黃河干流四川段防洪治理工程測繪實踐

昝 鵬 劉彥汐

（四川水利職業(yè)技術(shù)學院，四川 成都 611100）

0 引言

黃河流域是我國重要的生態(tài)屏障和經(jīng)濟帶，在我國經(jīng)濟社會發(fā)展和生態(tài)安全方面具有十分重要的地位，保護黃河是事關(guān)中華民族偉大復興和永續(xù)發(fā)展的千秋大計。目前，黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展已上升為重大國家戰(zhàn)略。“加強生態(tài)環(huán)境保護”和“保護黃河長治久安”成為黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展的主要目標任務。

隨著我國進入新發(fā)展階段，黃河流域面臨著新的形勢與問題，黃河源區(qū)作為黃河重要的水源補給區(qū)，亟待加強保護，提升上游水源涵養(yǎng)生態(tài)功能。黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展的重大國家戰(zhàn)略及相關(guān)規(guī)劃都將該地區(qū)定位為水源涵養(yǎng)能力提升、生態(tài)保護和修復的重點區(qū)域。做好黃河干流四川段防洪工作，既是保障黃河源區(qū)重點河段防洪安全的需要，也是加強黃河上游水源涵養(yǎng)區(qū)生態(tài)環(huán)境保護，提升水源能力的基礎(chǔ)，黃河干流四川段防洪治理迎來重大機遇。為了做好黃河干流四川段防洪工作，筆者等參與了黃河干流四川段防洪治理工程測繪工作，現(xiàn)對其總結(jié)。

1 黃河干流四川段概況

黃河干流四川段位于黃河上游河源地區(qū)，地處四川、甘肅、青海三省交界，緊鄰青海省三江源國家級自然保護區(qū)，屬于黃河源區(qū)，是黃河重要的水源涵養(yǎng)區(qū)。長期以來，該河段兩岸均未安排治理工程，河道處于自然演變狀態(tài)。沿岸地層上部為沖積砂壤土層或細砂層，下部為沖積砂礫石層，河岸多為臨河陡坎，岸坡穩(wěn)定性差，一旦洪水過后，沿線岸坡就會發(fā)生不同程度的坍塌，危及草場、濕地及道路、供電等基礎(chǔ)設施的防洪安全。此外，河道擺動和河岸坍塌也易造成局部草場沙化，威脅濕地保護生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定。黃河干流四川段是四川、甘肅兩省的界河，在四川省境內(nèi)流經(jīng)阿壩藏族羌族自治州的阿壩縣和若爾蓋縣，位于黃河右岸；左岸為甘肅省甘南藏族自治州瑪曲縣。由于瑪曲縣部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)跨越黃河，因此黃河四川段被分成不連續(xù)的上、下游兩段；上段為阿壩縣段，下段為若爾蓋縣段。黃河干流四川段總長174.00km，其中上段從阿壩縣求吉瑪鄉(xiāng)到瑪曲縣齊哈瑪鄉(xiāng)，河長25.20km；下段從瑪曲縣賈曲河口到若爾蓋縣黑河口，河長148.80km[1]。

2 工程測繪成果規(guī)格

（1）成果種類：平面、高程控制點成果表，1:2000地形圖（含水下），E級[2]控制點。

（2）坐標系：2000國家大地坐標系。

（3）高程系統(tǒng)：1985國家基準高程。

（4）格式：1:2000地形圖，數(shù)字線劃圖（河道水下地形）以AutoCAD2006版本的dwg格式；控制點成果表（doc格式）；采用500mm×500mm正方形標準分幅，采用圖廓西南角坐標編號，x坐標在前，y坐標在后，坐標公里數(shù)取至0.1km[3]；基本等高距為2.0m[4],基本等高距不能充分顯示地貌特征時應加測間曲線。

3 技術(shù)指標

3.1 地形圖精度要求

地形圖的測制采用中誤差作為衡量精度的指標，最大誤差不大于2倍中誤差。地物點對于附近野外控制點的平面位置中誤差、高程注記點及等高線相對于附近野外控制點高程中誤差不應大于表1和表2的規(guī)定，特殊和困難地區(qū)可按照地形類別放寬0.5倍。

表1 地形圖高程精度要求（單位：m）

表2 地形圖平面精度要求（單位：m）

3.2 E級GPS網(wǎng)的精度要求

GPS布設遵循從整體到局部，梯次發(fā)展，逐級控制的原則。測區(qū)布設302個GPS點作為測區(qū)平面和高程控制基礎(chǔ)起算點，基礎(chǔ)起算點應布設在測區(qū)施測范圍以外，以達到控制目的。302個GPS點連接四川省連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務系統(tǒng)提供的服務，進行GPS快速靜態(tài)相對定位觀測，然后進行數(shù)據(jù)解算，得到基礎(chǔ)起算點。

基礎(chǔ)起算點控制作業(yè)時，平面控制測量和高程控制測量一起進行。GPS接收機及主要技術(shù)精度要求應不低于表3～表5的規(guī)定。

表3 E級GPS網(wǎng)點接收機的選用

表4 E級GPS靜態(tài)相對定位測量的基本技術(shù)要求

表5 E級GPS網(wǎng)主要技術(shù)精度要求

觀測時應盡量量取儀器高2次（測前、測后）至毫米，并記錄于觀測手簿中，2次讀數(shù)較差不大于3㎜，并將中數(shù)輸入GPS接收機中。

3.3 水下地形測量精度要求

（1）圖根點相對于鄰近平面控制點的點位中誤差不應大于圖上0.1mm。

（2）高程控制測量精度不應低于四等水準測量要求。

（3）水下地形點的平面位置精度不應超過表6的規(guī)定，困難地區(qū)可放寬0.5倍。深度測量中誤差不應超過表7的規(guī)定。

表6 水下地形點平面位置精度

表7 深度測量中誤差

3.4 其他規(guī)定

（1）各類要素接邊應過渡自然，不得改變其形狀和相關(guān)位置，地貌拼接不得產(chǎn)生變形。接邊處的各要素應分類正確，保持其屬性值一致。

（2）DLG數(shù)據(jù)必須進行接邊處理，相鄰圖幅數(shù)字地形圖數(shù)據(jù)接邊以內(nèi)圖廓線為準進行相互拼接。接邊內(nèi)容包括數(shù)學精度、位置精度、屬性內(nèi)容和注記。一般情況下，本幅圖負責東、北圖廓邊與相鄰圖幅圖廓邊的接邊工作，當相鄰的西、南圖幅為已成圖或已完成最終驗收時，后期生產(chǎn)的圖幅應與前期數(shù)據(jù)接邊。完成接邊處理的要素應協(xié)調(diào)合理，屬性一致。

（3）圖幅接邊時地物平面位置和等高線接邊較差一般不得大于表1和表2所列中誤差的2倍，最大不應大于2.5倍。

4 工作方案的實施

4.1 地形圖測繪

該項目地形圖比例尺為1:2000，根據(jù)測區(qū)地形情況的擬定采用無人機航空攝影的方式完成地面數(shù)據(jù)采集。內(nèi)業(yè)對原始影像和影像POS文件進行數(shù)據(jù)預處理。結(jié)合外業(yè)像控成果，進行空三加密，恢復立體，導入檢查點檢測模型定向精度，立體測圖，質(zhì)量檢查，成果輸出。

4.1.1 航飛設計

根據(jù)測區(qū)地形以及成圖比例尺的要求，擬定1:2000地形圖地面分辨率不大于5cm，航向重疊80%、旁向重疊60%，具體航線設計應根據(jù)測區(qū)和任務范圍進行規(guī)劃，在包含測圖范圍的情況下航線數(shù)盡量少。

4.1.2 像片控制測量

像片控制測量是在實地測定用于空三加密或直接用于測圖定向的像片控制點平面位置和高程的測量。像片控制主要采用RTK模式測量，平面坐標使用轉(zhuǎn)換參數(shù)轉(zhuǎn)換為工程坐標系；像控點精度滿足圖根點精度要求。

4.1.3 數(shù)據(jù)預處理

采集獲取的原始數(shù)據(jù)有數(shù)碼影像、影像POS文件、飛行航線數(shù)據(jù)，飛行記錄文件等。需要對每個架次的相片數(shù)量和POS文件的記錄內(nèi)容對應核實，確認沒有漏片、黑片，并編輯相片名與POS記錄名一一對應。檢查航攝影像是否色彩清晰均勻，反差適中，必要時對原始影像進行色彩調(diào)整，以確保影像清晰易于判讀。當采集原始影像的坐標信息與成果坐標不一致，將影像POS文件中的坐標信息進行坐標轉(zhuǎn)換，保持與成果坐標系一致。

4.1.4 空三加密

可采用光束法區(qū)域網(wǎng)平差模型進行平差解算，其理論是利用中心投影的共線條件方程，通過每個像點的坐標觀測值，按照最小二乘原理平差，得到各加密點坐標。可以調(diào)整POS信息對平差計算的權(quán)重。新建工程后，準確地設置相機文件、導入經(jīng)過預處理的影像數(shù)據(jù)和POS數(shù)據(jù)。建立內(nèi)部金字塔影像之后，進行連接點的自動、半自動匹配。可以先人工量測像控點后，再進行連接點的匹配，匹配的準確性更高，手動編輯的工作量更少。檢查空三成果滿足技術(shù)設計和相關(guān)規(guī)范的要求后，可進行立體模型的創(chuàng)建。

4.1.5 創(chuàng)建立體模型

創(chuàng)建立體模型后，先進行精度檢查后才可以進行立體測圖。將檢查點成果導入立體模型中，對照外業(yè)檢查點，在立體模型下量測每個檢查點的平面坐標和高程值，并與外業(yè)成果進行比對，檢查其精度是否滿足要求。

4.1.6 立體測圖

立體測圖可先采集地物、再繪制等高線、高程點。地物采集以定位為主，用適當?shù)姆枌Φ匚镞M行判讀和量測。對于水系要素、交通要素、管線及附屬設施要素、植被與土質(zhì)要素、地貌要素（等高線的采集、高程點的注記、其他地貌要素的表示）、圖幅接邊按既有規(guī)范和技術(shù)設計書的要求執(zhí)行。

4.2 水下地形圖測繪

水下地形測量采用智能無人測量船測量。無人船是一種通過遙控方式或者自主航行方式，借助精確衛(wèi)星定位和自身傳感按照預設任務在水面航行，同步開展水域測繪等活動的智能化水面機器人。無人船標配搭載高分辨率視頻系統(tǒng)，用戶可以在電腦端和手機端查看視頻數(shù)據(jù)，還提供聲光告警功能和實時語音通話功能；通過實時高清視頻，可以判斷船頭情況進行實時視頻避障，通過報警和通話極大提高了無人船的通行安全。

5 主要問題

5.1 交通閉塞路況差

河岸兩段人跡罕至，無完善的交通設施；道路情況差，進、出場不便；左、右兩岸繞路嚴重；車輛涉水行駛，易陷車；天氣變化不定，道路泥濘不堪等都影響測繪作業(yè)的開展。

5.2 蓄電池失水頻繁容量低

高海拔地區(qū)的低氣壓和低溫對蓄電池都有影響。低氣壓導致蓄電池的安全閥容易開啟，開啟頻繁就會導致失水，所以在高海拔地區(qū)使用，循環(huán)壽命可能因為失水而縮短；而低溫雖然對蓄電池的壽命有好處，但是對電池的容量會有一定影響，比如零下20℃時電池的容量只有70%，所以低溫會減少蓄電池的容量。

5.3 餐食不便、住宿差

該項目測繪工作時間長達5個多月，吃、住問題相當突出。大部分河段距離村鎮(zhèn)和聚居點遠，為避免在進、出場上花費太多時間，當設備電能充沛時就近居住在臨近的民宿之中；當設備亟待充電時，則趕至臨近的鄉(xiāng)鎮(zhèn)。民宿的住宿條件比較差，鄉(xiāng)鎮(zhèn)相對較好。午餐主要通過攜帶自熱食品和干糧解決，早、晚餐則在住宿點解決。

5.4 支持理解不容易

作業(yè)過程中得到了沿線大多數(shù)牧民的支持和理解，如提供吃、住、飲等方面的便利，幫助解決陷車、引路等問題。對破壞的草飼料場等，按600元/次的補償標準進行賠付。但仍然有少數(shù)牧民不認可賠付標準，不認同各級領(lǐng)導的解釋和說明，給測繪工作造成了困難。

6 結(jié)束語

黃河干流四川段防洪治理工程測繪作業(yè)于2020年9月3日開始，歷時5個多月，于2021年1月10日結(jié)束。全部外業(yè)工作由2組8人（不含向?qū)Ъ懊窆ぃ捎昧税ㄈ緝x、GNSS接收機、無人機及配套航測相機、SDK無人船、筆記本電腦、越野車輛等設備，完成了岸上地形測量、水下地形測量及E級[2]GNSS控制測量等工作；期間損失2臺無人機，報廢越野車2輛。黃河干流四川段的測繪工作克服了交通閉塞路況差、蓄電池失水頻繁容量低、餐食不便住宿差、支持理解不如意等問題，按時、按質(zhì)完成了測繪工作，為黃河干流四川段防洪治理工程的開展提供了堅實的基礎(chǔ)。為保護黃河上游水源涵養(yǎng)區(qū)、落實國家重大戰(zhàn)略和規(guī)劃、促進民族團結(jié)、鞏固脫貧攻堅做出了堅實有力的保障和支持。