GPS-RTK在鳳翔縣山洪災(zāi)害調(diào)查中的應(yīng)用

翟建平，麻娟麗

（1.鳳翔縣水利工作站,陜西 鳳翔 721400；2.鳳翔縣水產(chǎn)工作站,陜西 鳳翔 721400）

1 概況

1.1 調(diào)查背景

山洪是山區(qū)溪河由暴雨引起的突發(fā)性暴漲暴落洪水，洪峰很高，山區(qū)地面和河床坡降均較陡，雨后產(chǎn)流、匯流均較快，暴雨山洪過程一般為急劇漲落，徑流過程短。山洪有如下特點：暴雨強度大、洪峰流量大、洪水位高、洪水流速快、摧毀力量大，破壞力特大。它往往發(fā)生在小流域的暴雨中心區(qū)，有時也在局部地區(qū)發(fā)生。面對這種突發(fā)性強、面域危害范圍大的災(zāi)害，如若不采取有效的防治措施，山洪災(zāi)害將會帶來不可估量的損失，對國家造成極大影響。因此山洪災(zāi)害調(diào)查研究工作中所得到的信息經(jīng)過標準化處理分析，使受到山洪災(zāi)害威脅區(qū)域的人民能夠及時得到預(yù)警信息，提前做好防災(zāi)減災(zāi)措施，從而最大化的降低人員財產(chǎn)等損失。

1.2 歷史山洪災(zāi)害

鳳翔縣境內(nèi)有雍水河、橫水河等25 條河流，均屬渭河水系，因7 月、8 月、9 月暴雨多發(fā)，每年都有不同程度的山洪災(zāi)害發(fā)生。據(jù)不完全統(tǒng)計，1985 年至今全縣共發(fā)生大的山洪災(zāi)害13 次，主要分布在千河、橫水河、雍水河流域。2010 年7 月千河流域10 年一遇較大洪水，沖毀道路54 km，淹沒農(nóng)田860 畝，沖毀堤防3 km，直接經(jīng)濟損失3420 萬元。

1.3 山洪災(zāi)害調(diào)查目標和內(nèi)容

1.3.1 調(diào)查目標

開展鳳翔縣山洪災(zāi)害調(diào)查，全面、準確查清鳳翔縣山洪災(zāi)害防治區(qū)的人口分布情況，查清山洪的區(qū)域分布，掌握山洪災(zāi)害防治區(qū)內(nèi)的水文氣象、地形地貌、社會經(jīng)濟、歷史山洪災(zāi)害、涉水工程基本情況以及山洪災(zāi)害防治現(xiàn)狀等基礎(chǔ)信息，為山洪災(zāi)害分析評價和防治提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為山洪災(zāi)害預(yù)警、預(yù)案編制、人員轉(zhuǎn)移、臨時安置、防災(zāi)意識普及、群策群防等工作進一步提供科學、全面、詳細的信息支撐。

1.3.2 調(diào)查任務(wù)與內(nèi)容

鳳翔縣山洪災(zāi)害調(diào)查工作分為內(nèi)業(yè)調(diào)查、外業(yè)調(diào)查。內(nèi)業(yè)調(diào)查主要包括社會經(jīng)濟統(tǒng)計資料，水文、氣象資料收集整理；外業(yè)調(diào)查包括小流域下墊面和暴雨洪水特征調(diào)查，危險區(qū)調(diào)查，涉水工程調(diào)查，河道斷面測量和居民戶宅基高程測量，歷史洪水調(diào)查，需進行工程治理的山洪溝調(diào)查。

1.4 山洪災(zāi)害調(diào)查的測量任務(wù)

山洪災(zāi)害防治區(qū)基本情況現(xiàn)場調(diào)查采用全面調(diào)查與重點調(diào)查相結(jié)合的方式，結(jié)合歷史洪水調(diào)查和現(xiàn)場查勘，對城（集）鎮(zhèn)、行政村（居民委員會）、自然村組等居民聚居區(qū)劃分危險區(qū)，調(diào)查相應(yīng)危險區(qū)內(nèi)的居民戶和居民人數(shù)、財產(chǎn)和住房分類情況；對重要的沿河村落進行詳查，以居民戶為單元，調(diào)查居民戶的人員和住房情況，測量宅基高程；采取工程治理措施的村莊、集鎮(zhèn)及山洪溝，塘（堰）壩、橋梁、路涵、防洪堤、護坡，沿河村落居民戶，居民住宅樓房測量，河道內(nèi)縱橫斷面測量。

2 山洪災(zāi)害調(diào)查中GPS-RTK的應(yīng)用

選擇GPS—RTK的作業(yè)方式可以提高山洪災(zāi)害調(diào)查中的外業(yè)作業(yè)效率，而且符合山洪災(zāi)害調(diào)查的技術(shù)要求。

2.1 調(diào)查基準

（1）調(diào)查的基準時點

基準時點為2012年12月31日24時。

（2）平面及高程控制系統(tǒng)

平面系統(tǒng)采用WGS84坐標系統(tǒng)，高程系統(tǒng)采用1985 國家高程基準。

2.2 GPS-RTK基本原理

GPS-RTK系統(tǒng)由基準站和流動站組成。測量時，將基準站設(shè)在1個已知點上，流動站設(shè)在要測量的點上，然后通過無線電臺把基準站的所有衛(wèi)星信息及觀測信息連續(xù)不斷地傳給流動站，流動站根據(jù)接收到的基準站載波相位觀測數(shù)據(jù)經(jīng)過軟件解算后實時得到流動站三維坐標（x，y，b）及其精度。

2.3 山洪災(zāi)害單點測量

測量工作開始前對GPS—RTK儀器進行高程系統(tǒng)和坐標系統(tǒng)的統(tǒng)一標準化設(shè)置，即WGS-84設(shè)置和國家1985高程系統(tǒng)的設(shè)置，在放置區(qū)城內(nèi)布設(shè)控制網(wǎng)以便于今后測量成果的校查或者相關(guān)坐標系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換。

在危險防治區(qū)城內(nèi)的測量工作還得加上房屋測量的流程，對于房屋測量這一項內(nèi)容主要涉及到了有受到過山洪災(zāi)害侵襲的房屋建筑，對這些房屋建筑進行位置及高程信息的獲取，GPS—RTK儀器測量下采集的受災(zāi)房屋的高程還有地理位置信息可以直接利用，將調(diào)查采集到的信息填到調(diào)查表中，并在山洪災(zāi)害調(diào)查采集終端軟件上進行標繪。

2.3.1 防治區(qū)基本情況調(diào)查標繪

在本次山洪災(zāi)害調(diào)查中，以鳳翔縣為防治區(qū)進行調(diào)查，涉及全縣12 鎮(zhèn)160 個村，6 個社區(qū)，1967 個村小組，版圖面積1179 km2，耕地80.04 萬畝，總?cè)丝?21675 人，總家庭戶數(shù)155727 戶，標繪情況見圖1。

圖1 山洪災(zāi)害防治區(qū)分布

2.3.2 預(yù)警設(shè)施調(diào)查

本次調(diào)查共核實自動監(jiān)測站14 個，簡易水位站34 個，無線預(yù)警廣播站79 個，簡易雨量站82 個，標繪情況見圖2。

圖2 預(yù)警設(shè)施標繪

2.3.3 涉水工程調(diào)查

本次調(diào)查共核實水庫9 座，其中中型水庫2 座，?。á瘢┬? 座，?。á颍? 座，淤地壩12 座，塘（堰）壩30 座，水閘36 座，標繪情況見圖3。

圖3 涉水工程標繪

2.3.4 沿河村落調(diào)查

本次調(diào)查共完成6 個自然村，其中114 戶沿河村落入戶詳查，調(diào)查包括沿河村落和城（集）鎮(zhèn)名稱、代碼、住戶姓名、家庭人口、住房面積、住房結(jié)構(gòu)等項內(nèi)容，并對每戶房屋進行拍照，標繪情況見圖4。

圖4 沿河村落及城（集）鎮(zhèn)分布圖

3 山洪災(zāi)害河道斷面測量

3.1 控制網(wǎng)布設(shè)

以國家GPS點C級點F162，C級F187，C級F315，坐標成果以及Ⅱ崔鳳18-1（Ⅱ級水準），Ⅰ寶雞環(huán)3-1（Ⅱ級水準），Ⅲ縣寶1（Ⅲ級水準），Ⅲ麟兩7-1（Ⅲ級水準），Ⅲ鳳乾4（Ⅲ級水準），3個國家C級GPS控制點及5 個高程控制點，共布設(shè)E級GPS點16個。

3.2 沿河村落河道斷面布設(shè)與測量

3.2.1 縱、橫斷面的布設(shè)

每個危險區(qū)測量1 個縱斷面和3 個橫斷面（其中橫穿居民區(qū)的橫斷面為控制斷面）。橫斷面布設(shè)選擇較順直河段布設(shè)，并在橫斷面左岸或右岸基點留設(shè)固定標志。縱斷面測量沿溝道深泓線施測，并向上下游斷面外各延伸 100 m～200 m。

3.2.2 縱、橫斷面的施測

斷面采用GPS-RTK法直接采集數(shù)據(jù)，以左岸斷面樁的起點作為橫斷面的基點（即起點距的零點），河道橫斷面施測不少于8 個特征點，測量斷面特征點的最大距離不得大于5 m，斷面水上部分測至歷年最高洪水位0.5 m～1.0 m以上?？v斷面特征點間距不大于10 m。對于有堤防的河流應(yīng)測至堤防背河側(cè)的地面；對于無堤防而洪水漫溢至與河流平行的公路圍圩時則測至其外側(cè)。當溝道斷面穿過建筑物、構(gòu)筑物時，斷面上應(yīng)增加特征點，如斷面穿過堤防時，斷面上增加堤頂點和堤底點；如穿過阻隔河道的建筑物時，斷面上增加建筑物邊界點；如穿過阻水樹林時，斷面上增加樹林邊界點。斷面示例見圖5。

圖5 橫斷面示意圖

斷面照片拍攝要求。每個橫斷面至多附照片5 張，其中左岸一張（在右岸拍攝），右岸一張（在左岸拍攝）、面向上游1 張、面向下游1 張、歷史最高洪水位1 張（如有）。每個縱斷面附照片2 張（起點、終點各1 張）。

3.2.3 斷面成果文件組織和命名

為保持斷面成果的統(tǒng)一性與規(guī)范性，對提交成果文件夾的數(shù)據(jù)存儲方式進行統(tǒng)一規(guī)定。斷面成果包括斷面測量成果報告和斷面測量成果表。斷面測量成果報告文件格式為“*.doc”，斷面測量成果表文件格式為“*.xls”。斷面成果存儲時分三級文件目錄組織，其中：第一級以縣為單位進行組織，第二級文件夾以行政村為單位進行組織，第三級文件夾以斷面組號為單位組織（斷面組號從001 開始順序編起），包含縱斷面成果和橫斷面成果文件。本次外業(yè)調(diào)查工作共計測量河道斷面40 個（橫斷面30 個，縱斷面10 個），具體組織形式和命名方式見圖6。

3.2.4 居民住房屋基高程測量

（1）入戶高程測量采用GPS-RTK法施測，每次測量時，首先采集2 個～3 個已知點進行點位及高程校正（水平及垂直殘差校正），然后進行外業(yè)實地測量。

圖6 文件命名結(jié)構(gòu)圖

（2）對273 個住戶院落內(nèi)每戶測量一個宅基地高程，施測時應(yīng)測量住房的基礎(chǔ)高程，基礎(chǔ)高程不易確定時可以室內(nèi)地面高程代替。

3.2.5 歷史洪痕測量

在發(fā)生歷史洪水的沿河村落及城（集）鎮(zhèn)區(qū)的上、中、下游調(diào)查有明顯的洪水痕跡?，F(xiàn)場按照洪痕標記格式標記、拍照、并測量洪痕。同時布設(shè)斷面，進行洪痕和斷面的配套測量。拍照時，連同指認人和測量儀器一同拍照，本次調(diào)查共測洪痕點1 個。

4 結(jié)語

山洪災(zāi)害調(diào)查工作涉及面廣、范圍大、工作流程較多、專業(yè)技術(shù)性強，山洪實害調(diào)查成果的質(zhì)量好壞直接影響到山洪災(zāi)害預(yù)警的有效性，做好山洪調(diào)查各項工作十分關(guān)鍵，它是山洪災(zāi)害預(yù)警的先頭兵，只有詳細查明所屬區(qū)域基本信息，才能夠在山洪災(zāi)害來臨之前做好準備，才能夠正確計算評估山洪災(zāi)害的危險度，確定哪些區(qū)域?qū)鞘転?zāi)嚴重區(qū)，從而組織居民疏散，保證人員零傷亡，財產(chǎn)零損失的最大成果率。大量的測繪工作是山洪災(zāi)害調(diào)查的基礎(chǔ)，本文從測繪方面探析了山洪災(zāi)害調(diào)查外業(yè)測量工作實施情況，內(nèi)業(yè)成果整理研究，以期為從事山洪災(zāi)害調(diào)查工作提供參考。