地理空間信息技術(shù)在河湖劃界中的應(yīng)用

關(guān)鍵詞：地理空間信息技術(shù)；河湖劃界；河湖管理；基準(zhǔn)線；管理范圍線中圖法分類號(hào)：TV212 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10. 15974/j. cnki. slsdkb.2025.05.004文章編號(hào)：1006-0081（2025）05-0022-05

0 引言

河湖及其水利工程管理與保護(hù)范圍的明確劃定，是推動(dòng)河湖和水利工程管理向標(biāo)準(zhǔn)化邁進(jìn)的關(guān)鍵步驟，也是水利部門依法行政的重要基礎(chǔ)。在深入研究《水利部關(guān)于開展河湖管理范圍和水利工程管理與保護(hù)范圍劃定工作的通知》（水建管[2014]285號(hào)）以及浙江省人民政府辦公廳《關(guān)于全面推行水利工程標(biāo)準(zhǔn)化管理的意見》（浙政辦發(fā)[2016]4號(hào)）等相關(guān)文件的基礎(chǔ)上，浙江省水利廳對(duì)全省水利工程的管理與保護(hù)界限劃定工作進(jìn)行了全面規(guī)劃，確保各類水利工程的管理和保護(hù)范圍得到清晰、準(zhǔn)確的界定。隨后，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，制定了詳細(xì)的技術(shù)路線和質(zhì)量要求，推動(dòng)劃界工作高效開展[1-5]

傳統(tǒng)的河湖劃界方法常面臨效率不高和精度不足的挑戰(zhàn)，難以滿足現(xiàn)代水利管理的高標(biāo)準(zhǔn)要求。地理空間信息技術(shù)飛速發(fā)展，尤其是機(jī)載雷達(dá)、全球定位系統(tǒng)GPS、無人船測(cè)深技術(shù)以及地理信息系統(tǒng)GIS的應(yīng)用，為河湖劃界工作帶來了新的技術(shù)手段和解決方案。這些先進(jìn)技術(shù)在數(shù)據(jù)采集與處理方面展現(xiàn)出了更高的精度和效率，促進(jìn)了河湖劃界工作質(zhì)量與效率的提升[6-9]。本研究對(duì)河道劃界工作要求進(jìn)行深人探討，以期達(dá)到科學(xué)、規(guī)范、高效的河道管理與保護(hù)目標(biāo)。

1 研究方法

1.1 基本原則

在遵循相關(guān)法律法規(guī)和技術(shù)規(guī)范的基礎(chǔ)上，構(gòu)建一個(gè)界限明確、權(quán)屬清晰、責(zé)任明確的河道管理和保護(hù)責(zé)任體系。本次河道劃界工作遵循以下基本原則： ① 保護(hù)優(yōu)先：以生態(tài)保護(hù)為核心，合理利用河岸線資源，確保在開發(fā)中加強(qiáng)保護(hù)。 ② 人水和諧：強(qiáng)調(diào)河道多功能性，保障防洪、供水、航運(yùn)等安全需求，同時(shí)維護(hù)水生生態(tài)，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。 ③ 綜合協(xié)調(diào)：平衡不同岸線功能區(qū)的管理?xiàng)l件，全面考慮各方需求，實(shí)現(xiàn)整體與局部的和諧。 ④ 因地制宜：對(duì)于保護(hù)與開發(fā)矛盾突出的河岸線，針對(duì)性制定規(guī)劃，明確近期和遠(yuǎn)期目標(biāo)，以適應(yīng)地方實(shí)際情況。

野外數(shù)據(jù)采集成果的質(zhì)量直接關(guān)系到數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。本研究嚴(yán)格遵循GB/T24356-2009《測(cè)繪成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收》的規(guī)范要求，對(duì)所有野外測(cè)繪成果進(jìn)行細(xì)致地檢查和復(fù)核，從而確保河道劃界測(cè)繪成果的精確性和可信度。

1. 2 劃界基準(zhǔn)

基準(zhǔn)線是用于確定河湖管理范圍線的參考線，一般分為以下3種情況： ① 建有堤防或有規(guī)劃堤防的河湖，堤防的背水坡腳線為其劃界基準(zhǔn)線，堤防背水坡腳線根據(jù)堤防竣工圖紙、規(guī)劃典型斷面圖以及參考堤防結(jié)構(gòu)斷面圖等相關(guān)資料確定。 ② 堤防既無背水坡腳線，又無規(guī)劃的，以堤防設(shè)計(jì)堤頂內(nèi)口線作為劃界基準(zhǔn)線。 ③ 無堤防的河湖，平原地區(qū)護(hù)岸迎水側(cè)頂部為其劃界基準(zhǔn)線。

1.3 技術(shù)路線

綜合運(yùn)用機(jī)載雷達(dá)、RTK以及無人船技術(shù)等地理空間信息技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)地理界限的精確測(cè)量與管理，提升劃界工作的效率與管理界限的精度。此外，借助地理信息系統(tǒng)GIS技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)劃界資料的長期存儲(chǔ)與高效管理，技術(shù)流程見圖1。

（1）基準(zhǔn)線確定：為了提升劃界工作的精確度，針對(duì)不同區(qū)域采取不同的基準(zhǔn)線測(cè)量方法。基準(zhǔn)線明確的區(qū)域采用RTK技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；山區(qū)性河道等不明確區(qū)域，通過計(jì)算其設(shè)計(jì)洪水位來確定。

（2）底圖制作：測(cè)繪1：2000比例尺的河道兩岸帶狀地形圖作為工作底圖。本次研究主要采用機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)進(jìn)行底圖測(cè)量，可提升數(shù)據(jù)采集的速度，縮短工期，同時(shí)提升測(cè)量結(jié)果的精度。

（3）管理范圍線繪制：基于已完成的帶狀地形圖，根據(jù)基準(zhǔn)線的具體位置，結(jié)合不同河道的劃界標(biāo)準(zhǔn)，繪制管理范圍線，并布置界樁點(diǎn)位。

（4）樁牌布置：基于ZJCORS的網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)，遵循《浙江省水利工程標(biāo)識(shí)牌標(biāo)準(zhǔn)》（浙水科［2016]13號(hào)）進(jìn)行埋設(shè)，確保界樁精準(zhǔn)控制水利工程邊界，合理布置告示牌。

（5）數(shù)據(jù)入庫：利用GIS技術(shù)，建設(shè)劃界數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)劃界調(diào)查數(shù)據(jù)的編輯處理、屬性錄人和成果管理及劃界成果數(shù)據(jù)的長期儲(chǔ)存。

2 研究區(qū)概況

本研究以寧海縣為例，寧海縣位于浙江省寧波市，擁有眾多河流與湖泊，河湖劃界的科學(xué)管理不僅關(guān)乎水資源的合理分配與使用，更是水環(huán)境保護(hù)的關(guān)鍵[0]。寧海縣共有6種水域類別，分別為河道、湖泊、水庫、山塘、人工水道和其他水域，水域總面積約80km² ，水面率約 4% ，其中縣級(jí)以上河道1條，縣級(jí)河道10 條[]。本次劃界研究中涉及的河道已經(jīng)進(jìn)行規(guī)劃整治，整治情況見表1。寧海縣在河湖劃界工作中仍面臨技術(shù)更新滯后、管理措施不夠規(guī)范等問題，本次工作之前均未開展河湖劃界工作。因此，引入和應(yīng)用地理空間信息技術(shù)，可幫助提高寧海縣河湖劃界的效率、精度并提升管理效能。

3 實(shí)例應(yīng)用

3.1有堤防區(qū)域基準(zhǔn)線確定

平原河道以及山區(qū)有堤防區(qū)域經(jīng)過整治，可以明確識(shí)別基準(zhǔn)線的位置，利用基于ZJCORS網(wǎng)絡(luò)的RTK技術(shù)直接進(jìn)行外業(yè)數(shù)據(jù)采集。基準(zhǔn)線精度需滿足對(duì)應(yīng)比例尺地形圖測(cè)繪的要求[12]。參考GB 50026－2020《工程測(cè)量規(guī)范》和TD/T1001-2012《地籍測(cè)量規(guī)范》，基準(zhǔn)線處于硬質(zhì)界面時(shí)，測(cè)點(diǎn)中誤差不大于 ±5 cm，限差不大于 ±10cm ；基準(zhǔn)線處于軟質(zhì)界面時(shí)，測(cè)點(diǎn)中誤差不大于 ±30cm ，限差不大于 ±60cm 。

參照SL197-2013《水利水電工程測(cè)量規(guī)范》測(cè)量要求，按照“地形點(diǎn)的密度以反映地形變化”的原則，結(jié)合實(shí)際情況并實(shí)地測(cè)量基準(zhǔn)線界址點(diǎn)時(shí)，區(qū)分為一般區(qū)域和重點(diǎn)區(qū)域，一般區(qū)域是指植被覆蓋比較密、交通不便且管理范圍線附近權(quán)屬單一、管理矛盾較少的區(qū)域;重點(diǎn)區(qū)域是指居民區(qū)、農(nóng)用地交接區(qū)、道路交叉區(qū)域、壩體、溢洪道區(qū)域等管理范圍線附近權(quán)屬復(fù)雜、容易產(chǎn)生管理矛盾的區(qū)域。一般區(qū)域?qū)崪y(cè)界址點(diǎn)間距放寬至 100～300m ，重點(diǎn)區(qū)域?qū)崪y(cè)界址點(diǎn)間距不大于 50m 。

采用基于ZJCORS的網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)進(jìn)行基準(zhǔn)線實(shí)地測(cè)量。為保證在精度測(cè)量之前對(duì)已有控制點(diǎn)進(jìn)行校核，校核次數(shù)不少于10次，并進(jìn)行評(píng)定，評(píng)定公式如下：

式中： M 為成果中誤差； n 為檢測(cè)點(diǎn)總數(shù)； δ_i 為較差，RTK精度檢測(cè)結(jié)果見表2，后坑里指位于寧海縣境內(nèi)高等級(jí)平高控制處。

從表2可知，基于ZJCORS的網(wǎng)絡(luò)RTK平面以及高程精度均在 5cm 內(nèi)，滿足基準(zhǔn)線測(cè)量要求。將外業(yè)采集的地理空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)導(dǎo)人CASS軟件平臺(tái)，根據(jù)坐標(biāo)數(shù)據(jù)在數(shù)字圖面上精確繪制點(diǎn)位。通過線段繪制功能，按照既定順序?qū)Ⅻc(diǎn)位連接，形成劃界基準(zhǔn)線。

3.2無堤防區(qū)域基準(zhǔn)線確定

山區(qū)河道因地形地貌的復(fù)雜性，部分區(qū)域尚未進(jìn)行整治，較少有明顯的堤防工程，其基準(zhǔn)線無法直接外業(yè)辨認(rèn)與測(cè)量，因此采用特征斷面來計(jì)算該區(qū)域的設(shè)計(jì)洪水位。

（1）斷面布置。在進(jìn)行河道測(cè)量時(shí)，應(yīng)基于洪水比降和坡度變化合理選擇斷面，確保水面坡度的一致性；在河道彎曲處保持?jǐn)嗝嫘螒B(tài)的連續(xù)性；在流量變化點(diǎn)如分支或匯合口選擇斷面，捕捉流量變化；考慮橋梁等建筑物對(duì)水流的影響，合理確定行水范圍[13]]

（2）斷面測(cè)量。在進(jìn)行河岸區(qū)域的測(cè)量時(shí)，可以直接采用基于ZJCORS的網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)進(jìn)行測(cè)量。水下區(qū)域可利用無人船搭載的測(cè)量設(shè)備來施測(cè)。利用

RTK技術(shù)捕捉無人船接收器天線的三維坐標(biāo)。無人船搭載的測(cè)深儀可發(fā)射超聲波探測(cè)水底，并通過測(cè)量聲波往返時(shí)間來計(jì)算水深。結(jié)合無人船的參數(shù)和已知的天線及換能器的吃水深度，確定水底的精確高程數(shù)據(jù)[14]。按照正弦定理將河底高程數(shù)據(jù)投影到斷面線上，計(jì)算各點(diǎn)里程并繪制斷面圖（圖2）。

（3）設(shè)計(jì)洪水位計(jì)算的簡(jiǎn)化公式為

式中： H_design 為設(shè)計(jì)洪水位， m;H_base 是基準(zhǔn)水位或當(dāng)前水位， m;Q_design 是設(shè)計(jì)洪水流量， m³/s ，可以利用河道斷面資料進(jìn)行計(jì)算； v 是河道的平均流速，可以基于河道的幾何形狀和糙率計(jì)算。 ΔH_extre 是其他因素（如河道坡度、彎道效應(yīng)等）對(duì)水位的貢獻(xiàn)[15]，部分計(jì)算出的設(shè)計(jì)洪水位見表3。根據(jù)計(jì)算出來的設(shè)計(jì)洪水位數(shù)據(jù)在地形圖上按照相應(yīng)的高程信息勾繪出基準(zhǔn)線。

3.3 底圖制作

底圖的現(xiàn)勢(shì)性對(duì)于直觀呈現(xiàn)河道管理范圍內(nèi)的地理現(xiàn)狀至關(guān)重要，通過底圖可以直觀了解管理范圍線內(nèi)現(xiàn)狀地物的情況。底圖測(cè)量范圍為河道堤防管理范圍外 ?50m ，保證管理范圍線均包含在底圖范圍內(nèi)，采用基于機(jī)載雷達(dá)航測(cè)技術(shù)進(jìn)行地形圖測(cè)繪[16-17]。測(cè)量方法為飛機(jī)搭載機(jī)載雷達(dá)以及相機(jī)在空中進(jìn)行航測(cè)，飛機(jī)自帶導(dǎo)航定位系統(tǒng)，并結(jié)合地面控制點(diǎn)獲取POS信息。根據(jù)航空測(cè)量得到的雷達(dá)數(shù)據(jù)，經(jīng)過內(nèi)業(yè)整理后產(chǎn)出數(shù)字線劃圖（DLG），航測(cè)數(shù)據(jù)完成后需進(jìn)行精度檢測(cè)，可采用基于ZJCORS的網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)進(jìn)行校核，平面點(diǎn)位較差應(yīng)不大于圖上 0.1mm ，高程觀測(cè)較差不大于1/10等高距。本次基于機(jī)載雷達(dá)的地形圖測(cè)繪工作共計(jì)檢核252個(gè)點(diǎn)位，檢核方法見公式（1），具體檢核結(jié)果見表4。 1：2 000 地形圖中平面點(diǎn)位較差不大于 0.2m ，高程較差不大于 0.1m 由表中檢核數(shù)據(jù)可知，所用機(jī)載雷達(dá)測(cè)圖精度滿足限差要求。

3.4 管理范圍線確定

根據(jù)前文規(guī)定，確定重要河道（堤防）的管理以及保護(hù)范圍線的外擴(kuò)范圍，將航測(cè)得到的DLG作為底圖，對(duì)基準(zhǔn)線進(jìn)行相應(yīng)的外擴(kuò)，得到管理范圍線。寧海縣劃界工作主要依據(jù)2012年《浙江省河道管理?xiàng)l例》以及寧政辦發(fā)[2006]83號(hào)《轉(zhuǎn)發(fā)縣水利局等部門關(guān)于劃定全縣河道管理范圍規(guī)定的通知》進(jìn)行河道劃界工作，其具體標(biāo)準(zhǔn)為：白溪、青溪、中堡溪、鳧溪、顏公河、大溪的管理范圍為基準(zhǔn)線之間以及基準(zhǔn)線外延伸10m范圍地帶；茶院溪、西倉溪、汶溪、力洋溪的管理范圍為基準(zhǔn)線之間以及基準(zhǔn)線外延伸 7m 范圍地帶。車蠶港的管理范圍為基準(zhǔn)線之間以及基準(zhǔn)線外延伸 5m 范圍地帶。利用CASS軟件進(jìn)行外擴(kuò)得到相應(yīng)的管理范圍線，見圖3。

3.5 界樁（牌）埋設(shè)

界樁（牌）放樣同樣采用基于ZJCORS的網(wǎng)絡(luò)RTK進(jìn)行，其樣式見圖4。界樁（牌）能代表水利工程管理范圍邊界的基本走向。重要河道（堤防）的界樁（牌）應(yīng)埋設(shè)在管理范圍的邊界上，設(shè)置管理范圍界樁（牌），直線段 ?1 處/km，非直線段適當(dāng)加密；各拐點(diǎn)處1個(gè)。在人口密集或人流聚集地點(diǎn)岸段可增設(shè)告示牌，所有公告牌應(yīng)設(shè)置在管理范圍或保護(hù)范圍的醒目位置，其數(shù)量與相關(guān)部門協(xié)商后確定。

3.6 數(shù)據(jù)入庫

依據(jù)相關(guān)規(guī)范和劃界采用的數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)，利用GIS技術(shù)建設(shè)劃界數(shù)據(jù)庫，包括基礎(chǔ)地理信息、劃界等空間要素和非空間要素，并明確各類要素的分層方法、組織管理、圖層名稱、層要素、幾何特征、屬性表名及約束條件等，得到最終的劃界數(shù)據(jù)庫[18-19]（圖5）。這種方式能夠確保劃界成果數(shù)據(jù)的長期存儲(chǔ)與高效管理，從而為地理空間數(shù)據(jù)的持續(xù)維護(hù)和應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，提高數(shù)據(jù)管理的效率，增強(qiáng)了數(shù)據(jù)的可追溯性和可靠性，為后續(xù)的地理空間分析和決策支持提供數(shù)據(jù)支撐。

4結(jié)論

本研究將機(jī)載雷達(dá)、RTK、無人船和GIS等地理空間信息技術(shù)綜合應(yīng)用于浙江省寧波市寧海縣的河湖劃界工作中，實(shí)現(xiàn)了河道劃界效率和成果精確性的顯著提升。技術(shù)應(yīng)用不僅優(yōu)化了劃界流程，還為數(shù)據(jù)的長期保存、高效應(yīng)用以及河道精細(xì)化管理提供技術(shù)支撐。

本文針對(duì)不同河道特性定制基準(zhǔn)線確定策略，對(duì)于有堤與無堤河道，提出了差異化的基準(zhǔn)線確定方式，確定了有堤防區(qū)域測(cè)量的精度要求以及無堤防區(qū)域的基準(zhǔn)線計(jì)算方法，為未來水利工程劃界工作提供了參考。此次劃界工作區(qū)由于歷史原因，部分區(qū)域存在擬建或者已建建筑在河道管理范圍線內(nèi)的情況，給后續(xù)管理帶來難度，建議加強(qiáng)與相關(guān)部門的協(xié)調(diào)，爭(zhēng)取政策支持，盡快通過權(quán)屬確認(rèn)程序，妥善解決遺留的權(quán)屬爭(zhēng)議問題。

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（編輯：張爽）

Application of geo - spatial information technology in river and lake boundary demarcation

SUN Xiao'an"¹"，CHENYang2，WANGAn，LIYafei4

（1.NinghaiCountyWaterResourcesndHydropoerEngieringQualitySupersionStationingbo56o，China；.gi CountyToushipWateresocesSriceStatnNngbo356o，China；3.stuteofydraulicsamp;Estuary（Zhejiangsutef Marine Planning and Design，Hangzhou 3102O，China； 4. Zhejiang Colege of Construction，Hangzhou 311231，China）

Abstract：Inorderto improve the scientific，normativeand eficient management of river and lake demarcation，geospatial information technologies suchasairborneradar，RTK，unmanned shipand GIS were used todiscussthe work of riverdemarcation.The method to improve the engineringquality was put forward.The determination methods for the boundary demarcation baselineof different types of embankments had been clarified.The qualityrequirements for each stepof the demarcation work have been established.Additionall，a technical route for the demarcation work integrating multipledataacquisition methods hadbeen constructed.Through practical application example of Ninghai Countyof Ningbo City，the key steps such as baseline determination，base map production，management boundary line drawing， boundary stake seting，and dataentry were demonstrated.Theresults showedthat geographic information technology had significantlyimprovedtheaccuracyand work eficiencyof riverandlakedemarcation，providingatechnicalsupport for the refined management of rivers and lakes.

Key words：geo-spatial information technology；riverand lakedemarcation；riverand lakemanagement；baseline; management boundary line