摘 要： 为更好的支撑防汛抢险工作，在对GPS RTK差分技术、单波束测深技术、无人机航测技术等当前测绘新技术和设备进行分析探讨基础上，探索总结了相关测绘技术在险情监测、险情处置、险情校核中的实际应用。为防汛抢险提供了理论依据，为确保江河湖泊安然度汛提供了数据保障。
关键词 : 防汛抢险.测绘:差分测深;无人机:
1、 概述
安徽省地处华东腹地，地跨长江、淮河、新安江三大水系，河流湖泊众多，地理位置特殊，气候条件复杂，洪涝灾害频发。每年汛期来临，都面临着一次严峻的考验，尤其是经历1998、2016、2020年度的大汛，更加体现了我省水灾害防御的重要性。在防汛抗洪抢险救灾斗争中，各级防汛部门坚持科学调度、精准施策、分类指导，广大干部群众实行全天候、全时段、全覆盖巡查防守，水利技术干部充分发挥专业优势，奔赴一线提供查险抢险技术支持，把一个个险情处置在可控状态，确保了重要工程和设施安全[1]。抗洪抢险是防汛工作的关键环节，然而科学合理的抢险措施离不开精确的测绘资料。面对每一处险情，首先要做的便是进行实地测量，通过数据来掌握出险处的地理信息资料，然后再根据经验来制定科学的抢险计划。防汛抢险测量主要运用RTK实时动态差分技术和测深技术，近年来无人机航测技术的进展也为防汛抢险测量工作带来了很大的便捷。
2、 测绘技术在防汛抢险中的应用
2.1 、无人机航测技术在出险时的应用
汛期水位居高不下，出现比较严峻的险情时往往难以在第一时间准确掌握险情的程度和范围。而岸上地形复杂，树木、芦苇、杂草众多，险情还可能进一步扩展，给测绘工作带来很大困难，测绘工作人员也存在很大的安全隐患，这导致作业成本高、投入人员多、测绘时间长，甚至有部分地区无法施测。无人机航测是传统航空摄影测量手段的有力补充，具有机动灵活、高效快速、精细准确、作业成本低、测绘时间短等特点，在小区域和飞行困难地区高分辨率影像快速获取方面具有明显优势。
无人机航测的过程分为飞行摄影和数据处理两大步骤，其中飞行摄影是由飞行平台、遥感设备、飞控系统共同完成。以2020年7月无为大堤保安站的险情为例，采用大疆无人机PHANTOM 4 PRO作为搭载数字遥感设备的飞行平台；采用Aliture软件作为飞行控制系统；采用Pix4D Mapper进行影像数据处理。保安站出险位置位于长江沿岸，呈带状地形，设计航线的方向基本平行于岸线方向。根据测区原有地形资料和实地勘查情况，考虑无人机续航时间、地形测图精度，在奥维地图中预先设计每个架次的航测范围，范围的设计要充分考虑其航向、旁向重叠度，确保航测能覆盖整个测区，无航摄漏洞[2]。飞行完成之后，利用Pix4D Mapper通过航拍影像图和POS数据以及空中三角测量进行数据处理，最终生成航测区的数字正射影像（DOM）和数字高程模型（DEM）。
图1 无为大堤保安站正射影像图
2.2 、测深技术在险情处置中的应用
2020年7月11日，无为大堤外护圩惠生联圩五显外滩溃破，12日早上7:00，五显外滩隔堤漫溢，致使无为大堤保安站处堤防直接挡水。保安站位于无为大堤桩号88+850处，为在建工程，泵站设计流量58m3/s，装机6台共7500k W。泵站所在堤段地层为典型二元结构，上部为透水性较弱的淤泥质黏土覆盖层，厚4～8m，下部为深厚的粉砂细层。险情发生前，泵站外侧回填土至底板顶面高程。惠生联圩溃破后，12日下午，保安站基坑集水坑处开始出现管涌险情，施工单位于第一时间采取了反滤压渗措施。13日上午，保安站基坑翻沙鼓水险情发展迅速，基坑内水位已高于袋装土压渗平台，平台四周翻砂鼓水，出水量很大。由于情况紧急，专家组立即向芜湖市防指作了报告，并迅速组织民工及武警官兵实施砂石料压渗、利用围堰充水反压等应急抢险措施，才将险情初步控制。后续又在基坑翻砂鼓水处继续抛砂石压渗，加高加固内侧围堰，抬高围堰内水位至无为大堤内外水位差不大于5m。同时在箱涵两侧回填砂石料，防止绕渗破坏。
为了更准确的分析险情进展，需要掌握充水反压的水量和基坑内部水下地形，因而需要测深技术的支持。测绘人员乘坐小型皮划艇，利用HY1600测深仪和GPS相结合，对基坑围堰进行了水下单波束测深。单波束测深仪是利用超声波在水介质的传播特性和水底的反射特性测量水深的仪器，发射的超声波为单一波束。通过测量超声波在水中传播速度和换能器发射超声波、接收水底回波信号的时差计算声波传播的距离测量水深值。测量前需做好准备工作，将换能器安装在船舷悬挂并与天线同轴线垂直，测船正常负载后测量静吃水，采用水准法测量动吃水并记录水尺读数进行水位校正，最后通过量得的水温值进行声速校正，利用Hypack软件进行水下测量，比例尺为1∶500。测量结束后，将水深转换为水下高程，绘制水下地形等高线。水下地形图能够清晰的反映险情处置的状况，为专家组的进一步决策提供依据。
图2 无为大堤保安站水下地形图
2.3 、RTK差分技术在险情校核时的应用
RTK(Real-time kinematic，实时动态）载波相位差分技术，是实时处理两个测量站载波相位观测量的差分方法，将基准站采集的载波相位发给用户接收机，进行求差解算坐标。RTK定位技术就是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时给出厘米级定位结果，历时不足一秒钟。流动站可处于静止状态，也可处于运动状态；可在固定点上先进行初始化后再进入动态作业，也可在动态条件下直接开机，并在动态环境下完成整周模糊度的搜索求解。在整周未知数解固定后，即可进行每个历元的实时处理，只要能保持四颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形，则流动站可随时给出厘米级定位结果。RTK技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术。
RTK险情校核采用厘米级精度的千寻CORS信号以及2000国家大地坐标系统（CGCS2000），对每个出险处的堤防断面进行测量，对出险处地面高程、内堤脚、内平台、堤顶、外水位等特征点都求得固定解。网络RTK测量流动站在CORS网的有效服务区域内进行，观测开始前对仪器初始化，并得到固定解，当长时间不能获得固定解时，断开通信链路，再次进行初始化操作。作业过程中出现卫星信号失锁，重新初始化并经重合点测量检验合格后，方才继续作业。测量过程中RTK碎部点测量平面坐标转换残差不大于±0.1mm，高程拟合残差不大于1/10等高距。RTK碎部点测量流动站观测时采用固定高度（1.8m）对中杆对中，观测历元数大于5个[3]。测量结束后，外业采集的数据从手簿中导出，并进行数据备份，导出的成果数据在计算机中用Auto CAD编辑成图，并绘制了每个险情位置的堤防断面图。
险情校核测量得出的数据相对精确，通过这些数据可以得到出险位置距离内堤脚的垂直距离，也能直观的反映当地堤防的内外水头差，还能反映出堤防灾后重建所要填充的工程量。例如安徽省同马大堤巩固圩上拐200m处的断面，测得外水位高程16.202m，内堤脚高程12.003m，因此内外水头差为4.199m。另外可以通过计算得出此处100m断面与200m断面之间的内堤地面积为7014.43m2，如需灾后加强灾害防御能力，则增加盖重的土方量就可以得出。除此之外，通过RTK采集的高程，在发生散浸现象的堤段能直观的反应出坝体浸润线位置，在没有发生散浸的堤段，结合当地的测压管水位观测数据，也可以得出坝体浸润线位置。地下水位数据可以帮助我们计算出坝体土壤的渗透压力以及绕坝渗流等，从而有助于堤防涵闸等水利工程的规划设计。
3、 结语
防汛抢险需要遵循科学规范和可持续发展的理念，落实数据精确化、资料规范化、规划长远化。对出险位置的地形进行校核，将具体坐标及高程进行分析对比，既达到了数据规范化的要求，提高了资料收集的准确度，也为灾后重建工程的规划提供了更加直观，更加精准的依据。
参考文献
[1]徐业平.防汛抢险100例[M].南京:河海大学出版社, 2017.
[2]宋轩彬无人机航测在长江崩岸治理工程中的应用初探[J].安徽测绘, 2019(3):40-42.
[3]中华,人民共和国国家测绘局全球定位系统实时动态测量(RTK)技术规范: CHT 2009-2010[S].北京:测绘出版社, 2010.
