淺析水利工程標準化劃界技術

吳承紅，王 慧，董正坤，張 坤

（1.浙江省河海測繪院，浙江 杭州 310008；2.浙江省第二測繪院，浙江 杭州 310012）

水利工程標準化劃界是推行水利工程標準化管理的重要環(huán)節(jié)，通常是指在地形圖或影像圖等劃界底圖上，依據劃界任務、劃界精度、基準線、劃界范圍和管理實際，劃定水利工程的管理范圍和保護范圍，并埋設界樁、告示牌等樁牌的過程。其中，管理范圍一般指水利工程設施建設占地以及有關工程安全、生產、管理和觀測設施占地的總面積；保護范圍指管理范圍以外為確保水利工程安全和進行正常維護，以及水資源保護所必須的范圍[1]。

水利工程劃界是保護水利工程安全性、保障水利工程管理科學性的重要舉措，因此開展水利工程劃界對實現水利工程標準化管理具有重要意義。但由于水利工程分布范圍廣泛、實際管理需求復雜，劃界工作具有政策性強、情況復雜、工作量大等特點。為此，本文結合在浙江省內開展水利工程劃界的經驗，對劃界的流程、劃界依據、精度控制、外業(yè)及內業(yè)技術、成果及質量檢查等進行研究探討。

1 劃界基本流程

水利工程劃界工作重點在于保護水利工程自身安全和滿足水利工程實際管理需求，通過劃定管護范圍對水利工程進行“劃界限權”[2]。一般地，水利工程劃界的內業(yè)和外業(yè)工作量較大、工期較長，可概括為3個階段，即準備階段、實施階段和檢查驗收階段。水利工程劃界基本流程見圖1。

圖1 水利工程劃界基本流程圖

2 劃界依據

水利工程劃界符合“五水共治”和“標準強省”的總體要求[3]，是開展水利工程標準化管理的基礎工作。劃界依據是制定劃界標準的參考，為了確保劃界成果的科學合理，可以參照現行的相關政策性文件、法律法規(guī)和工程立項審批文件等為依據開展劃界實施工作。

2.1 政策文件依據

中央頒布的《水利部關于開展河湖管理范圍和水利工程管理與保護范圍劃定工作的通知（水建管〔2014〕285號）》和《水利部辦公廳關于印發(fā)＜河湖管理范圍和水利工程管理與保護范圍劃定工作實施方案編制大綱＞的通知（辦建管〔2015〕59號）》是對河流等自然生態(tài)空間進行統一確權登記的戰(zhàn)略性部署文件，是開展全局水利工程劃界的指導性文件，而浙江省發(fā)布的《關于全面推行水利工程標準化管理工作的意見（浙政辦發(fā)〔2016〕4號）》和《全面推行水利工程標準化管理實施方（2016 — 2020年）的通知（浙水利〔2016〕1號）》等政策文件，則是對水利工程標準化的總體要求、主要任務、工作內容和保障措施的詳細指導。

2.2 法律法規(guī)及技術性規(guī)范依據

水利工程劃界成果的有法可依、有據可查，對推進水利工程標準化管理具有重要意義。在劃界底圖制作、收集和基準線測量時，可以現行的相關測繪規(guī)范，如GB 50026 — 2007《工程測量規(guī)范》、SL 197 — 2013《水利水電工程測量規(guī)范》等作為依據對底圖和基準線進行質量控制。在實施管理范圍和保護范圍的劃定時，可將水利工程對應的法律法規(guī)作為依據，例如以《浙江省水利工程管理條例》作為水庫、水閘和堤防的劃界依據，以《浙江省海塘建設管理條例》作為海塘劃界依據。

2.3 其他依據

除了以相關政策性文件和法律法規(guī)作為劃界的依據，工程立項審批文件往往結合了水利工程的管理實際，也可作為劃界依據。另外，在實施劃界的過程中，還需結合水利工程的管理實際，考慮某些水利工程的景觀保護需求、規(guī)劃需求以及其他相關管理部門的管理意見。對于存在歷史劃界成果的，還需本著尊重歷史、考慮現實的原則進行劃界。

3 劃界精度控制

3.1 底圖精度控制

底圖是開展水利工程劃界工作的基礎，其精度直接影響劃界成果的準確性。建議劃界底圖采用2 ～ 3 a比例尺為1∶2 000及以上的地形圖或地面分辨率為0.2 m及以內的數字正射影像。

3.1.1 地形圖

可通過測繪地形圖或收集已有最新地形圖作為劃界底圖。在地形圖滿足劃界范圍的基礎上，按照地形圖測圖規(guī)范進行測繪，儀器檢校、控制測量、高程點密度等都應符合規(guī)范要求；對于收集的地形圖成果，需對其來源、坐標系、地物現勢性、控制點等進行檢查，必要時對地形圖進行坐標系轉換和修測。若無特殊比例尺要求，可根據水利工程規(guī)模選擇測圖比例尺，例如山塘、水文測站、水閘等范圍較小的水利工程可按1∶500地形圖測繪，水庫、堤防、海塘等范圍較大的水利工程可按1∶1 000或1∶2 000地形圖測繪。

3.1.2 數字正射影像

以數字正射影像（DOM）作為劃界底圖，其劃界成果與地形圖相比更加直觀。一般地，選擇分辨率0.2 m及以內的DOM作為劃界底圖，能夠滿足1∶2 000及以上地形圖測繪的要求[4]。在DOM生產過程中，應注意控制制作軟件、空三成果精度、DEM精度、像點坐標系統誤差和投影誤差等對成果精度的影響。在DOM底圖上進行水利工程劃界，管理范圍線或保護范圍線的準確性和精度難以驗證。為此，建議結合實測的基準線在0.2 m及以內分辨率的DOM底圖上進行劃界。

3.2 基準線精度控制

水利工程的管理范圍或保護范圍，是以基準線所包含的范圍或基準線按特定規(guī)則外擴得到的范圍，例如水庫庫區(qū)的基準線為庫區(qū)移民線或校核洪水位，海塘的基準線為迎水坡腳和背水坡腳、山塘的庫區(qū)劃界基準線為設計洪水位等。因此，基準線的精度直接影響管理范圍或保護范圍的精度。

基準線精度需滿足對應比例尺地形圖測繪的要求。參考GB 50026 — 2007《工程測量規(guī)范》和TD/T 1001 —2012《地籍測量規(guī)范》，對于1∶500比例尺劃界底圖，基準線可按圖上1 ～ 3 cm的間距測繪，1∶500以上比例尺劃界底圖，基準線可按圖上1 ～ 2 cm的間距測繪?；鶞示€也可根據實際需求，按特定精度測繪，但以保證基準線準確性和現勢性為前提。

3.3 界樁放樣精度控制

告示牌、工程簡介牌等需埋設在管理范圍或保護范圍之內，界樁需埋設在管理范圍線上。參考TD/T 1001 —2012《地籍測量規(guī)范》中一級界址點的要求，界樁放樣精度相對于臨近控制點點位誤差控制在±10 cm；對于采用洪水位進行界樁放樣，建議界樁高程誤差控制在±15 cm。

4 劃界外業(yè)及內業(yè)

4.1 劃界外業(yè)

劃界外業(yè)工作主要包括控制測量、底圖測繪或修測、基準線測量、樁牌放樣[5]。由于CORS系統的應用和普及，在劃界外業(yè)測量中優(yōu)先考慮應用基于CORS系統的網絡RTK技術。

（1）控制測量：基于CORS系統的網絡RTK技術能夠滿足GPS RTK一級精度[6-7]，且高程控制精度能夠滿足四等和五等精度[8]，但高程控制精度具有偶然性[9]。因此在劃界控制測量中，建議平面控制精度選擇GPS RTK一級精度，高程控制等級為五等。若需進行更高等級的控制測量時，可采用導線測量或GPS靜態(tài)測量進行平面控制測量，水準測量進行高程控制測量。

（2）底圖測繪或修測：地形圖優(yōu)先采用CORS進行測量或修測，并結合全站儀對房區(qū)、密林等CORS信號薄弱處進行補測。DOM的控制測量和航攝均需滿足相關規(guī)范技術要求。

（3）基準線測量：一般地，基準線測量需體現水利工程的真實邊界或走勢，可先在影像圖上預判，再進行野外測量。對于存在規(guī)劃成果的水利工程，還需要根據需求進一步結合規(guī)劃成果開展基準線測量。

（4）界樁放樣：按照精度要求和預設位置進行界樁放樣，但如果現場復核調整后的位置仍無法滿足界樁埋設條件，需對界樁的位置進行移位處理。界樁的現場埋設可采用“騎馬樁”埋設法，埋設結束后還需要對界樁頂部中心進行坐標回收，以檢查界樁放樣和埋設的精度是否滿足要求。

4.2 劃界內業(yè)

可采用CASS或ArcGIS等繪圖軟件開展水利工程劃界內業(yè)，根據劃界標準對基準線外擴獲得管理范圍線或保護范圍線，并對其進行必要的順滑和連接等處理，在管理范圍線上預設界樁，在管理范圍內預設告示牌、公告牌等，樁牌預設成果在通過現場復核調整后，進行劃界成果的標準分幅或者A3分幅出圖。

5 劃界內業(yè)成果及質量檢查

5.1 劃界成果

水利工程劃界成果分為中間成果和送審成果。中間成果指在完成送審成果之前所形成的劃界標準、劃界底圖和基準線成果。送審成果一般是指提交送審的劃界方案及圖集，其中劃界方案中主要包含水利工程概況、劃定依據及標準、劃界內容和劃界成果等；劃界圖集指附著界線成果的劃界底圖分幅圖集，地形圖或數字正射影像均可采用自由分幅或標準分幅，也可將地形圖及劃界成果疊加在影像圖上形成直觀的劃界成果。劃界成果除了整理文本和圖集成果資料，還應生成便于形成基礎數據庫的矢量格式成果，為建立完備的管理責任體系做好基礎工作。

5.2 成果質量檢查

5.2.1 中間成果質量檢查

劃界標準是指對水利工程劃界依據和劃界方法的匯總，劃界底圖范圍、基準線位置、管理范圍與保護范圍都是根據劃界標準確定的，可通過復查所依據的相關政策性文件、法律法規(guī)和歷史劃界成果，同時水利工程管理單位及相關部門交流意見，以保證劃界標準的準確性和科學性。

劃界底圖可根據GB/T 18316 — 2008《數字測繪成果質量檢查與驗收》進行“二級檢查一級驗收”質量檢查，根據劃界標準和基準線檢查底圖的圖面范圍是否足夠。同時，應檢查大壩樞紐區(qū)及管理房、海塘護塘河及沿塘水閘、山塘管理房及溢洪道、河道工程的岸線和堤線等與劃界標準相關的水利工程要素是否測繪完備。

劃界基準線在滿足水利工程劃界標準和測繪精度及間距要求的基礎上，也要檢查其是否符合邏輯關系。例如，水庫庫區(qū)的劃界基準線為校核洪水位或庫區(qū)移民線，則在沒有特殊情況下庫區(qū)的劃界基準線應在水位線之上；山塘庫區(qū)劃界基準線為設計洪水位，邏輯上不應和等高線相交等。

5.2.2 送審成果質量檢查

在劃界中間成果質量達標的基礎上，可通過成果編制單位自查和水利工程管理單位檢查對送審成果進行質量檢查。成果編制單位應對劃界方案的完整性和方案編排的規(guī)范性進行內部檢查，同時檢查劃界成果圖是否分幅合理、表達清晰。在編制單位自查結束后，可將成果提交給水利工程管理單位檢查，主要檢查劃界方案是否符合管理單位要求，管理線和保護線是否符合水利工程的管理實際，劃界成果是否存在歷史遺留問題等。

6 標準化劃界技術展望

6.1 智能化劃界

隨著現代技術的發(fā)展，智能劃界技術已在海域劃界中得到長足發(fā)展和實踐[10-11]。水利工程劃界可以借鑒海域智能劃界技術，通過智能化劃界減少劃界工作量，避免人為因素對劃界結果過多干涉。所謂水利工程智能化劃界是指采用測量新技術制作劃界底圖，并通過智能平臺進行水利工程劃界。在外業(yè)方面，可在成本合理的情況下，采用無人機測圖、影像全站儀和三維激光掃描等測量新技術進行底圖測量，減少外業(yè)測圖工作難度及工作量。在內業(yè)方面，可以通過建立計算機智能平臺，采用智能化制圖技術及劃界智能算法，對柵格數據或矢量數據的劃界底圖進行劃界，既減輕了工作人員的內業(yè)負擔，又減少了人為因素對劃界成果的影響。

6.2 劃界成果多樣化

劃界成果主要是服務水利工程標準化建設，目前其形式以紙質和電子的水利工程劃界方案及圖集為主，使得劃界成果專業(yè)性過強、受眾面有限。因此，劃界成果可根據成果使用者在成果的不同應用階段的不同需求，提供多樣化的劃界成果形式，例如具有劃界成果更新、規(guī)劃和地理分析等功能的輔助劃界成果，便于成果展示、宣傳和網絡共享的二維或多維的交互性多媒體資料等。劃界成果的多樣性，使劃界成果更好地服務于人民群眾和管理單位。

7 結 語

水利工程管理范圍與保護范圍的劃定，為水利工程落實管護范圍和推進管理規(guī)范化打好基礎，有利于提高水利工程標準化的管理水平。從思想層面和技術層面重視水利工程劃界工作，通過結合實際情況，深入研究劃界工作中出現的政策性及技術性難題，形成具有規(guī)范性、科學性和創(chuàng)新性的水利工程劃界技術體系，不僅有利于劃界工作的開展，也有利于水利工程標準化體系的完善。