GPS-RTK在鳳翔縣山洪災害調查中的應用

翟建平，麻娟麗

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

1 概況

1.1 調查背景

山洪是山區溪河由暴雨引起的突發性暴漲暴落洪水，洪峰很高，山區地面和河床坡降均較陡，雨后產流、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。它往往發生在小流域的暴雨中心區，有時也在局部地區發生。面對這種突發性強、面域危害范圍大的災害，如若不采取有效的防治措施，山洪災害將會帶來不可估量的損失，對國家造成極大影響。因此山洪災害調查研究工作中所得到的信息經過標準化處理分析，使受到山洪災害威脅區域的人民能夠及時得到預警信息，提前做好防災減災措施，從而最大化的降低人員財產等損失。

1.2 歷史山洪災害

鳳翔縣境內有雍水河、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，每年都有不同程度的山洪災害發生。據不完全統計，1985 年至今全縣共發生大的山洪災害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，淹沒農田860 畝，沖毀堤防3 km，直接經濟損失3420 萬元。

1.3 山洪災害調查目標和內容

1.3.1 調查目標

開展鳳翔縣山洪災害調查，全面、準確查清鳳翔縣山洪災害防治區的人口分布情況，查清山洪的區域分布，掌握山洪災害防治區內的水文氣象、地形地貌、社會經濟、歷史山洪災害、涉水工程基本情況以及山洪災害防治現狀等基礎信息，為山洪災害分析評價和防治提供基礎數據，為山洪災害預警、預案編制、人員轉移、臨時安置、防災意識普及、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 調查任務與內容

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

1.4 山洪災害調查的測量任務

山洪災害防治區基本情況現場調查采用全面調查與重點調查相結合的方式，結合歷史洪水調查和現場查勘，對城（集）鎮、行政村（居民委員會）、自然村組等居民聚居區劃分危險區，調查相應危險區內的居民戶和居民人數、財產和住房分類情況；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，河道內縱橫斷面測量。

2 山洪災害調查中GPS-RTK的應用

選擇GPS—RTK的作業方式可以提高山洪災害調查中的外業作業效率，而且符合山洪災害調查的技術要求。

2.1 調查基準

（1）調查的基準時點

基準時點為2012年12月31日24時。

（2）平面及高程控制系統

平面系統采用WGS84坐標系統，高程系統采用1985 國家高程基準。

2.2 GPS-RTK基本原理

GPS-RTK系統由基準站和流動站組成。測量時，將基準站設在1個已知點上，流動站設在要測量的點上，然后通過無線電臺把基準站的所有衛星信息及觀測信息連續不斷地傳給流動站，流動站根據接收到的基準站載波相位觀測數據經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 山洪災害單點測量

測量工作開始前對GPS—RTK儀器進行高程系統和坐標系統的統一標準化設置，即WGS-84設置和國家1985高程系統的設置，在放置區城內布設控制網以便于今后測量成果的校查或者相關坐標系統的轉換。

在危險防治區城內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容主要涉及到了有受到過山洪災害侵襲的房屋建筑，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房屋的高程還有地理位置信息可以直接利用，將調查采集到的信息填到調查表中，并在山洪災害調查采集終端軟件上進行標繪。

2.3.1 防治區基本情況調查標繪

在本次山洪災害調查中，以鳳翔縣為防治區進行調查，涉及全縣12 鎮160 個村，6 個社區，1967 個村小組，版圖面積1179 km2，耕地80.04 萬畝，總人口521675 人，總家庭戶數155727 戶，標繪情況見圖1。

圖1 山洪災害防治區分布

2.3.2 預警設施調查

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

圖2 預警設施標繪

2.3.3 涉水工程調查

本次調查共核實水庫9 座，其中中型水庫2 座，小（Ⅰ）型4 座，小（Ⅱ）4 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 沿河村落調查

本次調查共完成6 個自然村，其中114 戶沿河村落入戶詳查，調查包括沿河村落和城（集）鎮名稱、代碼、住戶姓名、家庭人口、住房面積、住房結構等項內容，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）鎮分布圖

3 山洪災害河道斷面測量

3.1 控制網布設

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E級GPS點16個。

3.2 沿河村落河道斷面布設與測量

3.2.1 縱、橫斷面的布設

每個危險區測量1 個縱斷面和3 個橫斷面（其中橫穿居民區的橫斷面為控制斷面）。橫斷面布設選擇較順直河段布設，并在橫斷面左岸或右岸基點留設固定標志。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法直接采集數據，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。縱斷面特征點間距不大于10 m。對于有堤防的河流應測至堤防背河側的地面；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。當溝道斷面穿過建筑物、構筑物時，斷面上應增加特征點，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一性與規范性，對提交成果文件夾的數據存儲方式進行統一規定。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。本次外業調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），然后進行外業實地測量。

圖6 文件命名結構圖

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

3.2.5 歷史洪痕測量

在發生歷史洪水的沿河村落及城（集）鎮區的上、中、下游調查有明顯的洪水痕跡。現場按照洪痕標記格式標記、拍照、并測量洪痕。同時布設斷面，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，本次調查共測洪痕點1 個。

4 結語

山洪災害調查工作涉及面廣、范圍大、工作流程較多、專業技術性強，山洪實害調查成果的質量好壞直接影響到山洪災害預警的有效性，做好山洪調查各項工作十分關鍵，它是山洪災害預警的先頭兵，只有詳細查明所屬區域基本信息，才能夠在山洪災害來臨之前做好準備，才能夠正確計算評估山洪災害的危險度，確定哪些區域將會是受災嚴重區，從而組織居民疏散，保證人員零傷亡，財產零損失的最大成果率。大量的測繪工作是山洪災害調查的基礎，本文從測繪方面探析了山洪災害調查外業測量工作實施情況，內業成果整理研究，以期為從事山洪災害調查工作提供參考。