朱立松，郑勇刚，赵 斌

(浙江艺佳地理信息技术有限公司，浙江 德清 313200)

随着国民经济和农村经济的迅速发展，由于河湖、水利工程管理范围和保护范围界线不清，产权不明，违法占用水域和违法利用管理、保护范围土地的现象愈发普遍，并出现了一系列的问题。如导致水域面积减少、水资源可利用量减少，水域库容减小并影响到防洪调蓄能力，水库水质变差水环境恶化，破坏了自然景观等。鉴于这些问题，有必要对水库管理进行划界工作，以便加强对水库及相关区域的管理，形成归属清晰、权责明确、监管有效的自然资源资产产权制度[1]。

3S技术是遥感技术(RS)、地理信息系统(GIS)和全球定位系统(GPS)的统称。其中，RS可获取地表的真实信息，GPS 可实现高精度定位，GIS可实现地理信息的动态管理和空间分析。3S技术的联合应用可快速实现空间地理数据的高精度、全天候的采集、分析和展示,在水利信息化建设中可高效地完成数据采集、分析与处理，为水利工程图纸设计、现场施测、动态监测、空间管控等提供先进的技术支持，是水利实现空间资源信息化管理的重要手段和有效途径[2-3]。

1 研究区域

1.1 测区概况

兰溪市位于浙江省中西部，地处钱塘江中游，金衢盆地北缘。地理坐标为北纬29°5′20″～29°27′30″，东经119°13′30″～119°53′50″。东西长67.5 km，南北宽38.5 km，面积1 310 km2。境域地貌为浙中丘陵盆地地貌，东北群山环抱，西南低丘蜿蜒，中部平原舒展。

主要工作任务是：完成全市3座中型水库、33座小型水库、24座山塘、5座水厂及1处中型灌区的控制测量和控制桩埋设，1:1 000地形图测绘，水利工程管理与保护范围的划定，界碑、界桩、水位尺的制作安装，以及数据成果信息化处理。

1.2 测绘技术路线和工作流程

基于信息化数据管理技术，充分运用GPS、RS、GIS技术，以双频双星GNSS接收机、全站仪、无人机航摄等先进空间数据采集为手段，以水利管理范围和保护范围划界为重点，充分利用已有测量控制点、地形图、遥感影像、图件、文本等资料制作工作底图，通过内业粗略划定基准线、范围线、界桩(牌)的位置，外业实地放样勘测划定范围线的方法，完成内外业一体化的测绘数据采集和编辑等工作。工作流程如图1所示。

图1 水利工程管理和保护范围划定工作流程图

2 3S技术的具体应用

2.1 RS技术的应用

遥感技术的应用可在水利项目工程现场施工前提供有效的指导，通过绘制出准确的施工现场地形平面图指导施工设计，保证施工安全性、连续性与规范性[3]。 在水利工程管理与保护范围划线中应用遥感技术对作业场地做内业规划设计、工程管理与保护范围的初步粗略划定，控制测量点位规划和控制桩埋设预标注，有助于确定最合理的工作方案和施工放样方案，提升外业作业效率。

本项目作业范围分布在兰溪市16个街道、乡镇，作业区范围面广且零散分布，在作业施工之前通过收集的水利基本信息、已有大比例尺地形图资料和卫星遥感影像资料，进行水库的地形和水文分析，通过地形和影像的叠加，制作初步的水利管理与保护范围划线工作底图。对于缺少大比例尺地形图或者高分辨率影像资料的地区，采用无人机现场航飞的方式获取测区范围DOM影像资料，进行工作地图的制作划界。对于外业测绘人工难以到达的地区，同样采用无人机航测遥感技[4]，辅以少量的测量控制点进行立体地形图的编辑，获取测区划界数据。为了便于管理，在界桩埋设后增加无人机航拍，航拍时在界桩顶部放置明显的标志(如红色材料)，使界桩位置能从影像中直观地反映。

2.2 GPS技术应用

GPS测量具有携带方便、高精度、高效率、全天候作业的特点，因此成为水利工程中精确高效测量的首选方法与技术，使用GPS-RTK技术可满足水利工程项目中多种测绘工作的需要[5]。本项目主要目的是在内业初步方案设定后，通过外业实际测量和界桩放样，精确确定水利管理范围和保护范围线，因此工作重点是利用GPS-RTK技术进行实地测绘。

首先，进行控制测量，利用金华市的JHCORS网，采用GNSS-RTK的技术组网，进行GNSS一级点施测，根据界线位置的走向及地形条件，布设132座GNSS一级控制点，每处水库及山塘不少于二个控制点。

其次，依据施测的控制测量数据为起算数据，利用GPS-RTK 技术对河湖周边缺失1:1 000地形图资料的进行平面与高程数据测绘，配合专业数字地形软件CASS9.1完成数字地形图的编辑，对已有1:1 000比例尺地形图的地区，进行变化的修补测。实测时利用GPS定位技术完善已建GNSS网络，初测阶段测绘规划线路沿线1:1 000地形图，同时调查绘图范围内相关属性信息。

再次,进行界碑、界桩点、水位尺放样，为了满足界桩(碑)点精度要求所有界桩(碑)点按图根点要求进行施测，观测采用JHCORS网模式，方法是先把界桩(碑)的图解坐标输入RTK内，根据JHCORS系统进行界桩(碑)放样，待界桩(碑)埋完后再利用RTK施测其解析坐标。对于不易采用RTK施测的界桩(碑)，以GNSS一级点及已用RTK测好的界桩作为起算数据，采用全站仪极坐标法施测。界碑、界桩及水位尺的高程以界桩顶部为准，其高程测定采用GPS-RTK技术方法。

最后，利用测定的1:1 000比例尺地形图和界桩(碑)点、界址点坐标，进行管理范围和保护范围线的划定，界碑、界桩、水位尺的埋设。

2.3 GIS技术应用

水利工程项目的规划、选址、图纸设计、管理分析离不开GIS技术的高效应用[3]，利用 GIS技术对各种比例尺的水利数据和专题数据进行统一存储和管理，集中展示、分析应用一直是GIS的优势。

本项目中在工程规划设计阶段，利用GIS技术结合遥感影像技术，快速地完成了内业地图的制作和界址点位方案规划布设，在内业即提前对现场及周围环境进行了全面的考察，做好了相应的防范措施，为外业施测提供了便捷方式[3]。在缺少设计洪水位资料，无法确定库区管理范围线高程的地区，应用GPS结合GIS分析技术完成库区设计洪水位的确定。在项目测绘工作完成后，利用GIS空间分析和地图制图技术完成山塘、水库、水厂等水系专题图的绘制。

在完成地形图测量和管理范围划界、界碑、界桩、水位标准实际埋设后，为了更好的对成果数据进行管理，便于数据更新和修改。借助GIS入库软件，将完成的数据成果按照基础地理信息要素分类与代码的标准，对划界数据成果进行录入、编辑、整理、修改、上传入库[6]。成果包含以JHCORS系统为基础，利用GPS-RTK等现场采集的基础测量数据、内业编辑处理的划界成果数据，以及权属范围的属性信息。具体数据成果包括界桩点、界址点、控制点、界桩移位点、告示牌位置点等点状要素成果；管理范围界线、保护范围界线、地形图要素线等线状要素成果，管理范围面，权属范围面，保护范围面，地形图要素面等面要素成果。

此外，通过GIS技术与遥感技术RS的配合建立精确的地理信息系统管理服务平台，依靠建设的水利划界范围和保护范围数据库以及基础测绘数据库，可实现水利工程管理和保护范围划定工作的标准化管理，为建立水利工程信息化运管平台提供基础数据支持，有利于对划界信息化成果实时动态管理，使水利信息化成果更好地服务水利现代化管理。

2.4 成果范围线划定

通过3S集成技术，在JHCORS(金华CORS)系统的支持下，应用GNSS-RTK接收机进行一级平面控制测量和四等高程控制测量，作为图根点、界桩放样及地形测量的施测起算依据。通过收集当地水利水文资料、遥感影像资料、图纸资料等制作工作地图，依据水库、山塘划界原则，结合现场GPS-RTK实测确认，确定库区管理范围线高程(原有校核洪水位资料的，以原有资料为依据,原来没有校核洪水位资料的，以现有溢洪道宽度进行调洪演算，计算校核洪水位)，对水库管理和保护范围进行精确划线。为了便于水利管理部门开展工作，根据收集的原始资料、水文、地名等资料完成1:1 000地形图绘制，根据地形图数据及实地测制的界线坐标形成最终的面积计算，并结合基础地形图制作界线图、界桩分布图，为各类范围线的标界设桩提供基础位置，部分成果如图2所示。

图2 小型水库界线、界桩分布示意图(内线表示管理范围、外线表示保护范围)

3 结 语

随着我国各地水利管理与保护范围线划定工作的逐步开展，3S技术已成为水利划界工作的主要技术方法和手段，结合GPS、GIS、RS技术可以快速获取地面真实影像和高程模型，用于水利划界的工作地图和界桩点布设，GPS可提供界桩点的精确位置，应用GIS技术可对成果数据进行属性编辑处理，还可开发数据库管理系统。兰溪市水利管理与保护范围划定项目中的应用表明，把3S技术应用于水利测绘划界中，在为水利管理与保护范围线划定提供强大技术支持的同时，大大提高了工作效率和成果精度，高效地解决了水利管理与保护范围划线的问题，为更好地开展水利管理与保护范围线划定工作打下坚实基础。