟規劃、土地利用開發等不可缺少的前期基礎性工作。正確認識我省水利工程測量發展現狀和存在的問題，研究和制定我省水利工程測量學科發展的對策和措施，對我省水資源綜合開發利用、防洪減災和水利工程建設具有十分重要的意義。

2 福建省水利工程測量發展現狀與存在的問題

2.1 水利工程測量歷史沿革

建國以來，水利工程測量作為建設現代化水利事業的一門重要基礎學科，通過廣大水利水電測繪工作者的共同努力，初步形成了一定規模的測繪專業隊伍和技術力量，為福建省水利水電開發、水資源利用保護、防汛減災以及改善生態環境等方面，做出了積極的貢獻。

在20世紀50～70年代，先后組建了福建省閩江流域測量隊、精密水準測量隊，晉江流域、九龍江流域、農田水利測量隊，1958年以后又相繼成立了福建省水利水電勘測設計院、福建省九龍江規劃隊、福建省水利規劃院以及各地市的測量隊。基礎測繪隊伍曾達到300人左右。主要工作是承擔閩江流域平面、高程網的建立和1/萬流域地形圖測量、負責全省各流域二、三等精密水準測量、“五江一溪”（閩江、晉江、九龍江、汀江、賽江、木蘭溪）及鰲江等流域的平面和高程控制和小比例尺地形圖（1：2.5萬、1：1萬、1：5千）的測量工作、負責晉江流域灌渠測量、九龍江流域規劃及灌渠測量、相繼完成了各大、中、小型水利水電工程的三、四等三角平面控制網測量、高程控制測量以及水利樞紐建筑物地形圖測量等。這期間，完成的水利水電工程測繪產品有：二等水準1925公里，三、四等水準10418公里，三、四等三角點4753點，五等三角點12576點，1:5千地形圖測量1578km2，1:1萬地形圖12046 km2，1:2.5萬地形圖422 km2。

進入80～90年代，面臨我國改革開放的大好形勢，科學技術在各個領域得到突飛猛進的發展，測繪的儀器設備和技術手段也在日新月異的變化。為適應社會經濟發展的要求，水利水電基礎測繪隊伍也在不斷地調整和改變，整合后的測繪隊伍更加精干和專業化。2000年以后，隨著測繪儀器設備不斷更新完善、測繪新技術的應用日臻成熟、各種數字化測圖軟件、系統管理軟件不斷推廣和引進，用現代測繪先進技術逐步對傳統測繪技術進行了更新，基本完成了對傳統測繪產品的現代化技術改造。

2.2 測繪人員隊伍及設備基本情況

“十五”期間，全省水利水電工程測繪專業隊伍約有15家，其中有2家分布在省級單位，有8家在地市級單位，其它縣級單位的有5家。具備甲級測繪資質的單位目前僅有1家；乙級測繪資質的單位有3家；丙、丁級測繪資質單位的約有11家。

全省水利各部門中，專門從事基礎測繪工作的專業人員約有140人，其中大學本科學歷有46人，占總人數的28.6％；大中專學歷有54人，占總人數的38.6％；具備初級以上職稱的專業技術人員有88人，占總人數的62.8％，其中教授級高級工程師1人，高級工程師12人，工程師43人。

據初步統計，目前全省水利系統已擁有多種精度和型號的全站儀61臺、GPS接收機32臺套、水準儀127臺、經緯儀92臺、測深儀7臺套以及計算機、對講機等辦公系統輔助設備。儀器設備投入總資產達1600多萬元。特別在“十五”期間省級設計勘測單位投入較多的財力，引進多種型號的GPS接收機，具有自動采集、觀測數據自動處理功能的各種型號全站儀、可施測高精度等級的水準儀，擁有較為先進水平的測量平差計算軟件和計算機數字化成圖軟件。這些高精尖設備的投入和使用，在“十五”水利水電建設中發揮了重要作用，取得較好的經濟和社會效益。

2.3 水利工程測量工作成效

建國以來全省的水利水電工程建設取得輝煌成就，特別是改革開放以后，進行了大規模的水利水電基礎設施建設，興建了大量的水利水電工程。截至2006年末，全省已建成大、中、小型水利工程56萬處，引水工程18.33萬處，水庫5.45萬座，總庫容135億m3，年總供水量191.57億m3，修建江海堤防5410km，圍墾灘涂造地128.58萬畝。此外，還修建各類大中小型水電站6000多座，裝機近1000萬kw。“九五”、“十五”期間，相繼完成了水利水電工程測量項目230多項，其中省重點工程的項目10項，完成的總產值約2800多萬元。在基礎測繪工作中，累計完成國家三、四等水準測量1627公里；布設三、四等平面控制網點2329點；完成了各等級的電磁波測距導線1020公里；累計完成了1:500～1:5000比例尺的專業地形圖833.4平方公里；施測各種斷面數千公里。這些測繪成果，在水利水電的規劃、設計、施工、工程建筑物的變形監測、工程運行管理和決策等方面發揮著極其重要的作用，為我省水利水電工程建設的順利實施，提供了有力的基礎保障。

目前，正在進行的水利工程測量有全省大中小流域綜合規劃、全省水資源及開發利用綜合規劃、全省中等以上城市防洪排澇規劃、莆田木蘭溪下游防洪整治工程、晉江下游防洪岸線整治工程、閩江下游北港南岸防洪排澇工程、閩江上游富屯溪、金溪、尤溪防洪工程、九龍江下游防洪工程、晉江市小流域整治工程、福州市內河整治工程、晉江、石獅、湄洲灣南岸供水二期工程等40多項水利工程；正在進行的水電工程測量有全省中小抽水蓄能電站規劃、全省風電廠選點規劃、仙游抽水蓄能電站、福鼎抽水蓄能電站、福州鼓嶺蓄能電站、福安上白石水電站等30多項水電工程。這些水利水電工程的測量普遍采用“3S”及數字測繪技術，高效、快速地為項目的勘察設計和建設提供數字化測繪產品。

在科技進步與創新、新技術推廣應用方面，水利工程測量取得的成績尤為突出，近年來在福建省水利水電勘測設計研究院和福建省水利規劃院兩個龍頭單位的帶領下，對GPS、RTK、數字成圖等先進設備與技術進行了廣泛深入的研究應用與推廣，并先后獲得了4項福建省科學進步三等獎、1項福建省水利廳科技進步一等獎、3項福建省科技進步二等獎、2項福建省水利廳科技進步三等獎、1項福建省優秀勘察設計三等獎。2006年至今，兩單位還成功申請承擔了2項水利部“948”引進國際先進技術項目，成功引進了瑞士安伯格TMS隧道測量系統關鍵技術與設備、美國NAVCOM全球雙頻單機高精度GPS差分系統。

2.4 存在的主要問題

綜觀我省水利工程測量系統的隊伍、儀器設備使用、技術發展水平、測繪成果管理狀況，以及水利行業各部門對基礎測繪的認知存在著差異，決定了水利基礎測繪建設和發展的艱巨性和復雜性。水利基礎測繪仍存在亟待解決的問題。

2.4.1 基礎測繪數據落后，成果現勢性不強

我省的水利水電測繪所使用的平面坐標系統大部分采用54北京坐標系統或以某地區為參心的近似54北京坐標系統或稱工程獨立坐標系統，與國家現行的80西安坐標系統不能接軌。同時我省早期布設的等級大地控制網已經使用了二三十年，網點數量不足，長期沒有復測，又在大規模基礎設施建設過程中受到嚴重破壞，可利用率低，已不能滿足當今社會發展之急需。

在高程系統方面，有多種高程系統（如羅零高程系統、石壟高程系統、馬肚底高程系統、1956年黃海高程系統、1985年國家高程基準等）長期并存，雖有換算系數，但其精度不一，資料陳舊，造成水利水電規劃、設計、監測等部門使用不便和混亂。

基礎測繪主要的產品成果體現在各種比例尺的地形圖上，隨著國民經濟飛速發展，流域內各種地理要素發生了很大的變化，現存的地形圖成果資料，大部分為傳統的白紙測圖資料，部分成果資料已失去使用價值。因此無論在內容和形式上，地形圖成果遠遠不能反映經濟和技術發展帶來的地物地貌變化，現勢性很差。

經過數十年的建設，我省水利水電已建成眾多包括水庫、水電站、水閘、堤防等大中型的水工建筑物。長期以來，我省水工建筑物的變形觀測工作主要是由工程的施工建設單位和運行管理單位施測的。由于觀測隊伍不穩定、儀器設備陳舊、手段落后、技術水平參差不齊、數據綜合分析處理不科學等原因，造成變形觀測成果質量低劣或安全性評價不合理。特別是建設于上世紀50～70年代的水庫，普遍未建立完整的大壩及庫區變形觀測系統，有的甚至從未進行過變形觀測，各水庫的其他地理數據也相當陳舊。這給現在正在進行的水庫除險加固工作和后續的運行調度管理工作帶來巨大困難，一旦發生險情將給水庫下游居民的生命和財產帶來巨大損失。

2.4.2 專業測繪人才匱乏

人才隊伍是保障工程測量成果質量的必要條件，更是進行高新技術推廣應用與科技創新的基礎。由于歷史原因，專門從事測繪的人才多為相關專業轉行從事測繪工作。近十幾年期間引進的專業測繪技術人才相對較少，能夠熟練應用、掌握現代測繪高新技術（如地理信息系統、遙感影像技術）的人才尤其稀缺。

2.4.3新技術應用滯后，科研投入不足

我省水利水電大多數測繪隊伍的基礎設施建設與其他行業的測繪隊伍相比較，仍處在較低的水平。發展不平衡現象十分突出，在大多數地縣級測繪部門，設備落后、手段陳舊，高精尖的儀器設備投入不足，在現代測繪技術軟件的配置上更顯得薄弱，大大影響了傳統測繪生產模式向現代化測繪技術更新改造的步伐，無法滿足現代化水利建設對測繪產品的要求。現階段為規劃設計提供的測繪產品大部分仍停留在目視解釋上，缺少計算機圖像處理系統和數字化裝備，水利水電系統尚未完全引進數字化測量系統，服務于水利水電建設的專題地理信息系統還沒有投入較多的力量進行研究開發。

2.4.4 行業管理機制尚未建立，服務體系不健全

目前，水利系統的測繪技術管理仍處于各自為政的局面。各部門在規劃設計各個階段的報告、圖件以及采用的基礎測繪資料未作評價、分析或審查，給水利水電建設帶來巨大隱患。同時，各測繪單位間缺少交流平臺，成果未能做到共享，造成重復測繪的浪費。

3 水利工程測量的發展目標和應用前景

3.1 發展目標

水利工程測量的發展目標是從傳統的測繪技術向數字化測繪技術轉化，從模擬測繪產品向4D產品轉化，從傳統的測繪產業向水利地理信息產業轉化。積極推廣和應用新技術，促進水利工程測量技術方法和手段的更新換代，充分利用GPS、GIS、RS和“3S”集成技術以及數字化測繪技術和先進的測繪儀器等高新技術。加大人才引進和培養力度，加強新技術的研究和推廣應用，不斷拓寬水利工程測量服務的新領域。逐步實行測量數據采集和處理的自動化、數字化、實時化和智能化；測量數據管理的科學化、標準化、信息化；測量數據傳播與應用的網絡化、多樣化、社會化。建立健全水利工程測量管理體制和投入機制，促進水利工程測量數字化、自動化、信息化體系的形成，提高水利工程測量的技術水平和服務水平，提升測繪對水利水電各部門需求的保障能力。

3.2 應用前景

在水利規劃設計和水利工程建設中的應用前景。我們可以充分利用GPS、GIS、RS和“3S”集成技術以及數字化測繪技術和先進的測繪儀器等高新技術，為水利水電工程規劃設計和建設更加快速、高效地提供三維可視化數字地形圖和水利綜合信息專題圖，從而使規劃、勘察設計的工作效率、科技含量和成果質量大幅提高。

在防災減災中的應用前景。防災減災歷來是福建水利的重大課題。為保障人民生命財產的安全和國民經濟可靠持續發展，“九五”期間，省委、省政府做出了建設具有福建特色的防災減災五大體系（即蓄水工程體系、江海堤防工程體系、江河洪水預警報體系、中尺度災害預警報體系、生物防御體系）的重大戰略部署。我們可以充分利用數字化測繪和“3S”集成等高新技術，通過逐步建立全省海堤防的水情、水庫調度等專題地理信息系統（GIS）和流域三維可視化系統，在江河洪水預警報體系、中尺度災害預警報體系、生物防御體系中發揮更大的作用。

在水環境和水土保持建設中的應用前景。隨著社會經濟的發展，水污染嚴重，因此保護水生態，實現可持續發展成為當務之急。在水環境和水土保持建設中，可以利用采集的三維數字地形圖數據，建立數字高程模型，進一步建立水資源、水環境、水生態、水土流失等專題地理信息系統（GIS），為水資源保護、規劃、建設和管理提供科技保障和服務。

4 水利工程測量發展的對策和措施

4.1 推進各大流域及區域測量基準體系建設

4.1.1 建立和完善主要江河流域、海岸、水庫群的高程控制系統

針對我省高程控制系統落后、成果現勢性不強的弱點，有必要在全省各主要大流域（特別是“五江一溪”和海岸線）有計劃、有步驟地布設與國家高程系統相匹配、以二、三等水準網為基礎的水利專用高程控制網。在此基礎上，以四等水準網方式，聯測已有的局部地區工程控制網，逐步完善各區域中小流域和水庫群的高程控制。

4.1.2 建立和完善主要江河流域平面控制系統

平面控制網是進行各項測量工作的基礎，具有控制全局的作用。未來期間，重點在“五江一溪”及主要江河流域內，根據水利水電防洪減災、規劃設計、工程建設的需要，按輕重緩急的工作原則，以流域或區域為范圍，有計劃地布設三等、四等GPS控制網點約400個。經整體平差后，形成覆蓋流域與現有國家坐標統一的水利水電專用控制網，更好地滿足各種比例尺基礎測繪和工程建設的需要。

4.1.3 建立和健全全省大中型水工建筑物的變形觀測體系

建筑物變形觀測是水利工程測量工作的重要組成部分。其目的是監測建筑物在施工或工程運營期間內的穩定性和安全性，研究其變形的原因和規律。經過數十年的建設，我省水利水電已建成諸多包括水庫、水電站、水閘、堤防等大中型的水工建筑物。今后，以確保水利水電建設工程施工期和運營期的安全可靠為目標，一是加強變形觀測工作的技術改造，逐步應用全能激光儀、自動垂直儀、電子測斜儀等光電儀器，引進和推廣近景攝影測量、電子精密水準測量、變形監測機器人、實時GPS測量等新技術的應用。二是提高觀測數據的分析處理能力，應用數理統計方法、回歸分析方法，發揮計算機的強大功能，研究和建立可靠的觀測數學模型，使得由單一變量統計分析發展到多變量動態的定性定量統計分析，對建筑物的安全提供更可靠的預測與預報。

4.2 加快測繪高新技術的開發和應用

4.2.1積極參與水利信息化建設

水利信息化是國家以信息化改造和提升傳統產業思路在水利行業的具體表現，是帶動水利現代化的重要措施之一。水利工程測量面臨較好的發展機遇，我們應抓住這個發展機遇，加速自身的技術結構、生產組織結構和產品結構的轉化。一是對已有的基礎測繪資料進行系統分析，充分利用國家、地方和行業內已有的成果資料，對計劃開展的基礎測繪項目和需要完善的基礎測繪工作做好數據的收集和采集工作；二是加速傳統水利水電測繪產業向地理信息產業的轉化，逐步形成一個能夠承擔全省水利水電地理信息采集、處理、維護、分發等任務的專業測繪隊伍和基礎信息中心；三是加快新技術開發和應用。鼓勵和支持地理信息系統的增值開發，研制不同種類、不同尺度、不同形式的數字測繪產品，不斷引進、開發和更新數據采集和管理的軟硬件設備。四是加強與測繪行業內及水利行業其他專業的合作，積極參與“數字福建”、“數字水利”建設，拓寬服務領域和范圍。五是建立測繪信息網絡共享、管理與交流平臺。

4.2.2 加強先進技術和設備的推廣及應用，鼓勵科技創新

加強先進技術和設備的推廣及應用的主要任務是：逐步更新升級現有設備的功能與技術，引進和推廣應用國內外先進的測繪裝備與技術。逐步在全行業推廣普及對高端全站儀、動靜態GPS、GPS連續參考站、數字水準儀、內外業一體化數據采集與處理、數字化成圖、衛星遙感影像、三維虛擬現實等先進設備與技術的應用。

加大科研力度、鼓勵自主創新。隨著各類先進軟硬件設備與技術手段的繼續引進，自主創新與獨立研發的方向將向測繪生產智能化、網絡化應用等高新技術領域延伸，水利水電工程測量可結合自身的專業特點和相關測量成果應用部門的獨特需求，積極開展數據采集與處理系統國產化研發，爭取在科研領域有新的突破。

4.2.3 注重人才培養

水利工程測量人才隊伍建設的主要任務包括：① 引進高素質、高層次的測繪人才；② 組織培訓和科技交流，提高測繪人才的學歷和職稱層次，形成以大專為基本、本科為主力、研究生為骨干的測繪人才隊伍；③ 培養一批測繪行業科技帶頭人和專家型人才，并為他們充分發揮作用創造條件；④ 做好注冊測繪師的認定、考核工作和測繪行業特有工種職業技能鑒定工作，造就高水平的水利工程測量隊伍。

4.2.4 推進水利水電測繪地理信息系統（GIS）的建設

地理信息系統（GIS）作為一種特殊的管理系統, 它以空間數據為基礎，可進行空間數據及屬性數據疊加分析，方便快速提取用戶關心的信息，通過地面模型自動生成功能及三維空間處理模塊，可實現虛擬三維現實的直觀演示和各種分析，為領導決策提供了一種方便快捷的信息平臺。目前，水利行業地理信息系統的建設主要側重于單方面如防汛、水土保持等的開發和應用。水利工程測量應充分發揮地理要素在三維可視化管理方面的應用價值，聯合全省甲、乙級水利工程測量隊伍的技術骨干，以各大流域水利信息綜合管理為研究課題，逐步建立和健全各類水利水電專題地理信息系統，逐步實現流域內與水相關的各類信息的統一管理，為綜合管理和科學決策提供技術支持。具體設想如下：

(1) 開發基于三維可視化的地理信息水資源管理系統。實現對流域歷史的水文、氣象、地理、地質、水質、水利工程、水處理工程等數據以圖形形式的可視化管理，通過對模擬設備的選擇查看其屬性信息，通過屬性查找對應的設備并定位，以利于科學決策和管理。

(2) 建立各大流域水利規劃管理信息系統。該系統的建立，可以實現滾動規劃和管理，如進行大型水庫淹沒區實物量估算、庫區移民安置環境容量調查、灌溉區實際灌溉面積和有效灌溉面積調查、水庫淤積測量、河道演變及現狀工程分布情況等，并利用水利CAD設計平臺大大提高設計方案的準確性和成圖效率，利用項目管理軟件加快項目施工進度和節約成本，提高工程的運行管理水平。

(3) 建立各大流域水資源水環境實時監控管理系統。該系統的建立可以實現對水資源動態監測、數據采集、實時傳輸、信息存儲管理和在線分析管理，根據已建立的水量、水質和水環境分析模型，以計算機通訊網絡技術為依據，以規范化、標準化的水資源綜合數據庫為基礎，以水資源供需平衡和優化調度模型為內核，實現對水資源的遠程控制和優化配置管理。

4.3 建立和健全水利水電工程測量行業管理體制

4.3.1建立水利水電工程測量行業管理機構

將水利水電工程測量納入水利規劃和管理的工作范疇。改革開放以來，雖然水利工程測量的測繪產品都已形成市場化，一方面給測繪行業帶來了無限的生機和發展機遇，但另一方面也造成了測繪產品在監督管理上的混亂和缺位局面。各自為政造成管理機制的削弱和部分測繪產品質量的降低；重復測繪則在經濟上造成浪費。因此，水利工程測量必須由水利主管部門進行統一的規劃協調與管理，可考慮由水利建設行政主管部門或采取掛靠的形式建立測管理中心，對全省的水利水電測繪（包括人員、制度、測繪基礎資料、儀器設備等）進行統一的監督管理，并結合各時期的工作重點，制定基礎測繪計劃，建立穩固的基礎測繪更新機制、明確更新周期和經費渠道，使水利水電基礎測繪能夠及時有效地服務于福建省水利水電的綜合開發治理。

4.3.2規范水利水電工程測量市場

水利水電工程測量有其行業的特殊性，如水利工程設施、水下地形、水工建筑物、大壩變形等測繪的精度要比常規的工程測量精度要求高，同時不同的水利工程所要求的測量精度也不盡一樣。因此，參與水利水電工程測量的隊伍必須在具有測繪行業主管部門頒發的測繪資質基礎上，充分理解行業的特點和水利工程要求，嚴格執行《水利水電工程測量規范》和《水利水電工程施工測量規范》，才能提供合格的測繪產品。對于事關國計民生的重大水利工程，應由測繪行業主管部門頒發的較高測繪資質的工程測量隊伍承擔。為此，建議由水利建設行政主管部門或新成立的水利水電工程測量行業管理機構來協調管理，以規范水利水電工程測量市場。

4.3.3 健全水利水電工程測量成果共享機制

我省水利水電行業的測繪生產與測繪成果資料的管理一直處于各個單位各自為政的狀態，未進行統一保管，時常造成珍貴測繪基礎資料的遺失，測繪成果資料的應用也未建立有效的相互溝通渠道，導致了大量的重復測量，造成測繪基礎資源與測繪生產力的嚴重浪費。健全水利水電測繪成果共建共享服務體系的主要工作包括：

（1）各省級及地縣級部門應盡快建立測繪成果的計算機管理體系，對已有的歷史資料進行收集整理，有條件的應建立專業的數據庫管理系統。

（2）開辟已有測繪成果資料應用的交流溝通渠道，建立測繪成果資料目錄的匯交管理體系，盡可能減少重復的測繪生產，提高測繪生產效率。

（3）建立水利水電測繪行業的專業網站，為測繪生產的信息傳遞、資料收集、成果分發提供有效的窗口與平臺。

參考文獻：

[1] 福建省“十一五”水利水電基礎測繪專項規劃. 2007.

[2] 新技術在工程建設中的應用研討交流會論文集. 2000.