淮河流域基礎測繪發(fā)展與展望

（中水淮河規(guī)劃設計研究有限公司 合肥 230601）

基礎測繪是為經(jīng)濟建設、國防建設和社會發(fā)展提供地理信息的基礎性、公益性事業(yè)，是經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重要支撐，更是測繪地理信息事業(yè)的立業(yè)之基。自新中國成立以來，通過淮河流域高程系統(tǒng)統(tǒng)一、淮河干流地形圖測繪、淮河蓄滯洪區(qū)基礎信息測量、洪澤湖地形圖測量等一系列的基礎測繪項目，基本建立了全面覆蓋淮河流域的高程控制網(wǎng)；實現(xiàn)了骨干河流、主要蓄滯洪區(qū)及湖泊的D 級GNSS 控制網(wǎng)覆蓋；測繪了淮河干流、主要的蓄滯洪區(qū)、沂沭泗骨干河流以及洪澤湖、南四湖、駱馬湖等湖泊1︰10000 或1︰5000 基礎地形圖?；春恿饔蚧A測繪取得長足發(fā)展，技術能力顯著提升，信息資源結構和質量不斷完善，為淮河水利建設管理乃至國家經(jīng)濟發(fā)展提供了大量地理信息保障服務，價值得到充分彰顯。

1 統(tǒng)一高程系統(tǒng)，鑄就治淮水位之基

1950年，根據(jù)政務院的決定，成立了治淮委員會。當時，淮河流域既沒有系統(tǒng)的高程測量成果，也沒有準確的地形圖，嚴重影響了治淮工作的進一步開展。

1952—1954年，治淮委員會測量總隊采用“廢黃河零點高程系統(tǒng)”在淮河流域沿淮河干流及重要的支流共布設了19 條水準線路，8 條水準支線，共布設了1900 組水準標石，施測精度相當于目前國家的二等水準，初步建立了淮河流域的高程控制框架。在早期治淮工程建設及流域規(guī)劃方面發(fā)揮了巨大作用。

1988—1992年，淮河勘測規(guī)劃院根據(jù)淮河水利委員會的指示，對前期的水準控制網(wǎng)進行進一步改造完善，增補了7 條二等水準線路，加密布設了210 條附合三等水準路線及323 條三等水準支線，共布設標石4906 座，基本覆蓋了淮河流域的重要河流和湖泊，并將高程統(tǒng)一換算至1985 國家高程基準。在第二次治淮高潮中，該成果為治淮工程的勘測設計、施工建設和運行管理提供了精準、可靠、便捷的高程控制基準，為淮河流域各種比例尺地形圖的測制、水情測報、防洪除澇等工作提供了高程依據(jù)，作用巨大，經(jīng)濟和社會效益明顯。

2010—2015年，中水淮河規(guī)劃設計研究有限公司（以下簡稱中水淮河公司）根據(jù)淮河水利委員會的指示，組織開展了淮河流域高程系統(tǒng)統(tǒng)一工作，將山東半島納入淮河流域高程控制網(wǎng)，進行統(tǒng)一的觀測、平差。該項目完成淮河流域的一、二、三等水準標石進行了普查，對原有破壞的標石進行了增補和完善，共新建普通水準標石3632 座，恢復原有標石2258 座，聯(lián)測水利工程基點411 處，共觀測二等水準線路約1129km，三等水準線路約21166km。本次項目任務在完成和恢復淮河流域高程控制框架的基礎上，還計算并分析了淮河流域曾使用過的“廢黃河高程系統(tǒng)”“1956年黃海高程系統(tǒng)”與現(xiàn)行的“1985 國家高程基準”之間的換算關系，為淮河流域歷史資料的換算使用提供了重要的技術依據(jù)。

該項目在實施過程中，采用多種當時國內(nèi)先進的測繪新儀器、新技術、新方法，第一次在大范圍的水準網(wǎng)觀測中使用電子水準儀，研究了“基于似大地水準面模型區(qū)域擬合水準測量技術”“自動化水準觀測加密記錄及處理”等技術，研究建立了流域高程換算模型，解決了一系列工程難題，并大大提高了工作效率，先后獲得“安徽省優(yōu)秀工程勘察設計行業(yè)一等獎”“安徽省國土資源科技獎”“全國優(yōu)秀測繪工程銀獎”等獎項。本次統(tǒng)一高程項目觀測實施過程中，通過計算機編程實現(xiàn)了全自動數(shù)據(jù)記錄加密處理等工作，不僅杜絕了人為粗差，還明顯加強數(shù)據(jù)處理的過程控制，也大大提高了工作效率。通過淮河流域換算關系研究，在保證較高精度的情況下系統(tǒng)地解決了以往資料的銜接利用問題，解決了長期以來存在的換算數(shù)據(jù)來源不明確、上下游換算矛盾、換算關系不明確等問題，為淮河流域的治理提供了科學的支撐及堅實的測繪基準資料。

淮河流域目前已經(jīng)建立了以國家一、二等水準為基準，三等水準為主的全流域的高程控制網(wǎng)，為淮河流域的水利規(guī)劃和工程建設提供了堅實的基礎高程依據(jù)。

2 基礎平面控制測量，鑄就投影、定位之基

治淮初期，整個國家的基礎測繪工作都處于起步階段，缺乏基礎測繪框架。隨著社會的不斷發(fā)展，我國從前蘇聯(lián)引進了大地測量的概念，采用天文觀測和三角測量的方式，在全國建立了1954 平面控制坐標系統(tǒng)。

20世紀80年代，為測繪淮河干流的1︰5000防洪規(guī)劃圖，在淮河干流布設了大量D 級GPS 控制點，該控制點采用1954年北京坐標系。該控制網(wǎng)是淮河流域第一次系統(tǒng)建立的高精度的平面坐標系統(tǒng)，在治淮19 項骨干工程的建設中發(fā)揮了巨大的作用，為后期的工程規(guī)劃、建設和管理及各類測量工作提供了測繪基準。

為了消除1954年北京坐標系帶來的誤差，1978年4月在西安召開的全國天文大地網(wǎng)平差會議上確定建立了我國新的平面坐標系：1980 西安坐標系。其采用了1975年國際大地測量與地球物理聯(lián)合會第十六屆大會推薦的橢球參數(shù)，原點位于陜西省西安市涇陽縣永樂鎮(zhèn)。在2005年以后，淮河水利工程項目也逐步啟用西安坐標系作為新的平面控制基準。

后期實施完成的淮河干流中游地形圖測量、淮河流域洼地地形圖測量、引江濟淮規(guī)劃測量等項目均采用了1980 西安坐標系，同時還聯(lián)測了1954年北京坐標系，以便解決新舊工程銜接、坐標轉換等問題。

2008年7月，國家正式啟用CGCS2000 國家大地坐標系，作為我國新一代平面基準。2013年以后，中水淮河公司陸續(xù)通過淮干上游地形圖測繪、沂沭泗直管河流測繪、洪澤湖測繪等項目完成了大區(qū)域的CGCS2000 平面控制網(wǎng)測繪。同時，還對之前的控制網(wǎng)測繪成果進行復核、修測，聯(lián)測了不同時期、不用坐標基準下的平面控制點，平差計算了淮河干流、骨干直流及重要蓄滯洪區(qū)的平面坐標轉換參數(shù)。

目前，淮河流域內(nèi)干流、主要支流及蓄滯洪區(qū)已經(jīng)基本建成CGCS200 坐標系統(tǒng)的D 級平面控制基準網(wǎng)。經(jīng)過十余年努力，納入控制范圍的河流有：淮河干流出山店至洪澤湖、洪汝河、西淝河、東淝河、淠河、史灌河、池河、韓莊運河、中運河、沂沭泗直管河流等；蓄滯洪區(qū)有：泥河洼、老王坡、蒙洼、城東湖、城西湖、瓦埠湖、姜唐湖、荊山湖、老汪湖、南四湖、洪澤湖、高郵湖、駱馬湖等。以上D級GNSS 控制網(wǎng)均在1980 西安坐標、CGCS2000 坐標框架下進行平差解算，部分區(qū)域還納入1954年北京坐標框架下解算平差。

3 基本比例尺地形圖測繪，鑄就淮河工程規(guī)劃之基

3.1 淮河流域1︰50000 地形圖

該地形圖成果施測于20世紀80年代，采用1954年北京坐標系，為紙質成果。隨著社會的建設發(fā)展，地形地貌、行政區(qū)劃等已經(jīng)發(fā)生了較大變化，該套地形成果已經(jīng)不再使用。

3.2 淮河流域1︰5000、1︰10000 地形圖

2013年完成了淮河干流中游河道1︰5000 地形圖測繪，范圍自洪河口至洪澤湖口，包含南潤段、邱家湖、姜唐湖、壽西湖等13 座蓄滯洪區(qū)，測繪面積2143km2。該項目通過科學的線路規(guī)劃，用“分段擬合，整體平差”的方式建立了區(qū)域統(tǒng)一的平面及高程控制網(wǎng)，設置了63 條固定監(jiān)測大斷面，為淮河流域防汛抗旱、工程規(guī)劃設計、河流演變研究分析等提供了依據(jù)。該項目榮獲“中國水利水電勘測設計銀獎”。

2017年完成了淮河上游出山店至洪河口1︰5000 地形圖測量，彌補了該河段無水下地形資料、水利設施地物要素不全、地形地貌現(xiàn)勢性差、河道沿線平面高程控制點標志稀少或缺失等問題，掌握了出山店水庫建成運行前該河段的本底地形數(shù)據(jù)，完善了流域地形資料系統(tǒng)，極大程度上滿足了流域綜合治理和管理工作需要。

2010年至今，陸續(xù)完成了淮河流域重要洼地、蓄滯洪區(qū)、南四湖、洪澤湖、高郵湖、駱馬湖及沂沭泗直管河流1︰10000 地形圖測量，填補了以上區(qū)域基礎比例尺地形圖的空白，為近期的水利建管、規(guī)劃設計、水涉水項目行政許可、流域信息化建設、淮河重大問題研究保駕護航。其中洪澤湖水下地形圖測量、沂沭泗直管河流1︰10000 地形圖測量等項目榮獲“安徽省國土資源科技獎”。

4 三維可視化地理信息系統(tǒng)，鑄就淮河信息化防汛之基

近年來，以衛(wèi)星定位、遙感、地理信息系統(tǒng)、計算機通信等技術為核心的數(shù)字化測繪技術逐步取代傳統(tǒng)測繪技術，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能風起云涌，測繪技術與新興信息技術的融合發(fā)展，給基礎測繪工作帶來顛覆性變革。

中水淮河公司根據(jù)需求陸續(xù)引進了三維地理信息平臺“方舟系統(tǒng)”，采購了航空遙感資料獲取系統(tǒng)等，完成了大量淮河流域基礎航空攝影、攝影測量與遙感工作。在此基礎上，自行開發(fā)了“中水淮河三維查勘系統(tǒng)”及“淮河流域測繪地理信息數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)”，從數(shù)據(jù)生產(chǎn)、模型制作、服務發(fā)布、三維瀏覽等方面深入研究，逐步將現(xiàn)有的三維地理信息數(shù)據(jù)集成整合，形成存儲、展示、數(shù)據(jù)分析一體的三維地理信息數(shù)據(jù)庫。

中水淮河三維查勘系統(tǒng)是從工程踏勘實際應用出發(fā)，在相關人員無法到達踏勘現(xiàn)場的情況下，能夠利用該系統(tǒng)判斷項目所在位置以及相關的地形地勢信息，在前期方案研究的基礎上進行踏勘規(guī)劃，增強踏勘的針對性，提高工作效率。

淮河流域測繪地理信息數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)將淮河流域的測繪數(shù)據(jù)進行整理，并進行入庫管理，在此技術上結合GIS 系統(tǒng)的特點，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化瀏覽，全方位的展示測繪數(shù)據(jù)的空間信息和詳細的屬性信息，為數(shù)據(jù)的管理、分析、應用提供統(tǒng)一的接口和路徑。

目前，中水淮河公司已完成的可視化數(shù)據(jù)成果包括：（1）淮河干流、主要支流及蓄滯洪區(qū)數(shù)字正射影像及數(shù)字表面模型；（2）主要蓄滯洪區(qū)高精度數(shù)字高程模型、基礎地理信息庫、專題信息數(shù)據(jù)庫等；（3）藺家壩、二級壩、朱集閘等重點水利樞紐區(qū)域三維傾斜模型等。

由于降雨、水位、流量和洪量等因素，2020年淮河發(fā)生了流域性較大洪水。7月20日，王家壩開閘泄洪，憑借著蒙洼蓄滯洪區(qū)數(shù)字高程模型及地理信息數(shù)據(jù)庫，防汛指揮人員可以在最短的時間內(nèi)獲取不同水位下相應的蒙洼蓄滯洪區(qū)蓄水庫容，并對農(nóng)作物、房屋等受災情況進行評估分析；而通過專題信息數(shù)據(jù)庫則可以高效地利用蒙洼蓄滯洪區(qū)內(nèi)撤退道路、通訊基站、水利設施、安全臺等防汛設施，大大提高人員撤退、物資轉移等工作的效率。

5 結語

淮河流域的高程控制測量經(jīng)過多次系統(tǒng)的建設，基本形成了完善的高程控制框架。淮河干流、重要的支流、蓄滯洪區(qū)、沂沭泗骨干河道、重要的大型湖泊等基本完成了高程控制網(wǎng)、D 級GNSS 網(wǎng)、1︰5000 及1︰10000 基礎地形圖的覆蓋。隨著治淮事業(yè)的進一步發(fā)展，將逐步完善淮河流域基準平面控制網(wǎng)，有計劃地更新基礎地形圖，確保治淮工作中測繪先行，為各項工作提供高精度和現(xiàn)勢性好的基礎測繪成果。

隨著三維設計的逐步發(fā)展，對測繪成果的需求已經(jīng)由原來的二維逐步向三維轉變，對快速獲取和及時更新三維基礎地理信息數(shù)據(jù)提出了更為迫切的要求。目前，無人機航空攝影、機載激光雷達、多波束聲納等遙感技術日益成熟，數(shù)據(jù)處理日益自動化、智能化，淮河流域基礎測繪成果將更加豐富和全面，淮河勘測部門將為淮河流域信息化治理提供更加有力的技術支撐■