柴河水庫上游確權(quán)劃界地形測(cè)繪方法闡述及成果分析

郭金龍

(遼寧省柴河水庫管理局有限責(zé)任公司，遼寧 鐵嶺 112000)

柴河水庫位于遼寧省鐵嶺市區(qū)東12km處，由土壩、溢洪道、泄洪道、水電站等水工建筑物組成，是一座以防洪、城市和工業(yè)供水、灌溉為主，兼顧發(fā)電、養(yǎng)殖、生態(tài)等綜合利用的大(2)型水利樞紐工程。水庫控制流域面積1355km2，總庫容6.14億m3，校核洪水位116.27m。

2018年柴河水庫由事業(yè)單位轉(zhuǎn)為企業(yè)，但水庫上游一直未能進(jìn)行確權(quán)劃界，水庫與地方針對(duì)確權(quán)范圍存在爭(zhēng)議，消落地被當(dāng)?shù)卮迕窀N，對(duì)水庫管理保護(hù)范圍劃定、水源保護(hù)、水工程運(yùn)行、防洪度汛等帶來不利影響。

1 水庫確權(quán)劃界的必要性

1.1 工程管理的需要

土地確權(quán)劃界工作是事轉(zhuǎn)企過程中的難點(diǎn)，也是事關(guān)企業(yè)日后發(fā)展的重點(diǎn)。為支持省屬企業(yè)集團(tuán)改革發(fā)展，理順產(chǎn)權(quán)關(guān)系，解決確權(quán)辦證中存在的歷史遺留問題，遼寧省政府、自然資源廳、國資委等有關(guān)部門出臺(tái)了一系列相關(guān)政策，為省屬企業(yè)提供政策快車，享受政策紅利。

1.2 水源保護(hù)的需要

柴河水庫是鐵嶺市城市居民飲用水和工農(nóng)業(yè)用水的重要水源地，水庫平均年供水量9850萬m3，2010年經(jīng)遼寧省人民政府正式批準(zhǔn)為大型地表水飲用水水源地。地形測(cè)繪、確權(quán)劃界是落實(shí)河長制綠色發(fā)展理念、加強(qiáng)河湖保護(hù)、完善水治理體系的需要，事關(guān)人民群眾生命健康，事關(guān)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定，受到各級(jí)政府的高度重視和社會(huì)各界的廣泛關(guān)注[1]。

1.3 企業(yè)發(fā)展的需要

確權(quán)劃界是企業(yè)生存發(fā)展的前提，地形測(cè)繪是確權(quán)劃界的基礎(chǔ)，對(duì)管理保護(hù)范圍的劃定、加強(qiáng)岸線管理、規(guī)范水利工程管理、加強(qiáng)清理“四亂”、發(fā)揮水庫防洪度汛公益效益、減少與周邊村鎮(zhèn)的糾紛、維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定、提高企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。

2 確權(quán)劃界測(cè)繪方案

2.1 測(cè)繪目標(biāo)及任務(wù)

在測(cè)區(qū)范圍內(nèi)布設(shè)5個(gè)平面及水準(zhǔn)控制點(diǎn)；測(cè)繪測(cè)區(qū)范圍內(nèi)1∶2000地形圖；確定出108.50m和110.80m高程兩條范圍線(高程基準(zhǔn)為1956黃海高程基準(zhǔn))；根據(jù)國土數(shù)據(jù)庫，統(tǒng)計(jì)測(cè)區(qū)內(nèi)108.5m、110.8m高程線范圍內(nèi)國土部門掌握的耕地、面積。

2.2 資料收集

2.2.1 歷史資料

根據(jù)1973年簽訂的《柴河水庫淹沒動(dòng)遷損失補(bǔ)償協(xié)議》，柴河水庫淹沒損失計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)為：農(nóng)田、輸變電線路、通信線路、公路按10年一遇洪水108.50m高程計(jì)算；果樹、房屋、人口動(dòng)遷按20年一遇洪水位110.80m高程計(jì)算。

農(nóng)業(yè)農(nóng)村局提供的在冊(cè)耕地?cái)?shù)據(jù)、國土局提供的水庫原界線。

2.2.2 坐標(biāo)基點(diǎn)

向遼寧省自然資源資料檔案中心申請(qǐng)了測(cè)區(qū)附近GNSS控制點(diǎn)3個(gè)，分別為LC95、LC96、LC97。坐標(biāo)為2000大地坐標(biāo)系，高程為1985國家黃海高程系二等水準(zhǔn)高程。搜集到測(cè)區(qū)附近點(diǎn)位保存良好、具備觀測(cè)條件的D級(jí)控制點(diǎn)2個(gè)，點(diǎn)號(hào)分別為D061、D063。

2.3 控制點(diǎn)測(cè)量

2.3.1 控制點(diǎn)評(píng)定與校驗(yàn)

利用遼寧省測(cè)繪地理信息局CORS系統(tǒng)對(duì)C、D級(jí)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)，得到的C、D級(jí)控制點(diǎn)坐標(biāo)與所收集資料一致，無粗差，外符合精度質(zhì)量無問題。

在控制網(wǎng)的約束平差中，以2個(gè)C級(jí)控制點(diǎn)為起算點(diǎn)，經(jīng)約束平差后，檢查2個(gè)D級(jí)控制點(diǎn)的平差后坐標(biāo)與已知坐標(biāo)之差；反過來以2個(gè)D級(jí)控制點(diǎn)為起算點(diǎn)，檢查C級(jí)點(diǎn)。分別使用不同起算點(diǎn)和不同數(shù)量依次互檢。在檢查中未發(fā)現(xiàn)存在粗差的起算點(diǎn)。因此可判斷這4個(gè)控制點(diǎn)內(nèi)符合精度沒有問題。

沿LC96至LC97布設(shè)四等附合水準(zhǔn)路線，路線長約27km，當(dāng)附合至LC97上時(shí)，高程差值小于5cm，高程內(nèi)符合精度符合要求。

2.3.2 新設(shè)控制點(diǎn)數(shù)值測(cè)定

在測(cè)區(qū)約5.64m2的范圍內(nèi)，埋設(shè)了5個(gè)平高控制點(diǎn)，分別為柴河01、柴河02、柴河03、柴河04、柴河05，選用LC96和LC97兩個(gè)控制點(diǎn)作為上述5個(gè)點(diǎn)組成的控制網(wǎng)平差和高程起算點(diǎn)，兩個(gè)D級(jí)控制點(diǎn)不參與解算，作檢核用。

由LC97中途經(jīng)柴河04、柴河01至LC96，形成四等附合水準(zhǔn)路線，長度26.93km；又由LC96經(jīng)柴河02、柴河03、柴河05后至LC96形成四等閉合水準(zhǔn)路線，長度11.71km。經(jīng)水準(zhǔn)平差計(jì)算，得出各控制點(diǎn)1985高程基準(zhǔn)水準(zhǔn)高，并將高程換算至1956高程基準(zhǔn)水準(zhǔn)高。

平面控制測(cè)量作業(yè)共計(jì)投入5個(gè)觀測(cè)作業(yè)組，采用邊連接模式，共觀測(cè)3個(gè)時(shí)段，每個(gè)時(shí)段觀測(cè)大于1h，形成原始觀測(cè)文件15個(gè)。對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，內(nèi)業(yè)解算共形成獨(dú)立基線29條，重復(fù)基線4條，同步環(huán)27個(gè)，異步環(huán)31個(gè)，基線剔除率及各項(xiàng)解算指標(biāo)均符合《全球定位系統(tǒng)(GPS)測(cè)量規(guī)范》(GB/T 18314—2009)中關(guān)于GPS D級(jí)控制網(wǎng)的要求。

3 地形圖測(cè)繪

航空攝影測(cè)量或三維激光掃描的應(yīng)用，能極大地減輕人員工作強(qiáng)度，加快測(cè)量效率，同時(shí)在細(xì)部測(cè)量上還能實(shí)時(shí)反映區(qū)域真實(shí)地貌情況[2]。為提高測(cè)繪精度，繪制電力線、通信線、溝渠、道路、房屋等地物圖，校驗(yàn)航空攝影測(cè)量的精度，又需人工實(shí)地測(cè)量。柴河水庫地形測(cè)繪采用航拍結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的方式。

3.1 像控布設(shè)

像控點(diǎn)是為了提高航片測(cè)量精度的而布設(shè)的已知坐標(biāo)點(diǎn)，布設(shè)像控點(diǎn)需要提前與內(nèi)業(yè)人員溝通，選擇合適的位置布點(diǎn)。像控點(diǎn)布設(shè)得不規(guī)范或者不合理，對(duì)航測(cè)數(shù)據(jù)的后處理影響很大，甚至需要返工補(bǔ)測(cè)像控點(diǎn)。像控點(diǎn)要在整個(gè)測(cè)區(qū)均勻分布，選點(diǎn)要盡量選擇固定、平整、清晰易識(shí)別、無陰影、無遮擋區(qū)域[3-5]。

本項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)通過前期控制測(cè)量成果計(jì)算參數(shù)，并利用所布設(shè)的控制點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)差分，現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)9個(gè)高精度RTK定位點(diǎn)作為像控點(diǎn)。9個(gè)點(diǎn)沿測(cè)區(qū)邊緣均勻分布，所布像控點(diǎn)套模用白漆刷為“L”形，并采集頂點(diǎn)坐標(biāo)，采集時(shí)用強(qiáng)制對(duì)中桿進(jìn)行對(duì)中，并平滑采集以提高采集精度。

3.2 航空攝影測(cè)量

本次項(xiàng)目外業(yè)航飛利用大疆精靈4 PRO飛行器進(jìn)行，航飛高度230m，航向重疊度80%，旁向重疊度75%，飛行當(dāng)日天氣晴朗，風(fēng)力4級(jí)，共飛行5個(gè)架次。

提前通過奧維互動(dòng)地圖了解測(cè)區(qū)及起飛場(chǎng)地環(huán)境、地形、高壓線、樹木遮擋、高建筑物及其他環(huán)境因素，并圈劃飛行范圍，制作KML文件。

飛行的同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)架設(shè)U-BASE基準(zhǔn)站，利用UAV-PPK處理技術(shù)，通過U-BASE基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)對(duì)飛行POS數(shù)據(jù)進(jìn)行后差分處理，得到精度在厘米級(jí)的航飛像片。

3.3 DOM生產(chǎn)

利用PIX4D軟件對(duì)外業(yè)航飛相片進(jìn)行處理。首先進(jìn)行快速檢測(cè)，查看快帶檢測(cè)質(zhì)量報(bào)告。如無問題，在GCP/MTP中將外業(yè)像控點(diǎn)刺到相片相應(yīng)位置，進(jìn)行空中三角測(cè)量，最后進(jìn)行高精度處理，生成DOM以及DSM(見圖1)。

圖1 測(cè)區(qū)DOM和DSM

3.4 地形圖測(cè)繪

利用EPS垂直測(cè)圖模塊，基于DOM+DSM模式進(jìn)行三維裸眼測(cè)圖，測(cè)圖圖式按照《國家基本比例尺地圖圖式第1部分：1∶500 1∶1000 1∶2000 地形圖圖式》(GB/T 20257.1—2007)執(zhí)行(見圖2)。

圖2 EPS測(cè)圖

3.5 外業(yè)地物實(shí)測(cè)

對(duì)于測(cè)區(qū)內(nèi)的電力線、通信線、溝渠、道路、房屋等地物，結(jié)合正射影像，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，對(duì)影像上下接邊區(qū)域進(jìn)行實(shí)地地形測(cè)繪，對(duì)范圍內(nèi)道路路面進(jìn)行高程實(shí)測(cè)，保證所測(cè)地形圖數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性(見圖3)。

圖3 形成測(cè)區(qū)地形圖

3.6 范圍線確定

把國土局原界線進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、標(biāo)轉(zhuǎn)換后成圖，利用所測(cè)高程數(shù)據(jù)分別生成108.5m和110.8m高程繪制范圍線(見圖4)。

圖4 確定新范圍線

3.7 范圍線精測(cè)

將確定的范圍線數(shù)據(jù)上傳至流動(dòng)站手簿中，利用范圍線圖形指導(dǎo)對(duì)兩條范圍線及兩側(cè)進(jìn)行實(shí)地打點(diǎn)精測(cè)，以保證范圍線的精度。

然后用精測(cè)高程數(shù)據(jù)替換原航測(cè)高程數(shù)據(jù)，對(duì)地形圖進(jìn)行重新采集形成新的地形圖成果及高精度的界線數(shù)據(jù)。

4 成果分析

4.1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及處理

對(duì)收集到的原國土局界線和耕地?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，形成ARCGIS格式數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)非2000坐標(biāo)系數(shù)據(jù)利用開原市D級(jí)控制網(wǎng)成果進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換。使所有參與分析的數(shù)據(jù)都統(tǒng)一至國家2000大地坐標(biāo)系。

4.2 疊加分析

利用ARCGIS對(duì)108.5m線、110.8m線和原國土局界線范圍內(nèi)的耕地進(jìn)行疊加分析(見圖5)。

圖5 耕地疊加分析地形圖

4.3 面積統(tǒng)計(jì)

對(duì)國土局原范圍線、108.50m高程線、110.80m高程線面積及耕地的統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。

表1 面積統(tǒng)計(jì)結(jié)果

5 結(jié) 語

水庫確權(quán)劃界與一般區(qū)域確權(quán)劃界有著顯著的不同，一般區(qū)域是按照地物、坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行劃界，而水庫是按水位(即高程)確定。本文通過介紹地形測(cè)繪方案全過程，對(duì)其他水庫確權(quán)劃界測(cè)繪提供了方法和思路。同時(shí)對(duì)成果進(jìn)行分析，清楚地掌握了水庫高程范圍、面積、耕地分布及數(shù)量，為進(jìn)一步權(quán)證辦理提供了基礎(chǔ)資料。