王永杰

（山东省聊城市水利局，聊城 山东 252001）

1 概述

1.1 背景

划定河道管理与保护范围（河道划界），是实施河道工程管理与保护的基础性工作，也是落实好其他管理保护措施的先决条件。文章以聊城市徒骇河马颊河为例，介绍了无人机航空摄影测量技术在平原区河道划界中的应用，重点介绍了划界的技术路线和关键技术分析。

1.2 河道概况

平原河道一般具有地势平坦、视野开阔、堤防整齐、局部滩地较宽等特点，便于无人机飞行航测。徒骇河、马颊河是聊城市独流入海的两大骨干河道，全市面积90%以上属于徒、马两河流域。其中徒骇河聊城段169.50 km，流域面积5 182.75 km2，马颊河聊城段124 km，流域面积2 805.77 km2。

1.3 无人航测技术发展情况

无人机航空测量技术是近年来发展起来的一项新型测量技术，与传统测量手段相比，具有快速、精准、灵活便捷，适用性强、矢量化等优点，在水利应用前景广阔，可为河道管理信息化提供技术支撑，为推进河长制全面提升奠定了基础。

2 划界实施内容

2.1 编制划界工作专项设计

划界实施前，编制专项设计方案，主要包括：①划界的标准；②技术规定，包括坐标系统、高程系统等数学基础，界桩及公告牌要求，测量要求和流程，地形图测绘和数字化要求，河道管理范围线图绘制标准及流程、数据信息化要求；③明确划界实施方案，包括人员组织、硬件设备配置、利用无人机航空摄影进行地形图绘制、利用数字影像处理系统进行彩色正射影像图制作等；④质量保证体系，包括明确质量目标、控制措施；⑤进度计划；⑥职业健康及安全保密等措施。

2.2 制作、安装划界界桩和公告牌

主要包括：①管理范围线界桩，明确界桩材质、尺寸、埋设要求等，设置密度、编码规则等。此次划界界桩采用大理石材质，尺寸为1 000 mm×150 mm×100 mm，埋深400 mm，城市（镇）段界桩间距不大于100 m，非城市（镇）界段桩间距不大于200 m；②划界公告牌制作安装，一般包括公告牌设计尺寸、内容、设置位置等。

2.3 编制河道管理范围界线及桩（牌）矢量布置图

主要包括：①河道管理范围线矢量图，标注河道管理范围线、公告牌位置点、主要建筑物、村庄、界桩点及编号，管理线拐点处标明平面坐标（2 000国家大地坐标系），形成管理范围线图集；②管理范围线界址点坐标成果，形成管理范围线界址点坐标成果表，徒骇河形成5 295个界址点、马颊河形成4 967 个界址点坐标成果；③界（牌）坐标成果（CGCS2000投影坐标系，3°分带，117°带），徒骇河完成1 800 个，马颊河完成1 400 个；④界桩、公告牌身份证，包含平面坐标、高程位置描述、编号、近景及远景照片，徒骇河完成1 900个，马颊河完成1 490个。

2.4 制作正射影像图和地形图

正射影像制作采用0.20 m分辨率精度，主要包括利用无人机航空拍摄，并采用相片控制测量、空三加密等处理技术，绘制了正射影像图，包括.TIF和.TFW两种格式的电子文件，形成了徒骇河和马颊河DOM分幅图成果。

2.5 建立划界管理数据库

主要包括管理范围界址线数据库和管理范围内界桩点数据库，包括空间数据文件.shp、空间数据索引文件.shx、属性数据文件。dbf、地理数据索引文件.sbn等。

3 技术路线

总体技术路线如下：①选取典型河段作为试点进行现场踏勘，明确成图范围和航测区域；②按照设计进行全河段无人机航测作业，布设航测像控点；③对航测数据进行数据处理计算，获取点云数据集和1∶2 000正射影像数据，并对数据进行现场校核；④依据点云数据集和已采集正射影像，结合实际踏勘样本，准确提取河口线、堤脚线、坡脚线等；⑤结合实际地貌，通过空间缓冲分析，绘制管理和保护范围边界线；⑥编制河道管理和保护范围专题图层。

利用空三加密成果绘制河道管理和保护范围边界的起算线，是整个工作流程实现的关键，按照河道地形地貌的特点不同，起算线具有不同的形式。总体技术流程如图1所示。

图1 总体技术流程图

4 划界主要技术要点分析

4.1 无人机航空摄影

4.1.1 仪器设备

①机场，本摄区拟选用摄区内的一处公路为起降点，无须进驻机场。②机型，本摄区拟选用垂直起降无人机，采用高性能导航GPS，主要性能参数：型号：CW-30；最大载荷：36 kg；翼展：4 m；起飞距离：400 m；失速速度：62 km/h；最小速度：65 km/h；巡航速度：85～125 km/h；燃油：无铅汽油。③航摄仪，本摄区选用RS1000 50 mm 镜头；镜头主距：50 mm；像元尺寸：4.60 μm；影像像幅：11 608×8 708像素。

4.1.2 航摄设计

①航摄分区，根据摄区地形，依据框幅式数字航空摄影分区原则划分摄区。②航高确定，本项目拟采用RS1000 数字航摄仪航摄，相机主距为50 mm，地形图比例尺为1：2 000，要求影像分辨率高于0.30 m，数字航空摄影的地面分辨率取决于飞行高度。③航线敷设，航线飞行方向一般为东西向，考虑到测区季节风和空域民航航线的限制，可按需要进行敷设。

航线敷设根据摄影测量学原理及测区实际情况确定，航向重叠度设计为65%，旁向重叠设计为35%，按测区中心线敷设航线。

4.1.3 无人机航摄

根据GB/T27919要求，无人机所有发动机启动后再行开启航摄系统的电源，飞行期间注意避让建筑物、树木等障碍物，数据采集间隔小于或等于1 s，上升或下降速度小于10 m/s，转弯坡度小于20°，左右交替飞行，飞行中及时观察，避免GPS卫星信号失锁等。

4.1.4 成果整理

航片编号方法为：①航片编号由8 位字符构成，采用以航摄分区为单位的流水编号；摄区航线一般为东西向敷设。②同一航线内的航片编号不允许重复。

4.2 像片控制测量

4.2.1 像片控制点的布设要求

本次预布123 个像控点，沿河道均匀布设，像控点的布设要求总体执行《水利水电工程测量规范》。

4.2.2 像片控制点的判刺与整饰

对像片控制点进行二次判刺与整饰，平高控制点编号在像片编号前冠以“P”；高程控制点在像片编号前冠以“G”；检查点（保密点）编号在像片编号前冠以“J”；同一测区不得重号。

4.2.3 像片控制点的测量

采用GNSS 连测确定像片控制点，利用聊城市C 级点进行像控点高程解算。

4.3 空三加密

在外业测定获得像片控制点的基础上，采用空三加密软件进行区域网整体平差，得到加密点成果。

4.4 计算和成果整理

平差计算前应编制外业控制点成果文件（加密定向点已知成果）并经第二人检查校对。计算过程中出现超限或错误，应认真检查相对定向精度、控制点起始数据和转点精度，仔细分析找出原因后认真进行处理。较大水系常水位点应在首次计算成果出来后进行相互比较，有矛盾时应在立体观测下进行配赋改正。加密完成后，应与相邻航线、相邻加密区域地进行接边，并将成果通过接口程序直接传输给测图定向使用。作业方法、精度统计、重大技术问题处理情况和质量评定应填写质量记录，并有填写者、检查者签名。

5 划界成果的特点及应用推广

5.1 划界成果的应用主要特点

高度数字化、矢量化，本次划界紧扣水利信息管理化要求，立足于先进的数字测绘技术和设备，切实将划界成果做到数字化、矢量化，建立了完整的划界信息管理数据库，便于成果的应用和衔接。

5.2 应用推广情况

一是助推河长制实施，助推河长制实施，比如在河湖“清四乱”行动中，划界成果提供了详细的河道管理边界矢量范围，将卫星遥感和无人机巡河成果与划界矢量数据对比，为清违清障和清四乱提供了基础依据；二是纳入国土空间数据库，实现部门间数据对接和共享。划界矢量成果纳入国土空间总体规划基础信息平台，为水利发展提供有效的空间保障。

6 总结

6.1 精心组织

河道管理范围划定工作由市人民政府负责，由聊城市水利局具体实施，本项目自始至终都感受到各部门的精心计划，详细安排和相互协作。在现场指界过程中，相关负责领导和工作人员多次深入到工作一线，对涉及政策性的问题均给出了具体的针对性很强的解决办法，项目一直在和谐、可控而有序的氛围中向前推进。

6.2 完善质量保证体系

实施单位高度重视，做到精心组织实施，牢固树立质量意识、安全意识，把质量作为重中之重。成立项目管理机构，负责项目的协调、管理、组织和实施，明确职责分工，统一协调管理。认真做好参与本项目所有工作人员的技术培训工作，提高工作人员对河道管理范围划定相关政策及工作要求的理解，确保作业技术路线的标准化。严格执行国家技术标准、规范和本项目实施方案，对各技术环节统一标准，认真做好生产作业中的每一道工序。