黄河干流四川段防洪治理工程测绘实践

昝 鹏 刘彦汐

（四川水利职业技术学院，四川 成都 611100）

0 引言

黄河流域是我国重要的生态屏障和经济带，在我国经济社会发展和生态安全方面具有十分重要的地位，保护黄河是事关中华民族伟大复兴和永续发展的千秋大计。目前，黄河流域生态保护和高质量发展已上升为重大国家战略。“加强生态环境保护”和“保护黄河长治久安”成为黄河流域生态保护和高质量发展的主要目标任务。

随着我国进入新发展阶段，黄河流域面临着新的形势与问题，黄河源区作为黄河重要的水源补给区，亟待加强保护，提升上游水源涵养生态功能。黄河流域生态保护和高质量发展的重大国家战略及相关规划都将该地区定位为水源涵养能力提升、生态保护和修复的重点区域。做好黄河干流四川段防洪工作，既是保障黄河源区重点河段防洪安全的需要，也是加强黄河上游水源涵养区生态环境保护，提升水源能力的基础，黄河干流四川段防洪治理迎来重大机遇。为了做好黄河干流四川段防洪工作，笔者等参与了黄河干流四川段防洪治理工程测绘工作，现对其总结。

1 黄河干流四川段概况

黄河干流四川段位于黄河上游河源地区，地处四川、甘肃、青海三省交界，紧邻青海省三江源国家级自然保护区，属于黄河源区，是黄河重要的水源涵养区。长期以来，该河段两岸均未安排治理工程，河道处于自然演变状态。沿岸地层上部为冲积砂壤土层或细砂层，下部为冲积砂砾石层，河岸多为临河陡坎，岸坡稳定性差，一旦洪水过后，沿线岸坡就会发生不同程度的坍塌，危及草场、湿地及道路、供电等基础设施的防洪安全。此外，河道摆动和河岸坍塌也易造成局部草场沙化，威胁湿地保护生态环境的稳定。黄河干流四川段是四川、甘肃两省的界河，在四川省境内流经阿坝藏族羌族自治州的阿坝县和若尔盖县，位于黄河右岸；左岸为甘肃省甘南藏族自治州玛曲县。由于玛曲县部分乡镇跨越黄河，因此黄河四川段被分成不连续的上、下游两段；上段为阿坝县段，下段为若尔盖县段。黄河干流四川段总长174.00km，其中上段从阿坝县求吉玛乡到玛曲县齐哈玛乡，河长25.20km；下段从玛曲县贾曲河口到若尔盖县黑河口，河长148.80km[1]。

2 工程测绘成果规格

（1）成果种类：平面、高程控制点成果表，1:2000地形图（含水下），E级[2]控制点。

（2）坐标系：2000国家大地坐标系。

（3）高程系统：1985国家基准高程。

（4）格式：1:2000地形图，数字线划图（河道水下地形）以AutoCAD2006版本的dwg格式；控制点成果表（doc格式）；采用500mm×500mm正方形标准分幅，采用图廓西南角坐标编号，x坐标在前，y坐标在后，坐标公里数取至0.1km[3]；基本等高距为2.0m[4],基本等高距不能充分显示地貌特征时应加测间曲线。

3 技术指标

3.1 地形图精度要求

地形图的测制采用中误差作为衡量精度的指标，最大误差不大于2倍中误差。地物点对于附近野外控制点的平面位置中误差、高程注记点及等高线相对于附近野外控制点高程中误差不应大于表1和表2的规定，特殊和困难地区可按照地形类别放宽0.5倍。

表1 地形图高程精度要求（单位：m）

表2 地形图平面精度要求（单位：m）

3.2 E级GPS网的精度要求

GPS布设遵循从整体到局部，梯次发展，逐级控制的原则。测区布设302个GPS点作为测区平面和高程控制基础起算点，基础起算点应布设在测区施测范围以外，以达到控制目的。302个GPS点连接四川省连续运行卫星定位服务系统提供的服务，进行GPS快速静态相对定位观测，然后进行数据解算，得到基础起算点。

基础起算点控制作业时，平面控制测量和高程控制测量一起进行。GPS接收机及主要技术精度要求应不低于表3～表5的规定。

表3 E级GPS网点接收机的选用

表4 E级GPS静态相对定位测量的基本技术要求

表5 E级GPS网主要技术精度要求

观测时应尽量量取仪器高2次（测前、测后）至毫米，并记录于观测手簿中，2次读数较差不大于3㎜，并将中数输入GPS接收机中。

3.3 水下地形测量精度要求

（1）图根点相对于邻近平面控制点的点位中误差不应大于图上0.1mm。

（2）高程控制测量精度不应低于四等水准测量要求。

（3）水下地形点的平面位置精度不应超过表6的规定，困难地区可放宽0.5倍。深度测量中误差不应超过表7的规定。

表6 水下地形点平面位置精度

表7 深度测量中误差

3.4 其他规定

（1）各类要素接边应过渡自然，不得改变其形状和相关位置，地貌拼接不得产生变形。接边处的各要素应分类正确，保持其属性值一致。

（2）DLG数据必须进行接边处理，相邻图幅数字地形图数据接边以内图廓线为准进行相互拼接。接边内容包括数学精度、位置精度、属性内容和注记。一般情况下，本幅图负责东、北图廓边与相邻图幅图廓边的接边工作，当相邻的西、南图幅为已成图或已完成最终验收时，后期生产的图幅应与前期数据接边。完成接边处理的要素应协调合理，属性一致。

（3）图幅接边时地物平面位置和等高线接边较差一般不得大于表1和表2所列中误差的2倍，最大不应大于2.5倍。

4 工作方案的实施

4.1 地形图测绘

该项目地形图比例尺为1:2000，根据测区地形情况的拟定采用无人机航空摄影的方式完成地面数据采集。内业对原始影像和影像POS文件进行数据预处理。结合外业像控成果，进行空三加密，恢复立体，导入检查点检测模型定向精度，立体测图，质量检查，成果输出。

4.1.1 航飞设计

根据测区地形以及成图比例尺的要求，拟定1:2000地形图地面分辨率不大于5cm，航向重叠80%、旁向重叠60%，具体航线设计应根据测区和任务范围进行规划，在包含测图范围的情况下航线数尽量少。

4.1.2 像片控制测量

像片控制测量是在实地测定用于空三加密或直接用于测图定向的像片控制点平面位置和高程的测量。像片控制主要采用RTK模式测量，平面坐标使用转换参数转换为工程坐标系；像控点精度满足图根点精度要求。

4.1.3 数据预处理

采集获取的原始数据有数码影像、影像POS文件、飞行航线数据，飞行记录文件等。需要对每个架次的相片数量和POS文件的记录内容对应核实，确认没有漏片、黑片，并编辑相片名与POS记录名一一对应。检查航摄影像是否色彩清晰均匀，反差适中，必要时对原始影像进行色彩调整，以确保影像清晰易于判读。当采集原始影像的坐标信息与成果坐标不一致，将影像POS文件中的坐标信息进行坐标转换，保持与成果坐标系一致。

4.1.4 空三加密

可采用光束法区域网平差模型进行平差解算，其理论是利用中心投影的共线条件方程，通过每个像点的坐标观测值，按照最小二乘原理平差，得到各加密点坐标。可以调整POS信息对平差计算的权重。新建工程后，准确地设置相机文件、导入经过预处理的影像数据和POS数据。建立内部金字塔影像之后，进行连接点的自动、半自动匹配。可以先人工量测像控点后，再进行连接点的匹配，匹配的准确性更高，手动编辑的工作量更少。检查空三成果满足技术设计和相关规范的要求后，可进行立体模型的创建。

4.1.5 创建立体模型

创建立体模型后，先进行精度检查后才可以进行立体测图。将检查点成果导入立体模型中，对照外业检查点，在立体模型下量测每个检查点的平面坐标和高程值，并与外业成果进行比对，检查其精度是否满足要求。

4.1.6 立体测图

立体测图可先采集地物、再绘制等高线、高程点。地物采集以定位为主，用适当的符号对地物进行判读和量测。对于水系要素、交通要素、管线及附属设施要素、植被与土质要素、地貌要素（等高线的采集、高程点的注记、其他地貌要素的表示）、图幅接边按既有规范和技术设计书的要求执行。

4.2 水下地形图测绘

水下地形测量采用智能无人测量船测量。无人船是一种通过遥控方式或者自主航行方式，借助精确卫星定位和自身传感按照预设任务在水面航行，同步开展水域测绘等活动的智能化水面机器人。无人船标配搭载高分辨率视频系统，用户可以在电脑端和手机端查看视频数据，还提供声光告警功能和实时语音通话功能；通过实时高清视频，可以判断船头情况进行实时视频避障，通过报警和通话极大提高了无人船的通行安全。

5 主要问题

5.1 交通闭塞路况差

河岸两段人迹罕至，无完善的交通设施；道路情况差，进、出场不便；左、右两岸绕路严重；车辆涉水行驶，易陷车；天气变化不定，道路泥泞不堪等都影响测绘作业的开展。

5.2 蓄电池失水频繁容量低

高海拔地区的低气压和低温对蓄电池都有影响。低气压导致蓄电池的安全阀容易开启，开启频繁就会导致失水，所以在高海拔地区使用，循环寿命可能因为失水而缩短；而低温虽然对蓄电池的寿命有好处，但是对电池的容量会有一定影响，比如零下20℃时电池的容量只有70%，所以低温会减少蓄电池的容量。

5.3 餐食不便、住宿差

该项目测绘工作时间长达5个多月，吃、住问题相当突出。大部分河段距离村镇和聚居点远，为避免在进、出场上花费太多时间，当设备电能充沛时就近居住在临近的民宿之中；当设备亟待充电时，则赶至临近的乡镇。民宿的住宿条件比较差，乡镇相对较好。午餐主要通过携带自热食品和干粮解决，早、晚餐则在住宿点解决。

5.4 支持理解不容易

作业过程中得到了沿线大多数牧民的支持和理解，如提供吃、住、饮等方面的便利，帮助解决陷车、引路等问题。对破坏的草饲料场等，按600元/次的补偿标准进行赔付。但仍然有少数牧民不认可赔付标准，不认同各级领导的解释和说明，给测绘工作造成了困难。

6 结束语

黄河干流四川段防洪治理工程测绘作业于2020年9月3日开始，历时5个多月，于2021年1月10日结束。全部外业工作由2组8人（不含向导及民工），采用了包括全站仪、GNSS接收机、无人机及配套航测相机、SDK无人船、笔记本电脑、越野车辆等设备，完成了岸上地形测量、水下地形测量及E级[2]GNSS控制测量等工作；期间损失2台无人机，报废越野车2辆。黄河干流四川段的测绘工作克服了交通闭塞路况差、蓄电池失水频繁容量低、餐食不便住宿差、支持理解不如意等问题，按时、按质完成了测绘工作，为黄河干流四川段防洪治理工程的开展提供了坚实的基础。为保护黄河上游水源涵养区、落实国家重大战略和规划、促进民族团结、巩固脱贫攻坚做出了坚实有力的保障和支持。