中小河流划界中无人机航测技术的应用思考

李锋

【摘要】我国幅员辽阔，江河湖海众多，对于水域的管护是维持我国经济增长，社会可持续发展的重点。在河湖管护中，针对中小河流管理和保护范围的划界工作，是其中的基础性工作。而现今河道建设工程中，常用到的是1：1万的比例尺影像地图，与CAD图纸。这种常规的基础性资料无法对中小河流管理与保护边界进行精确识别，也就无法将划界工作落实到位，因此无人机航测技术应运而生，并在中小河流划界中发挥了至关重要的作用，未来发展前景值得期待。

【关键词】中小河流;划界;无人机航测技术;应用

我国河湖数量较多，且占地面积较大，因此河湖的管护工作就尤为重要。随着科学技术发展速度日渐提升，河湖管护工作的技术性也需要紧跟时代做出变革。这就需要立足于当前数据测量技术基础上，发展并推广更新的河流划界技术，也为无人机航测技术的应用提供了用武之地。

1、河湖划界勘测业务简述

河湖划界绝不只是单一的业务，在划界之前一定要对实际的管理范围加以确定，在测定的位置埋设界桩，用以明确边界。河道管理范围通常情况指在两岸岸堤之间的水域、沙洲等等，而湖泊的管理范围则是指护堤地和湖堤等等。中小河流的主要划界工作有，收集并管理河湖、水利工程管理范围比例尺，以及正射影像航拍图（精度为0.3米）。然后是以地形图当作底图，依靠高精度正摄像图的支持，管理范围围线，在预先指定位置上，设置好布界址点。接着是测量河湖岸线和断面，最后现场确立埋设界桩布设位置[1]。

目前河湖划界的工作还处在不断探索的阶段，也无法提供相当成熟的案例以供借鉴，因此这也在一定程度上，为河湖划界的工作带来了一定的困境。

2、无人机航测技术简述

无人机航测遥感技术，本质上是新型的航空遥感技术，是在卫星遥感之后发展起来的技术，也是对传统测量技术的补充。无人机航测技术的主要优势有，高效迅速、灵活机动、作业投入成本低、效果直观性强、适用范围广等等。前文说过，中小河流划界对于河湖管护具有非常重要的基础性作用，其工作关键就是识别堤脚、土埂脚等起算线，应用常规高分辨率卫星遥感影像图，往往无法有效识别。无人机可以通过超低空飞行的方式，对测量区的3D点云、立体像对和正射影像能力进行获取，这就在技术上为河道数字化管理提供了支持[2]。

3、无人机航测技术工程实施

3.1工程概况

本项目拟对福泉市皮陇河进行划界测量，测量范围如图1，河道长度累计里程约31km，海拔在850～1200米地貌类型以山地为主，丘陵次之，坝地较少，因此无人机航测技术测量在其中起到非常重要的作用。

主要測绘内容与要求： 测绘比例尺1∶2000;测绘范围： 保护范围线外扩50m，平均带宽220～300 m; 测绘重点： 堤防、岸线、县乡村权属界线、道路、桥梁、坑塘、闸坝、提水闸、排水闸等; 其他要求： 界桩及公告牌图上预布设，以及在堤防宽度变换处进行横断面测量。

3.2总体技术路线

选取福泉市皮陇河段为案例，总体技术路线方案过程如图3，首先调研试点河段的现场情况，对航测范围进行确定;然后进行航测外业以及布设像控的工作如图2;计算内业数据，获取福泉市皮陇河段dom、dem数据，比例为1比2000;根据划界依据，对该河段进行缓冲分析，得到相应边界，然后通过EPS 虚拟摄影测量系统进行大比例尺地形图立测采集与编辑，对护岸岸顶线、堤角线进行绘制，最后之作保护区专题图。

图2 规划航线及像控点布设   图3无人机航测内外业流程

3.3试点河段划界形式

根据《防洪标准》（GB50201-94），《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）以及贵州省地方标准《河道管理范围划界技术规程》（征求意见稿），皮陇河河段4至5级地方构筑物的护堤地宽度，通常为5至30米，保护范围通常紧邻护堤地边界之外，为50至100米距离。根据当地政府部门指导意见，皮陇河管理范围为堤脚构筑物外延5米处，保护范围为边界外延50米。基于河岸地物地貌的不同种类，河段划界主要有四种类型[3]。

（1）有堤防河段。有堤防的河道，管理范围是处在两岸堤防之间的沙洲、滩地、水域和护堤地。护堤地应当以河道等级为依据，选择河堤背水坡脚划定5米宽度。

（2）有护岸河段，其管理范围为有护岸、无堤防的河道，管理范围会延伸到坡式护岸岸顶的地方;其保护范围为相连地域划定50米的安全保护区。

（3）临近房屋河段，其管理范围为河岸（靠近房屋临河一侧），保护范围为相连地域划定50米安全保护区。

（4）有简易土埂河段，其管理范围为自土埂背水侧坡脚外延5米，保护范围同样为50米安全保护区，同河道管理范围相连。

4、无人机航测作业结果分析

4.1航测作业结果

皮陇河试点河段的测量区，海拔850～1200米，航拍范围对整个作业进行了覆盖，而且可以在一定程度上进行拓宽。原始照片有0.05米的地面分辨率，具有500米的相对航高，像片重叠度为航向超过百分之80，旁向超过百分之70[4]。

像控点的初选位置以室内设计书和像片条件为选取依据，制作出相应的电子影像，再由RTK技术完成测量像控点的工作。像控点数为47个，利用内业检查对野外选点错误情况和具有较大偏差的像控点进行了排除，排除过后剩下了46个像控点，分布于河道两侧。通过处理内业数据可得，最终的航测结果包含空三加密点云数据和1比2000比例尺正射影像图。确定起算线的工作为河道划界工作的核心，由空三加密点云数据构建而来的3D点云场景，更好识别并绘制了坡式护岸岸顶。

4.2航测精度检测

对全路线进行抽样检测。检测点密度： 平均1.1km检测2个点; 平面点位选择在硬化路面斑马线、河湖岸线或影像色差变换明显的特征地物角点处，高程点尽量选择在地势平坦处，如堤顶道路或桥梁几何中心位置，注意避开桥头或高差突然变换、DEM 容易拉花变形的位置; 测量方法： 采用 GPS RTK 两次测量，坐标与高程差值均小于 2 cm 时取平均值作为最终检测坐标成果。共检测平面特征点 65点，高程特征点65点（ 含平面特征点） 。