防汛搶險中測繪技術(shù)的運用分析,防洪工程論文

防汛搶險中測繪技術(shù)的運用分析,防洪工程論文摘要：為更好的支撐防汛搶險工作，在對GPSRTK差分技術(shù)、單波束測深技術(shù)、無人機航測技術(shù)等當(dāng)下測繪新技術(shù)和設(shè)備進行分析討論基礎(chǔ)上，探尋求索總結(jié)了相關(guān)測繪技術(shù)在險情監(jiān)測、險情處置、險情校核中的實際應(yīng)用。為防汛搶險提供了理論根據(jù)，為確保江河湖泊安然度汛提供了數(shù)據(jù)保障。本文關(guān)鍵詞語:防汛搶險.測繪:差分測深;無人機:1、概述安徽省地處華東腹地，地跨長江、淮河、新安江三大水系，河流湖泊諸多，地理位置特殊，氣候條件復(fù)雜，洪澇災(zāi)禍頻發(fā)。每年汛期來臨，都面臨著一次嚴(yán)峻的考驗，尤其是經(jīng)歷1998、2021、2020年度的大汛，愈加具體表現(xiàn)出了我省水災(zāi)禍防御的重要性。在防汛抗洪搶險救災(zāi)斗爭中，各級防汛部門堅持科學(xué)調(diào)度、精準(zhǔn)施策、分類指導(dǎo)，廣大群眾實行全天候、全時段、全覆蓋巡查防守，水利技術(shù)充分發(fā)揮專業(yè)優(yōu)勢，奔赴一線提供查險搶險技術(shù)支持，把一個個險情處置在可控狀態(tài)，確保了重要工程和設(shè)施安全[1]?？购閾岆U是防汛工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，然而科學(xué)合理的搶險措施離不開精到準(zhǔn)確的測繪資料。面對每一處險情，首先要做的便是進行實地測量，通過數(shù)據(jù)來把握出險處的地理信息資料，然后再根據(jù)經(jīng)歷體驗來制定科學(xué)的搶險計劃。防汛搶險測量主要運用RTK實時動態(tài)差分技術(shù)和測深技術(shù)，近年來無人機航測技術(shù)的進展也為防汛搶險測量工作帶來了很大的便捷。2、測繪技術(shù)在防汛搶險中的應(yīng)用2.1、無人機航測技術(shù)在出險時的應(yīng)用汛期水位居高不下，出現(xiàn)比擬嚴(yán)峻的險情時往往難以在第一時間準(zhǔn)確把握險情的程度和范圍。而岸上地形復(fù)雜，樹木、蘆葦、雜草諸多，險情還可能進一步擴展，給測繪工作帶來很大困難，測繪工作人員也存在很大的安全隱患，這導(dǎo)致作業(yè)成本高、投入人員多、測繪時間長，甚至有部分地區(qū)無法施測。無人機航測是傳統(tǒng)航空攝影測量手段的有力補充，具有機動靈敏、高效快速、精細(xì)準(zhǔn)確、作業(yè)成本低、測繪時間短等特點，在小區(qū)域和飛行困難地區(qū)高分辨率影像快速獲取方面具有明顯優(yōu)勢。無人機航測的經(jīng)過分為飛行攝影和數(shù)據(jù)處理兩大步驟，華而不實飛行攝影是由飛行平臺、遙感設(shè)備、飛控系統(tǒng)共同完成。以2020年7月無為大堤保安站的險情為例，采用大疆無人機PHANTOM4PRO作為搭載數(shù)字遙感設(shè)備的飛行平臺；采用Aliture軟件作為飛行控制系統(tǒng)；采用Pix4DMapper進行影像數(shù)據(jù)處理。保安站出險位置位于長江沿岸，呈帶狀地形，設(shè)計航線的方向基本平行于岸線方向。根據(jù)測區(qū)原有地形資料和實地勘查情況，考慮無人機續(xù)航時間、地形測圖精度，在奧維地圖中預(yù)先設(shè)計每個架次的航測范圍，范圍的設(shè)計要充分考慮其航向、旁向重疊度，確保航測能覆蓋整個測區(qū)，無航攝漏洞[2]。飛行完成之后，利用Pix4DMapper通過航拍影像圖和POS數(shù)據(jù)以及空中三角測量進行數(shù)據(jù)處理，最終生成航測區(qū)的數(shù)字正射影像〔DOM〕和數(shù)字高程模型〔DEM〕。圖1無為大堤保安站正射影像圖2.2、測深技術(shù)在險情處置中的應(yīng)用2020年7月11日，無為大堤外護圩惠生聯(lián)圩五顯外灘潰破，12日早上7:00，五顯外灘隔堤漫溢，致使無為大堤保安站處堤防直接擋水。保安站位于無為大堤樁號88+850處，為在建工程，泵站設(shè)計流量58m3/s，裝機6臺共7500kW。泵站所在堤段地層為典型二元構(gòu)造，上部為透水性較弱的淤泥質(zhì)黏土覆蓋層，厚4～8m，下部為深切厚重的粉砂細(xì)層。險情發(fā)生前，泵站外側(cè)回填土至底板頂面高程?；萆?lián)圩潰破后，12日下午，保安站基坑集水坑處開場出現(xiàn)管涌險情，施工單位于第一時間采取了反濾壓滲措施。13日上午，保安站基坑翻沙鼓水險情發(fā)展迅速，基坑內(nèi)水位已高于袋裝土壓滲平臺，平臺四周翻砂鼓水，出水量很大。由于情況緊急，專家組立即向蕪湖市防指作了報告，并迅速組織民工及武警官兵施行砂石料壓滲、利用圍堰充水反壓等應(yīng)急搶險措施，才將險情初步控制。后續(xù)又在基坑翻砂鼓水處繼續(xù)拋砂石壓滲，加高加固內(nèi)側(cè)圍堰，抬高圍堰內(nèi)水位至無為大堤內(nèi)外水位差不大于5m。同時在箱涵兩側(cè)回填砂石料，防止繞滲毀壞。為了更準(zhǔn)確的分析險情進展，需要把握充水反壓的水量和基坑內(nèi)部水下地形，因此需要測深技術(shù)的支持。測繪人員乘坐小型皮劃艇，利用HY1600測深儀和GPS相結(jié)合，對基坑圍堰進行了水下單波束測深。單波束測深儀是利用超聲波在水介質(zhì)的傳播特性和水底的反射特性測量水深的儀器，發(fā)射的超聲波為單一波束。通過測量超聲波在水中傳播速度和換能器發(fā)射超聲波、接收水底回波信號的時差計算聲波傳播的距離測量水深值。測量前需做好準(zhǔn)備工作，將換能器安裝在船舷懸掛并與天線同軸線垂直，測船正常負(fù)載后測量靜吃水，采用水準(zhǔn)法測量動吃水并記錄水尺讀數(shù)進行水位校正，最后通過量得的水溫值進行聲速校正，利用Hypack軟件進行水下測量，比例尺為1∶500。測量結(jié)束后，將水深轉(zhuǎn)換為水下高程，繪制水下地形等高線。水下地形圖能夠清楚明晰的反映險情處置的狀況，為專家組的進一步?jīng)Q策提供根據(jù)。圖2無為大堤保安站水下地形圖2.3、RTK差分技術(shù)在險情校核時的應(yīng)用RTK(Real-timekinematic，實時動態(tài)〕載波相位差分技術(shù)，是實時處理兩個測量站載波相位觀測量的差分方式方法，將基準(zhǔn)站采集的載波相位發(fā)給用戶接收機，進行求差解算坐標(biāo)。RTK定位技術(shù)就是基于載波相位觀測值的實時動態(tài)定位技術(shù)，它能夠?qū)崟r地提供測站點在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，并到達(dá)厘米級精度。在RTK作業(yè)形式下，基準(zhǔn)站通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測值和測站坐標(biāo)信息一起傳送給流動站。流動站不僅通過數(shù)據(jù)鏈接收來自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，還要采集GPS觀測數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測值進行實時處理，同時給出厘米級定位結(jié)果，歷時缺乏一秒鐘。流動站可處于靜止?fàn)顟B(tài)，可以處于運動狀態(tài)；可在固定點上先進行初始化后再進入動態(tài)作業(yè)，可以在動態(tài)條件下直接開機，并在動態(tài)環(huán)境下完成整周模糊度的搜索求解。在整周未知數(shù)解固定后，即可進行每個歷元的實時處理，只要能保持四顆以上衛(wèi)星相位觀測值的跟蹤和必要的幾何圖形，則流動站可隨時給出厘米級定位結(jié)果。RTK技術(shù)的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)處理技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。RTK險情校核采用厘米級精度的千尋CORS信號以及2000國家大地坐標(biāo)系統(tǒng)〔CGCS2000〕，對每個出險處的堤防斷面進行測量，對出險處地面高程、內(nèi)堤腳、內(nèi)平臺、堤頂、外水位等特征點都求得固定解。網(wǎng)絡(luò)RTK測量流動站在CORS網(wǎng)的有效服務(wù)區(qū)域內(nèi)進行，觀測開場前對儀器初始化，并得到固定解，當(dāng)長時間不能獲得固定解時，斷開通信鏈路，再次進行初始化操作。作業(yè)經(jīng)過中出現(xiàn)衛(wèi)星信號失鎖，重新初始化并經(jīng)重合點測量檢驗合格后，方才繼續(xù)作業(yè)。測量經(jīng)過中RTK碎部點測量平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換殘差不大于±0.1mm，高程擬合殘差不大于1/10等高距。RTK碎部點測量流動站觀測時采用固定高度〔1.8m〕對中桿對中，觀測歷元數(shù)大于5個[3]。測量結(jié)束后，外業(yè)采集的數(shù)據(jù)從手簿中導(dǎo)出，并進行數(shù)據(jù)備份，導(dǎo)出的成果數(shù)據(jù)在計算機中用AutoCAD編輯成圖，并繪制了每個險情位置的堤防斷面圖。險情校核測量得出的數(shù)據(jù)相對精到準(zhǔn)確，通過這些數(shù)據(jù)能夠得到出險位置距離內(nèi)堤腳的垂直距離，也能直觀的反映當(dāng)?shù)氐谭赖膬?nèi)外水頭差，還能反映出堤防災(zāi)后重建所要填充的工程量。例如安徽省同馬大堤穩(wěn)固圩上拐200m處的斷面，測得外水位高程16.202m，內(nèi)堤腳高程12.003m，因而內(nèi)外水頭差為4.199m。另外能夠通過計算得出此處100m斷面與200m斷面之間的內(nèi)堤地面積為7014.43m2，如需災(zāi)后加強災(zāi)禍防御能力，則增加蓋重的土方量就能夠得出。除此之外，通過RTK采集的高程，在發(fā)生散浸現(xiàn)象的堤段能直觀的反響出壩體浸潤線位置，在沒有發(fā)生散浸的堤段，結(jié)合當(dāng)?shù)氐臏y壓管水位觀測數(shù)據(jù)，可以以得出壩體浸潤線位置。地下水位數(shù)據(jù)能夠幫助我們計算出壩體土壤的浸透壓力以及繞壩滲流等，進而有助于堤防涵閘等水利工程的規(guī)劃設(shè)計。3、結(jié)束語防汛搶險需要遵循科學(xué)規(guī)范和可持續(xù)發(fā)展的理念，落實數(shù)據(jù)精到準(zhǔn)確化、資料規(guī)范化、規(guī)劃長遠(yuǎn)化。對出險位置的地形進行校核，將詳細(xì)坐標(biāo)及高程進行分析比照，既到達(dá)了數(shù)據(jù)規(guī)范化的要求，提高了資料收集的準(zhǔn)確度，也為災(zāi)后重建工程的規(guī)劃提供了愈加直觀，愈加精準(zhǔn)的根據(jù)。以