多个GPS 定位平台在灌区小微水体调查中的协同应用

2020-04-02李金萍张明博郑祥荣

科学技术创新 2020年4期

鲁芳李勇李金萍张涛向鹏张明博李鑫郑祥荣

（1、三峡大学水利与环境学院，湖北宜昌443002 2、宜昌市东风渠灌区管理局，湖北宜昌443002 3、枝江市水利和湖泊局，湖北枝江443000）

“产业兴旺、生态宜居、乡风文明、治理有效、生活富裕”是党的十九大报告提出的实施乡村振兴战略的总要求。其中，生态宜居是实施乡村振兴战略的关键环节，以优美宜人的环境带动乡村其他领域的进步与发展，实现农业农村现代化。然而，对于广大农村地区，尤其是现代化大型灌区，其对生态资源的管理方法和制度上有待加强和完善，例如灌区内的部分小微水体无人问津、疏于管理，加之“人进水退”、乱占乱排等，导致流通阻断、生物栖息地破坏等问题，已然成为水生态文明建设的“盲点”和“难点”，也是灌区现代化建设中面临的一个重要问题。要加强其管理，首先是要对灌区内的小微水体进行普查统计。

在当今快速发展的社会，如何实现繁重工作的简化，是我们努力的方向。结合东风渠灌区及枝江市小微水体环境普查工作的经验教训，本文提出了一种综合运用BIGEMAP 地图下载器、奥维互动地图、GPS 实时海拔、GPS 工具箱等多个GPS 定位平台及应用工具进行调查及数据处理的工作思路，降低野外劳动强度，提高工作效率，适用于大型灌区及交通不便、位置偏远的地区。

1 软件介绍

1.1 BIGEMAP 地图下载器

BIGEMAP 地图下载器是成都比格图数据处理有限公司所属品牌名称，比格图是中国专业化的数字地图解决方案提供商，包括数据处理、加偏、校准、离线地图部署等一系列功能，涉及几十个行业领域。在小微水体调查中，充分利用BIGEMAP 地图下载器的卫星遥感系统，在地图上标记绘制小微水体的地理位置，并导出其坐标，同时估算面积。

1.2 奥维互动地图

奥维互动地图浏览器是由北京元生华网公司开发的跨平台地图浏览器。该软件同时支持多种知名地图，并能详细的信息查询和全球语音导航；同时能进行位置分享和轨迹记录与分享，因此其精准度较高。在小微水体调查中，充分利用奥维互动地图的精准性，导入目标小微水体的坐标信息，实地导航。

1.3 GPS 实时海拔

GPS 实时海拔是一款实时海拔测量软件。该软件提供GPS实时海拔显示、当前坐标实时经度纬度以及含氧量显示、实时手机指南针功能，并能够通过水印相机将当前实时海拔、经纬度坐标、时间地点、温度等信息显示水印照片以便记录。在小微水体调查中，充分利用GPS 实时海拔实时信息直观表达的功能，拍水印照片快速记录经纬度、海拔等相关信息。

1.4 GPS 工具箱

GPS 工具箱一款以手机GPS 为基础的多功能位置服务软件集，包含多个实用工具，充分发挥手机的GPS 模块功能，包含线路追踪、测速、位置记录、面积测量等多种工具。在小微水体调查中，直接利用GPS 工具箱中的面积测量，测量小微水体的面积。

2 流程

本文以湖北宜昌枝江市“清三河”项目的验收为例，综合使用BIGEMAP 地图下载器、奥维互动地图、GPS 实时海拔、GPS 工具箱等多款地图地理位置软件，同时利用Excel 强大的功能对数据进行提取、转换，将整个枝江市八个乡镇的小微水体进行普查和清理情况的验收。

图1 小微水体普查及验收工作流程

3 案例

3.1 项目概况

为了持续推进改善水环境质量，让乡村人居环境整洁优美、水清岸绿，湖北省宜昌市枝江市委市政府把“清三河”行动作为实施乡村振兴战略的一项重要内容，结合农村人居环境整治，在全市范围内实施“洁河流、清沟渠、整堰塘、绿岸线、截污源”五大举措。其中，整堰塘是指所有非专业养殖的堰塘、垱等公共水域。针对枝江市八个乡镇清理之后的情况，依据整治的标准，对小微水体整治结果进行复核验收，同时对枝江市范围内面积50 平方米及以上的小微水体进行全面普查，开展水环境普查，共建水利大数据，助力乡村振兴。

3.2 标绘小微水体

通过BIGEMAP 地图下载器，在Google Earth 高清影像（无偏移）的地图上，选择行政区域中搜索湖北省宜昌市枝江，则在此区域会呈现整个枝江的边界线，但是该项目的研究项目具体到每个村的小微水体，在大地图上的最小范围只能搜索到乡镇，因此需要结合各个村界的小地图，实现图层的叠加，再进行小微水体标记。

3.2.1 图层叠加

首先将村边界地图以DXF 的格式进行保存。然后通过BIGEMAP 地图下载器，打开上一步保存的DXF 格式的村边界图层，在添加过程中，村边界小地图是一个平面坐标，因此其坐标投影选择投影坐标系，这便导入了村边界小地图。但是两个图层可能存在一定的误差，还需要对图层进行校核以及套合配准，即选择控制点的开始点和结束点，使得两者重合，当然，选择的控制点越多，大地图和小地图吻合度越高。本项目选择二十个控制点的开始点和结束点，使得两者重合进行套合配准。

3.2.2 标记小微水体、计算面积

叠加后的图层能够很清楚地在Google Earth 高清影像（无偏移）的地图上显示出整个枝江市的各个村名及其边界线。该地图按其分辨率的大小可分1-20 级，级别越高，图像越大越清晰，本项目选择19 级别的分辨率，在地图上对小微水体进行标绘点。标绘后按照村批次导出数据。

在标绘小微水体点的同时，选择多边形选择，得到小微水体面积，一方面作为实地验收过程中确定小微水体位置的依据之一，因为在同一坐标下可能会出现多个小微水体，通过面积的大小，则可进行标记的小微水体与实地的一一对应，另一方面也为实地测量面积作参考。

3.3 实地验收

下列所述的实地验收环节是针对一个小微水体的调查步骤，循环此过程，则对下一个小微水体的进行调查。

3.3.1 实地导航

根据前期小微水体点的标绘的导出数据，能够确定每一个小微水体的地理位置坐标和面积，要去实地验收其清理情况，最重要的是要找准小微水体位置，因此需要精准度较高的导航软件。奥维互动地图相较而言，是较为方便的软件。为了提高工作效率，将小微水体位置坐标提前录入并做好标记，出发时直接选择标记点，利用奥维互动地图直接导航。

3.3.2 面积核实

在地图上标记计算的面积作为参考，通过使用GPS 工具箱中的面积测算，围绕整个小微水体环绕一周即可得到小微水体面积，BIGEMAP 地图下载器中估算的面积与实测面积两者结合，以达到双保险的目的。由于GPS 工具箱位置坐标精度依赖于手机本身的GPS 芯片性能和当前的环境，因此不建议使用GPS 工具箱来定位导航路线，但是测绘面积还是很方便的。

3.3.3 拍照记录

根据《枝江市2019 年“清三河”实施计划》要求，按照“水面无漂”、“岸边无乱”、“水中无淤”、“无黑臭水体”的衡量标准，记录小微水体的清理情况，同时利用GPS 实时海拔这一软件工具进行拍照，便可得到具有实时经纬度、时间、地点、温度等信息的水印照片，快速方便。