GPS-RTK在凤翔县山洪灾害调查中的应用

翟建平，麻娟丽

（1.凤翔县水利工作站,陕西 凤翔 721400；2.凤翔县水产工作站,陕西 凤翔 721400）

1 概况

1.1 调查背景

山洪是山区溪河由暴雨引起的突发性暴涨暴落洪水，洪峰很高，山区地面和河床坡降均较陡，雨后产流、汇流均较快，暴雨山洪过程一般为急剧涨落，径流过程短。山洪有如下特点：暴雨强度大、洪峰流量大、洪水位高、洪水流速快、摧毁力量大，破坏力特大。它往往发生在小流域的暴雨中心区，有时也在局部地区发生。面对这种突发性强、面域危害范围大的灾害，如若不采取有效的防治措施，山洪灾害将会带来不可估量的损失，对国家造成极大影响。因此山洪灾害调查研究工作中所得到的信息经过标准化处理分析，使受到山洪灾害威胁区域的人民能够及时得到预警信息，提前做好防灾减灾措施，从而最大化的降低人员财产等损失。

1.2 历史山洪灾害

凤翔县境内有雍水河、横水河等25 条河流，均属渭河水系，因7 月、8 月、9 月暴雨多发，每年都有不同程度的山洪灾害发生。据不完全统计，1985 年至今全县共发生大的山洪灾害13 次，主要分布在千河、横水河、雍水河流域。2010 年7 月千河流域10 年一遇较大洪水，冲毁道路54 km，淹没农田860 亩，冲毁堤防3 km，直接经济损失3420 万元。

1.3 山洪灾害调查目标和内容

1.3.1 调查目标

开展凤翔县山洪灾害调查，全面、准确查清凤翔县山洪灾害防治区的人口分布情况，查清山洪的区域分布，掌握山洪灾害防治区内的水文气象、地形地貌、社会经济、历史山洪灾害、涉水工程基本情况以及山洪灾害防治现状等基础信息，为山洪灾害分析评价和防治提供基础数据，为山洪灾害预警、预案编制、人员转移、临时安置、防灾意识普及、群策群防等工作进一步提供科学、全面、详细的信息支撑。

1.3.2 调查任务与内容

凤翔县山洪灾害调查工作分为内业调查、外业调查。内业调查主要包括社会经济统计资料，水文、气象资料收集整理；外业调查包括小流域下垫面和暴雨洪水特征调查，危险区调查，涉水工程调查，河道断面测量和居民户宅基高程测量，历史洪水调查，需进行工程治理的山洪沟调查。

1.4 山洪灾害调查的测量任务

山洪灾害防治区基本情况现场调查采用全面调查与重点调查相结合的方式，结合历史洪水调查和现场查勘，对城（集）镇、行政村（居民委员会）、自然村组等居民聚居区划分危险区，调查相应危险区内的居民户和居民人数、财产和住房分类情况；对重要的沿河村落进行详查，以居民户为单元，调查居民户的人员和住房情况，测量宅基高程；采取工程治理措施的村庄、集镇及山洪沟，塘（堰）坝、桥梁、路涵、防洪堤、护坡，沿河村落居民户，居民住宅楼房测量，河道内纵横断面测量。

2 山洪灾害调查中GPS-RTK的应用

选择GPS—RTK的作业方式可以提高山洪灾害调查中的外业作业效率，而且符合山洪灾害调查的技术要求。

2.1 调查基准

（1）调查的基准时点

基准时点为2012年12月31日24时。

（2）平面及高程控制系统

平面系统采用WGS84坐标系统，高程系统采用1985 国家高程基准。

2.2 GPS-RTK基本原理

GPS-RTK系统由基准站和流动站组成。测量时，将基准站设在1个已知点上，流动站设在要测量的点上，然后通过无线电台把基准站的所有卫星信息及观测信息连续不断地传给流动站，流动站根据接收到的基准站载波相位观测数据经过软件解算后实时得到流动站三维坐标（x，y，b）及其精度。

2.3 山洪灾害单点测量

测量工作开始前对GPS—RTK仪器进行高程系统和坐标系统的统一标准化设置，即WGS-84设置和国家1985高程系统的设置，在放置区城内布设控制网以便于今后测量成果的校查或者相关坐标系统的转换。

在危险防治区城内的测量工作还得加上房屋测量的流程，对于房屋测量这一项内容主要涉及到了有受到过山洪灾害侵袭的房屋建筑，对这些房屋建筑进行位置及高程信息的获取，GPS—RTK仪器测量下采集的受灾房屋的高程还有地理位置信息可以直接利用，将调查采集到的信息填到调查表中，并在山洪灾害调查采集终端软件上进行标绘。

2.3.1 防治区基本情况调查标绘

在本次山洪灾害调查中，以凤翔县为防治区进行调查，涉及全县12 镇160 个村，6 个社区，1967 个村小组，版图面积1179 km2，耕地80.04 万亩，总人口521675 人，总家庭户数155727 户，标绘情况见图1。

图1 山洪灾害防治区分布

2.3.2 预警设施调查

本次调查共核实自动监测站14 个，简易水位站34 个，无线预警广播站79 个，简易雨量站82 个，标绘情况见图2。

图2 预警设施标绘

2.3.3 涉水工程调查

本次调查共核实水库9 座，其中中型水库2 座，小（Ⅰ）型4 座，小（Ⅱ）4 座，淤地坝12 座，塘（堰）坝30 座，水闸36 座，标绘情况见图3。

图3 涉水工程标绘

2.3.4 沿河村落调查

本次调查共完成6 个自然村，其中114 户沿河村落入户详查，调查包括沿河村落和城（集）镇名称、代码、住户姓名、家庭人口、住房面积、住房结构等项内容，并对每户房屋进行拍照，标绘情况见图4。

图4 沿河村落及城（集）镇分布图

3 山洪灾害河道断面测量

3.1 控制网布设

以国家GPS点C级点F162，C级F187，C级F315，坐标成果以及Ⅱ崔凤18-1（Ⅱ级水准），Ⅰ宝鸡环3-1（Ⅱ级水准），Ⅲ县宝1（Ⅲ级水准），Ⅲ麟两7-1（Ⅲ级水准），Ⅲ凤乾4（Ⅲ级水准），3个国家C级GPS控制点及5 个高程控制点，共布设E级GPS点16个。

3.2 沿河村落河道断面布设与测量

3.2.1 纵、横断面的布设

每个危险区测量1 个纵断面和3 个横断面（其中横穿居民区的横断面为控制断面）。横断面布设选择较顺直河段布设，并在横断面左岸或右岸基点留设固定标志。纵断面测量沿沟道深泓线施测，并向上下游断面外各延伸 100 m～200 m。

3.2.2 纵、横断面的施测

断面采用GPS-RTK法直接采集数据，以左岸断面桩的起点作为横断面的基点（即起点距的零点），河道横断面施测不少于8 个特征点，测量断面特征点的最大距离不得大于5 m，断面水上部分测至历年最高洪水位0.5 m～1.0 m以上。纵断面特征点间距不大于10 m。对于有堤防的河流应测至堤防背河侧的地面；对于无堤防而洪水漫溢至与河流平行的公路围圩时则测至其外侧。当沟道断面穿过建筑物、构筑物时，断面上应增加特征点，如断面穿过堤防时，断面上增加堤顶点和堤底点；如穿过阻隔河道的建筑物时，断面上增加建筑物边界点；如穿过阻水树林时，断面上增加树林边界点。断面示例见图5。

图5 横断面示意图

断面照片拍摄要求。每个横断面至多附照片5 张，其中左岸一张（在右岸拍摄），右岸一张（在左岸拍摄）、面向上游1 张、面向下游1 张、历史最高洪水位1 张（如有）。每个纵断面附照片2 张（起点、终点各1 张）。

3.2.3 断面成果文件组织和命名

为保持断面成果的统一性与规范性，对提交成果文件夹的数据存储方式进行统一规定。断面成果包括断面测量成果报告和断面测量成果表。断面测量成果报告文件格式为“*.doc”，断面测量成果表文件格式为“*.xls”。断面成果存储时分三级文件目录组织，其中：第一级以县为单位进行组织，第二级文件夹以行政村为单位进行组织，第三级文件夹以断面组号为单位组织（断面组号从001 开始顺序编起），包含纵断面成果和横断面成果文件。本次外业调查工作共计测量河道断面40 个（横断面30 个，纵断面10 个），具体组织形式和命名方式见图6。

3.2.4 居民住房屋基高程测量

（1）入户高程测量采用GPS-RTK法施测，每次测量时，首先采集2 个～3 个已知点进行点位及高程校正（水平及垂直残差校正），然后进行外业实地测量。

图6 文件命名结构图

（2）对273 个住户院落内每户测量一个宅基地高程，施测时应测量住房的基础高程，基础高程不易确定时可以室内地面高程代替。

3.2.5 历史洪痕测量

在发生历史洪水的沿河村落及城（集）镇区的上、中、下游调查有明显的洪水痕迹。现场按照洪痕标记格式标记、拍照、并测量洪痕。同时布设断面，进行洪痕和断面的配套测量。拍照时，连同指认人和测量仪器一同拍照，本次调查共测洪痕点1 个。

4 结语

山洪灾害调查工作涉及面广、范围大、工作流程较多、专业技术性强，山洪实害调查成果的质量好坏直接影响到山洪灾害预警的有效性，做好山洪调查各项工作十分关键，它是山洪灾害预警的先头兵，只有详细查明所属区域基本信息，才能够在山洪灾害来临之前做好准备，才能够正确计算评估山洪灾害的危险度，确定哪些区域将会是受灾严重区，从而组织居民疏散，保证人员零伤亡，财产零损失的最大成果率。大量的测绘工作是山洪灾害调查的基础，本文从测绘方面探析了山洪灾害调查外业测量工作实施情况，内业成果整理研究，以期为从事山洪灾害调查工作提供参考。