渭河下游河势查勘的实践与探索

袁 峥 ,梁林江 ，3,杨 军

（1.陕西省江河水库工作中心，陕西 西安 710018；2.陕西锦源勘测规划设计研究院有限公司，陕西 渭南 714000；3.西藏自治区阿里地区水利局，西藏 噶尔 859400）

1 渭河

1.1 渭河的基本情况

渭河古称渭水，是黄河最大的支流，流域面积13.48 km2，全长818 km，流经甘肃、宁夏、陕西三省区。渭河是陕西的母亲河，在凤阁岭进入陕西，流经宝鸡、杨凌、咸阳、西安、渭南，长502 km，流域面积6.71万km2，造就了八百里秦川，在潼关注入黄河。

1.2 渭河下游的特点

渭河咸阳铁桥以下至入黄口段是下游，长208 km，是黄河三门峡水库的淹没区和影响区。受三门峡水库运用影响，潼关高程抬升，泥沙淤积严重，河势多变，没有得到完全有效控制，有时直接危及堤防安全，加之“地上悬河”形势严峻，防洪短板突出，洪水预见期短，洪水风险依然是最大威胁。

2 河势查勘

查《黄河网》“黄河辞典”，河势查勘是对河势进行现场勘察工作。查勘内容主要是观测河势、分析河势演变状况、了解工程险情及管理状况等。其主要目的是为来年河道整治及其他建设项目提供依据。黄河下游河道查勘，每年汛前汛后各进行一次。查勘方法是乘船顺流而下，在河湾、塌岸、控导工程、险工等重点地方，上岸徒步查勘，利用望远镜、激光测距仪，在宽阔的河道里观察河道的汊流、沙洲等分布情况，绘制出五万分之一的河势图。汛期水情变化较大或发生重大险情时，随时组织查勘，预估河势发展趋势，为防汛抢险决策提供依据。

3 河势查勘传统方法及存在问题

3.1 传统方法

目前渭河下游河势查勘也采用驱车和徒步相结合的方法，乘车顺河而下，在河湾、塌岸、控导工程、险工等重点地方岸上徒步查勘，目视或利用望远镜，在宽阔的河道里观测河道的汊流、沙洲等分布情况，绘制出五万分之一的河势图。

3.2 存在问题

采用传统的查勘方法，在过去几十年的防汛工作中起到了非常重要的作用。但在新形势下，各级政府和防汛应急部门对防汛备汛、安全度汛信息精细化及数据实用化和数据多元化挖掘利用的要求越来越高、精、准和细，仍存在诸多需改进和完善的地方。

查勘采用驱车和徒步相结合的方法，在河湾、塌岸、控导工程、险工等重点部位详细查勘，但对无工程险工或河道主溜远离堤防部分河段的河势变化、汊流沙洲分布、河湾崩塌及发展趋势等情况，因交通不便等问题，难以全面准确掌握，即就是到达现场，因视觉角度、定位等方面的限制、很难整体准确把握。对工程坝岸靠水、靠溜、着溜的性质按坝号进行查勘统计，虽然有重点部位的照片、文字描述和数据统计表，但系统性直观性仍然较差。

无论是河势变化还是工程坝岸变化情况，目前只能做定性预判，从河岸崩塌宽度，河段滩体冲刷淤长量、重点工程部位水面宽度、出水高度，主溜线险工、坝岸靠水范围和长度，难以做到精确研判。尽管有部分河道管理部门查勘时利用激光测距仪对重点工程部位进行观测，但因需要的技术、仪器和专业人员的限制，也很难做到全面和准确。已建、在建桥梁及浮桥、采沙船作业等阻水障碍物的位置、规模等信息缺失或不全面准确。

由于河势信息和工程着溜信息碎片化，未能形成整体、系统、全面性数据影像资料，不能为急需维修加固的河道工程和当年或来年河道整治及其它建设项目提供可信度高、说服力强、足以决策定板的依据。查勘资料后期可利用性差，很难和往年或来年的河势信息和工程着溜信息进行对比分析，对分析河势演变过程，预估工程防守重点，提高编写查勘报告和防汛预案质量，套汇编制河势图的精准度、深度的提高等要求都存在很大差距。

4 可尝试的河势查勘方法及分析

随着航空摄影与遥感成像技术发展，特别是近几年低空无人机摄影技术的不断成熟，能够以较高精度、快速高效地进行大面积成像，其光学成像产品，具有数学坐标信息，内容丰富，直观反映地表信息，为防灾减灾和公共建设规划等提供依据，还可以从中提取和派生新的信息，为进一步开发和研究服务，也为进一步深化支持河势查勘提供了现代化技术手段。

4.1 利用互联网地图（卫星影像）结合实地查勘

此类产品具有获取方便，经济实用，影像直观且全面的优点，但具体到为防灾防汛服务，由于互联网地图是公共民用服务产品，用于专业支持，存在以下不足：信息实时性、现势性较差，一二线城市几个月或一年更新一次，城市外地区往往几年才更新；分辨率不足以满足工程查勘的要求；坐标、高程信息无法直接获取，不利于后期进一步开发和定量研究，通过专业技术单位加工，成本高、周期长。

4.2 利用航空影像及成图产品（航片）结合实地查勘

无论是高空（有人机）或低空（无人机）技术生产的地图产品，内容丰富，可以一次性生成适当分辨率的直观性、现势性很强的正射影像图（DOM）和可用于规划设计的线划图（DLG），和当地坐标高程套合，是全面、详细、系统解决目前汛前汛后存在不足之处的最好技术手段，但在实际应用中因其生产成本高，产品生产周期比较长，很难推广到河势查勘实际工作中。

4.3 利用定位设备和无人机低空录像结合实地查勘

可对重点工程和重点河弯运用激光测距仪、GPS定位仪进行定位、定量，并采用无人机拍摄工程全貌及重点部位视频和照片，这种技术手段虽有创新但仍存在以下不足：利用常规设备进行定位，需要一定数量的专业人员，如果考虑和当地坐标高程套合，受交通、找控制点等因素影响，工作量大、效率低，成本高；无人机拍摄的视频、照片资料，很好地满足了查勘人员视觉感官需求，但无人机本身受滞空时间（一般十五分钟/架次）、频繁选择起降场地、天气等要素制约，工作效率难以掌控，对工程的着溜数量、性质、河势的状况可以远程的当下判读，但无法做到定量分析及变化的对比分析；常规测量形成的定量数据（坐标、高程等）不能和无人机视频照片影像融合，资料碎片化，不系统，很难形成全河系统的定位、定量成果，对形成当期现势性精准的河势图帮助较小，对后期研究应用支持不大，尤其是对河势变化、工程着溜变化对比分析，可利用性较差。

5 推荐的河势查勘方法

通过对以上可尝试的探测方法的分析，结合现代无人机光学成像技术的发展，全面系统的考虑现代技术在河道查勘应用的实际，本着实用、经济，形成的查勘资料系统、全面直观，当下和后期应用可利用性、可延展、可进一步开发研究的原则，渭河下游河势查勘可利用无人机正射影像DOM+DEM产品辅以实地重点查勘的方法。

5.1 具体方法

在查勘前生产无人机正射影像图，结合当地坐标和高程，测量适当数量的像控点，通过空三加密形成DEM高程模型，将其高程成果与正射影像迭加，使正射影像的水边、工程、靠河堤防有必要的高程注记，再通过相片调绘，注记正射影像图上的工程名称，坝号和度汛重点关注的桥梁，浮桥、采砂船等滞洪障碍，形成要求的产品后，查勘人员携带电子影像在重点关注工程和河势部位进行实地研判、调查。

5.2 产品技术指标

从满足获取渭河下游汛前汛后工程、河势等相关信息，节约成本等方面统筹考虑，可以河道中心两侧各250 m宽度确定成像范围；采用西安80坐标系和国家85高程基准（或河道大沽高程）；平面精度控制在厘米级，高程精度控制在20 cm以下；正射影像分辨率高于15 cm，即1∶2000成图比例尺要求，满足工程坝垛着溜情况判断和河势变化精准定量的要求。

5.3 优越性分析

运用航拍+地理测绘技术，以航摄正射影像（DOM）为基础，将地形要素的信息，重点部位的高程信息，通过技术处理叠加到该影像平面上，形成影像数据库，不但具备影像特征，能提供直观性依据，而且具备地形图的几何精度，获取的数据可信度高。

具体到河势查勘工作，该技术产品具有精度高，直观逼真，现势性强，资料系统，可完整、准确地对工程着溜的现状、着溜坝垛的个数、性质、出水高度以及河势变化衍生的汊流、支流分布、河道主溜线、水边线及河势变更走向，沿岸地形变化、河段滩体冲刷淤长程度，滩岸崩塌等河势及大堤堤防防汛要素进行识别判定。

数据经加工、携带方便，普通平板即可携带电子数据，利用提前获取的数据，结合重点部位有目的的实地对比验证，可极大地提高现场查勘效率和质量。

由于DOM是数字的，在计算机、平板甚至手机上可以局部放大，具有良好的判读性能、可管理性能；影像上具有坐标、方位、尺寸及高程，可直接在影像上量测距离、面积和高度，为工程和河势变化提供了精确的可定量数据支持、提高了查勘资料的可信度和说服力，为查勘报告编写奠定了详实的、可定量的数据依据。

具有地形图的精度，作为地图分析背景控制信息，可提取桥梁、浮桥、采砂船以及范围内其它防汛设施的信息，为防汛预案制定提供历史和最新空间信息，

可延展开发利用，作为独立的背景层，与地名、高程、图廓线、公里网格等要素层复合，通过内业技术加工，可制作小比例尺如五万分之一河势现状图和各种专题图和图册，也可为急需维修养护或新建扩建的河道工程和其它建设项目内业加工满足规划设计的DLG数字线划图（地形图），进一步可在此影像数据基础上，挂连互联网地图，扩展宏观视野，加注工程各种信息、水文信息、防汛及管理信息，建立全河一张图地理信息系统，提高水管单位的现代化技术管理水平和效率、质量。

可重复利用、可对比研究性能好，历年同一数据可为渭河下游河势演变、工程着溜发展趋势做准确的对比分析预估，从中研究其变化规律，利用掌握河道工程历史数据和河势分析的优势，与省防办联合向沿河地方人民政府发布河道崩岸预警和工程出险预警通知，各地通过不同的预警级别采取相应的抢护措施，使我局取得良好的社会声誉和社会效益。

6 结论

1）在防汛抢险工作中积极引进空间航空影像技术

随着科学技术的不断发展，空间航空影像可用于防汛工作的方方面面，如倾斜摄影成果，360°无视觉死角体验河道河势全貌；在洪水发生时，利用无人机视频技术，高效逼真获取即时的河势变化情况和工程险情，为防汛抢险提供准确科学的依据。

2）充分利用现代科技手段和方法开展河势查勘

充分利用3S和4D技术、计算机互联网技术和大数据的综合应用，把防汛工作的每个环节做精、做细，高效率高精度进行河势查勘和工程普查，及时开展水毁修复，确保下游河道行洪畅通。还可利用大数据建立数学模型，深入分析研究渭河下游河势变化的原因和趋势。

3）进一步加强渭河下游综合治理

抓紧开展顶层设计，加大重大问题研究，开展新一轮河道整治，加长加固原有河道整治工程，布设新的河道工程。抓紧实施东庄水库，紧紧抓住调节水沙关系这个“牛鼻子”，减缓泥沙淤积。要确保下游河势稳定和河道行洪畅通，确保渭河下游长久安澜，推动渭河流域高质量发展。