多個GPS 定位平臺在灌區小微水體調查中的協同應用

魯 芳 李 勇 李金萍 張 濤 向 鵬 張明博 李 鑫 鄭祥榮

（1、三峽大學水利與環境學院，湖北 宜昌443002 2、宜昌市東風渠灌區管理局，湖北 宜昌443002 3、枝江市水利和湖泊局，湖北 枝江443000）

“產業興旺、生態宜居、鄉風文明、治理有效、生活富裕”是黨的十九大報告提出的實施鄉村振興戰略的總要求。其中，生態宜居是實施鄉村振興戰略的關鍵環節，以優美宜人的環境帶動鄉村其他領域的進步與發展，實現農業農村現代化。然而，對于廣大農村地區，尤其是現代化大型灌區，其對生態資源的管理方法和制度上有待加強和完善，例如灌區內的部分小微水體無人問津、疏于管理，加之“人進水退”、亂占亂排等，導致流通阻斷、生物棲息地破壞等問題，已然成為水生態文明建設的“盲點”和“難點”，也是灌區現代化建設中面臨的一個重要問題。要加強其管理，首先是要對灌區內的小微水體進行普查統計。

在當今快速發展的社會，如何實現繁重工作的簡化，是我們努力的方向。結合東風渠灌區及枝江市小微水體環境普查工作的經驗教訓，本文提出了一種綜合運用BIGEMAP 地圖下載器、奧維互動地圖、GPS 實時海拔、GPS 工具箱等多個GPS 定位平臺及應用工具進行調查及數據處理的工作思路，降低野外勞動強度，提高工作效率，適用于大型灌區及交通不便、位置偏遠的地區。

1 軟件介紹

1.1 BIGEMAP 地圖下載器

BIGEMAP 地圖下載器是成都比格圖數據處理有限公司所屬品牌名稱，比格圖是中國專業化的數字地圖解決方案提供商，包括數據處理、加偏、校準、離線地圖部署等一系列功能，涉及幾十個行業領域。在小微水體調查中，充分利用BIGEMAP 地圖下載器的衛星遙感系統，在地圖上標記繪制小微水體的地理位置，并導出其坐標，同時估算面積。

1.2 奧維互動地圖

奧維互動地圖瀏覽器是由北京元生華網公司開發的跨平臺地圖瀏覽器。該軟件同時支持多種知名地圖，并能詳細的信息查詢和全球語音導航；同時能進行位置分享和軌跡記錄與分享，因此其精準度較高。在小微水體調查中，充分利用奧維互動地圖的精準性，導入目標小微水體的坐標信息，實地導航。

1.3 GPS 實時海拔

GPS 實時海拔是一款實時海拔測量軟件。該軟件提供GPS實時海拔顯示、當前坐標實時經度緯度以及含氧量顯示、實時手機指南針功能，并能夠通過水印相機將當前實時海拔、經緯度坐標、時間地點、溫度等信息顯示水印照片以便記錄。在小微水體調查中，充分利用GPS 實時海拔實時信息直觀表達的功能，拍水印照片快速記錄經緯度、海拔等相關信息。

1.4 GPS 工具箱

GPS 工具箱一款以手機GPS 為基礎的多功能位置服務軟件集，包含多個實用工具，充分發揮手機的GPS 模塊功能，包含線路追蹤、測速、位置記錄、面積測量等多種工具。在小微水體調查中，直接利用GPS 工具箱中的面積測量，測量小微水體的面積。

2 流程

本文以湖北宜昌枝江市“清三河”項目的驗收為例，綜合使用BIGEMAP 地圖下載器、奧維互動地圖、GPS 實時海拔、GPS 工具箱等多款地圖地理位置軟件，同時利用Excel 強大的功能對數據進行提取、轉換，將整個枝江市八個鄉鎮的小微水體進行普查和清理情況的驗收。

圖1 小微水體普查及驗收工作流程

3 案例

3.1 項目概況

為了持續推進改善水環境質量，讓鄉村人居環境整潔優美、水清岸綠，湖北省宜昌市枝江市委市政府把“清三河”行動作為實施鄉村振興戰略的一項重要內容，結合農村人居環境整治，在全市范圍內實施“潔河流、清溝渠、整堰塘、綠岸線、截污源”五大舉措。其中，整堰塘是指所有非專業養殖的堰塘、垱 等 公共水域。針對枝江市八個鄉鎮清理之后的情況，依據整治的標準，對小微水體整治結果進行復核驗收，同時對枝江市范圍內面積50 平方米及以上的小微水體進行全面普查，開展水環境普查，共建水利大數據，助力鄉村振興。

3.2 標繪小微水體

通過BIGEMAP 地圖下載器，在Google Earth 高清影像（無偏移）的地圖上，選擇行政區域中搜索湖北省宜昌市枝江，則在此區域會呈現整個枝江的邊界線，但是該項目的研究項目具體到每個村的小微水體，在大地圖上的最小范圍只能搜索到鄉鎮，因此需要結合各個村界的小地圖，實現圖層的疊加，再進行小微水體標記。

3.2.1 圖層疊加

首先將村邊界地圖以DXF 的格式進行保存。然后通過BIGEMAP 地圖下載器，打開上一步保存的DXF 格式的村邊界圖層，在添加過程中，村邊界小地圖是一個平面坐標，因此其坐標投影選擇投影坐標系，這便導入了村邊界小地圖。但是兩個圖層可能存在一定的誤差，還需要對圖層進行校核以及套合配準，即選擇控制點的開始點和結束點，使得兩者重合，當然，選擇的控制點越多，大地圖和小地圖吻合度越高。本項目選擇二十個控制點的開始點和結束點，使得兩者重合進行套合配準。

3.2.2 標記小微水體、計算面積

疊加后的圖層能夠很清楚地在Google Earth 高清影像（無偏移）的地圖上顯示出整個枝江市的各個村名及其邊界線。該地圖按其分辨率的大小可分1-20 級，級別越高，圖像越大越清晰，本項目選擇19 級別的分辨率，在地圖上對小微水體進行標繪點。標繪后按照村批次導出數據。

在標繪小微水體點的同時，選擇多邊形選擇，得到小微水體面積，一方面作為實地驗收過程中確定小微水體位置的依據之一，因為在同一坐標下可能會出現多個小微水體，通過面積的大小，則可進行標記的小微水體與實地的一一對應，另一方面也為實地測量面積作參考。

3.3 實地驗收

下列所述的實地驗收環節是針對一個小微水體的調查步驟，循環此過程，則對下一個小微水體的進行調查。

3.3.1 實地導航

根據前期小微水體點的標繪的導出數據，能夠確定每一個小微水體的地理位置坐標和面積，要去實地驗收其清理情況，最重要的是要找準小微水體位置，因此需要精準度較高的導航軟件。奧維互動地圖相較而言，是較為方便的軟件。為了提高工作效率，將小微水體位置坐標提前錄入并做好標記，出發時直接選擇標記點，利用奧維互動地圖直接導航。

3.3.2 面積核實

在地圖上標記計算的面積作為參考，通過使用GPS 工具箱中的面積測算，圍繞整個小微水體環繞一周即可得到小微水體面積，BIGEMAP 地圖下載器中估算的面積與實測面積兩者結合，以達到雙保險的目的。由于GPS 工具箱位置坐標精度依賴于手機本身的GPS 芯片性能和當前的環境，因此不建議使用GPS 工具箱來定位導航路線，但是測繪面積還是很方便的。

3.3.3 拍照記錄

根據《枝江市2019 年“清三河”實施計劃》要求，按照“水面無漂”、“岸邊無亂”、“水中無淤”、“無黑臭水體”的衡量標準，記錄小微水體的清理情況，同時利用GPS 實時海拔這一軟件工具進行拍照，便可得到具有實時經緯度、時間、地點、溫度等信息的水印照片，快速方便。

3.4 整理數據

3.4.1 導入經緯度坐標、地理位置

將在BIGEMAP 地圖下載器中標繪的小微水體的點的經緯度按村批次導出，在Excel 中打開，為了方便管理和統計，將每個小微水體以鄉鎮名稱加上村名的形式從001 開始依次按順序進行命名，利用Excel 表格中的自動填充選項，鼠標下拉即可獲得。

3.4.2 自動編號

為后期建立小微水體數據庫，方便日后管理查詢，將中文拼音首字母加編號的形式作為小微水體的編號，統一編號，建檔立卡，這將應用到Excel 中的宏，具體步驟如下：

a.執行“工具→宏→Visual Basic 編輯器”命令（或者直接按“Alt+F11”組合鍵），進入Visual Basic 編輯狀態；b.執行“插入→模塊”命令，插入一個新模塊。再雙擊插入的模塊，進入模塊代碼編輯狀態；c.將代碼輸入其中；

d.代碼輸入完成后，關閉Visual Basic 編輯窗口，返回Excel編輯狀態；e. 自定義函數，選中第一個中文名稱所在的單元格（例如H2），輸入公式："=getpy(H2)"。后續繼續使用Excel 自動填充選項，即可得到所有的中文拼音首字母的名稱編號（圖2）。

3.4.3 完善信息

將小微水體其他的信息，例如水域類型、清理情況等錄入完整。

結束語

圖2 由小微水體編號名稱得到的小微水體編號

綜合利用BIGEMAP 地圖下載器、奧維互動地圖、GPS 實時海拔、GPS 工具箱，以及Excel 強大的運算提取 數據功能，對水環境普查提供便利，雖然有多種衛星遙感數據處理的軟件，但充分利用它們各自的優勢，以得到更為準確的數據結果，并各自之間加以銜接利用，提高了軟件的利用效率。