□李曉亮

PDS2000和ARCGIS在大浪淀水庫測量數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用

□李曉亮

介紹應(yīng)用PDS2000軟件和ARCGIS軟件對大浪淀水庫進(jìn)行數(shù)據(jù)測量、生成模型、插補數(shù)據(jù)，最終實現(xiàn)自動計算水位面積庫容曲線的方法，對減少人工繁瑣輸入、提高庫容曲線精確度和數(shù)據(jù)處理自動化具有借鑒作用。

大浪淀水庫；PDS2000；ARCGIS；數(shù)據(jù)處理

大浪淀水庫位于滄州市南皮縣大浪淀鄉(xiāng)境內(nèi)，1997年建成，屬于大（Ⅱ）型水庫，總庫容1.003億m3，總投資2.8億元，水庫周圍堤壩總長16.8km，堤頂高程為14m，是滄州市重要的飲用水源。

2013年9月，河北省水文水資源勘測局對大浪淀水庫水下和岸上部分進(jìn)行了詳細(xì)的測量。岸上部分用不低于1:2000地形圖規(guī)范的要求進(jìn)行施測，使用儀器為中海達(dá)GNSS,工作模式為實時差分動態(tài)測量模式。水下部分分為兩個部分施測，水深超過2m部分采用Reson多波束測深系統(tǒng)進(jìn)行測量，水深低于2m部分采用中海達(dá)HD370單頻測深系統(tǒng)施測。

1.PDS2000數(shù)據(jù)處理

PDS2000是RENSON多波束測深系統(tǒng)自帶的應(yīng)用軟件包，它可以將初步測量數(shù)據(jù)進(jìn)行修正并建立網(wǎng)格GRID模型，并可進(jìn)行刪除、編輯、插補、計算等操作，模型數(shù)據(jù)還能以不同的格式導(dǎo)出，以便用于其他軟件進(jìn)行處理。

1.1 數(shù)據(jù)導(dǎo)入

打開PDS2000軟件之前首先將原始文件PDS（包括工程文件）從測量船電腦復(fù)制下來粘貼至數(shù)據(jù)處理電腦相同路徑下。在軟件的潮汐水位改正功能選項中輸入測量時的水位變化過程，軟件可自動根據(jù)水位變化將測量原始水深數(shù)據(jù)（x，y，d）轉(zhuǎn)換為高程數(shù)據(jù)（x，y，h），利用轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)建立單元大小為1m的GRID模型。

1.2 數(shù)據(jù)插補

測量時航線按南北方向布設(shè)，地形變化較大區(qū)域航線間距20m，平坦區(qū)域航線間隔50m，航線之間空白采用數(shù)據(jù)插補工具補全數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)插補工具有3種形式：矩形插補、圓形插補和沿航線插補，此次插補采用圓形插補方式。

1.3 數(shù)據(jù)導(dǎo)出

PDS2000可將GRID模型數(shù)據(jù)自定義單元大小進(jìn)行重新采樣生成新模型，單元大小決定了數(shù)據(jù)精度，該軟件可將模型數(shù)據(jù)進(jìn)行多種格式的導(dǎo)出，為了保證測量精度不被降低，此次導(dǎo)出單元大小為1m的ASCII碼文件。

2.ARCGIS 數(shù)據(jù)處理

ARCGIS又稱地理信息系統(tǒng)具有3大桌面組件：ARCMAP、ARCCATALOG和ARCTOOLBOX。ARCMAP是一個復(fù)雜的專業(yè)制圖和編輯系統(tǒng)，可以錄入數(shù)據(jù)、編輯數(shù)據(jù)，并可對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計算，由數(shù)據(jù)生成圖層，還能將多個圖層源數(shù)據(jù)鏈接并導(dǎo)出，提供多方法與地圖交互操作。

2.1 數(shù)據(jù)導(dǎo)入

打開ARCMAP選擇文件菜單里面的添加xy數(shù)據(jù)功能，將PDS2000導(dǎo)出的ASCII碼文件導(dǎo)入，添加數(shù)據(jù)窗口xyz字段要選擇ASCII文件里坐標(biāo)數(shù)據(jù)所對應(yīng)的列，坐標(biāo)系選取投影坐標(biāo)系中的高斯投影，中央子午線選擇當(dāng)?shù)氐慕?jīng)度，導(dǎo)入后數(shù)據(jù)以網(wǎng)格高程點顯示。

2.2 建立模型

利用ARCTOOLBOX中的3D擴(kuò)展模塊中的創(chuàng)建TIN選項，軟件會將所有高程點進(jìn)行分析計算并創(chuàng)建TIN模型。模型建立后進(jìn)行篩選數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換為柵格數(shù)據(jù)集，像素大小可自定義設(shè)置，此次設(shè)置為1m，柵格數(shù)據(jù)集的符號系統(tǒng)可將數(shù)據(jù)集不同高程以不同的顏色表示，制作為彩色效果圖。

2.3 水位庫容關(guān)系分析計算

Arctoolbox中的3D分析工具中，功能表面中的表面體積工具選項，可以實現(xiàn)對柵格數(shù)據(jù)集表面積和體積進(jìn)行分析計算。輸入柵格數(shù)據(jù)、參考平面及相應(yīng)水位即可計算出所對應(yīng)的表面積和庫容，并可保存在txt文件中。

2.4 利用ARCGIS模型構(gòu)建器來實現(xiàn)水位庫容關(guān)系的自動計算

模型構(gòu)建器是ARCGIS的一個應(yīng)用程序，他可以用來創(chuàng)建、編輯多個數(shù)據(jù)模型，并可以使各個數(shù)據(jù)之間進(jìn)行分析和計算。模型構(gòu)建器主要由工具、變量和連接符構(gòu)成。

將需要計算的水位輸入至模型計算器的表格當(dāng)中，第一列輸入序號，第二列輸入需要計算的水位值（此次水位間隔1cm）。插入迭代器行選擇工具，迭代器會有兩個計算結(jié)果，一個為選擇的值，另一個為迭代計算的最大次數(shù)。添加獲取字段值工具，該工具可將獲取的水位值通過表面體積工具計算出相應(yīng)的表面積和體積并保存在一個txt文件中，第一計算回合完畢。迭代器行選擇工具會從原始表中的第二列中讀取水位并計算水位相應(yīng)的表面積和體積，直到循環(huán)計算至原始表格中的最大列數(shù)為止并生成多個水位面積庫容關(guān)系的txt文件，利用極速txt文本合并器將所有txt文本合并至一個文件中，用excel打開，刪除無效列，只剩下水位-庫容兩列，從而得出水位庫容關(guān)系表。

3.結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，現(xiàn)代測繪已和傳統(tǒng)測繪大不相同。利用先進(jìn)的多波速測深技術(shù)可測量海量數(shù)據(jù)，通過PSD2000處理后可以獲得水庫精密模型。模型導(dǎo)入至ARCGIS后可以進(jìn)行地形分析、各種斷面圖、效果圖的制作，并可計算水位面積庫容關(guān)系。利用ARCGIS模型構(gòu)建器建立水位面積庫容自動計算模型，依托此模型，可實現(xiàn)水位每cm變化的自動計算，這對減少人工繁瑣輸入、提高庫容曲線精確度和數(shù)據(jù)處理自動化發(fā)展均有重要意義?！?/p>

2017-03-13

李曉亮，男，漢族，邢臺水文水資源勘測局，工程師。