低空无人机航测技术在贵州山区小河流管理范围划界中的应用

低空 无人机航测技术在贵州山区 小河流管理范围 划界中的应用

刘发勇

中国电建集团 贵州电力设计研究 院有限公司 贵州 贵阳 5500 81

摘 要：中小河流管理范围与保护范围的划界工作是河湖管护的一项重要基础工作，为解决贵州喀斯特山区河流岸线外业调查周期长、工作量大等问题，本文通过无人机航测技术在中小河流划界中的应用，通过实际划界工作进行山区中小河流管理范围划界，获取河流带状正射影像、空三点云、数字高程模型等数据，可较清晰地识别堤脚线、土埂坡脚、坡式护岸岸顶等，可准确地划定中小河流管理范围边界。

关键词：无人机航测、管理范围、山区河流

河湖工程范围划界是建设水生态文明和实现水利现代化的重要保障，如何在短期内快速完成大量的河湖划界勘测任务，成为新形势下的一大考验，采用传统测绘手段无论工作效率还是成果展现形式，都难以满足当前信息化需求和严峻的工期要求^[1-2]。本文以低空无人机航测为例，从技术方案、数据应用、成果划界等各阶段进行分析应用，为河湖划界勘测提供一种快速、高效的解决办法。

1技术路线

因河流两岸山体高差大，受起降场地限制，本次采用南方天巡MF2500垂直起降固定翼无人机，旁向重叠度50%，航线重叠度70%，相对航高500m，f（焦距）=36mm的相机，地面采样间隔15cm，满足河道带状1:2000成图比例尺。

外业航飞完成之后，结合地面像控点进行空三加密解算，并生成点云数据，通过CloudCompare软件进行点云滤波处理，把房屋、桥梁、树木等点云数据过滤掉，再用点云数据生成DEM数据，应用ArcGIS软件及DEM数据自动生成等高线，同时通过正射影像采集地物，最后编辑得到测区的1:2000地形图。

2水文分析

2.1设计洪水

卜口河流域属典型的山区雨源性河流，洪水主要由流域内暴雨产生。流域内无实测洪水资料，根据最近江口雨量站年最大一日降雨资料统计分析，实测最大一日降雨量281㎜（1995年7月1日），暴雨主要出现在4-11月，而5-8月出现的暴雨次数占发生次数的86.2%，其中6月份共发生16次占31.4%，见江口雨量站历年出现最大一日暴雨机率表1.1。暴雨特点是雨量集中，历时短、雨强大、笼罩面宽。

表 1.1 江口县逐月发生年最大洪水机率表

设计流域属山区雨源型河流，洪水由暴雨产生，洪水过程与暴雨过程基本相应，由于受季风影响，夏季炎热多雨，冬季寒冷少雨。洪水多发生在4～9月，其中6、7月份出现暴雨最多。流域内汛期每年从4～5月开始，9月底结束。年最大洪水大多数发生在5～7月，约占91.3%左右，4月、8月、9月、10月份占的比例较小。

2.2设计暴雨

查《贵州省短历时暴雨统计参数等值线图籍》，综合考虑确定采用江口雨量站统计的暴雨数据，即最大24小时降雨量均值采用100mm，Cv＝0.45，Cs＝3.5 Cv。设计流域最大24小时降雨量成果见表1.2。

表 1.2 设计流域最大24小时降雨量成果表

2.3水位流量关系

卜口河江口县境内从场沟DM16往上共测量16个断面，总长5.3km，经上述水文分析计算控制断面DM16的面积和流量见表1.3：

表 1.3 卜口河控制断面DM16设计洪峰流量成果表

以曼宁公式来推求控制断面水位流量关系，根据断面测量，实测流量及洪痕调查，最终确定洪痕比降为8.05‰～13.2‰，糙率系数取0.041。

流量公式：

式中：Q—过水断面流量，m³/s；

n—河道糙率，起始断面，

A—河道过水断面面积，m²；

R—河道水力半径，m；

J—流段内的平均水力坡度，

计算得到控制断面DM16不同频率的水位流量关系表1.4。

表 1.4 卜口河江口县境内段控制断面DM16处不同频率流量水位表

3 管理范围线划定

3.1划定依据

结合《全国河道（湖泊）岸线利用管理规划技术细则》及《河道管理范围划界技术规程》等的相关规定，管理范围线外缘控制线确定的原则如下：

1）有堤防的河段按堤防外缘线作为外缘控制线。

2）其余无堤防的河段农村河段按5年一遇设计洪水水面线作为外缘线控制线。城镇河段按10年一遇设计洪水水面线作为外缘线控制线，

3）水库河段，按照校核洪水位作为外缘线控制线。

3.2划界成果

根据实际需要，各控制断面之间界桩管理范围线高程可采用控制断面管理范围线线性内插得到，根据以上划分依据，卜口河江口县境内河段长度5.3km，管理范围线总长10.39km，其中左岸长5.19km，右岸长5.20km。

4结语

低空无人机航测技术的应用，改变了传统测绘数据采集和外业调查工作模式，不仅降低了测绘外业工作强度，还大大缩短了测绘进度，为山区河湖划界工作提供了一种新的作业方法，也让紧急测量任务工期更可控。通过对划界成果进一步分析利用，可建立信息化平台，将岸线管理、水资源保护、河湖整治等业务进行整合，实现一次航测，成果多次利用，提升航测成果数据利用率。

参考文献：

[1] 欧阳显良,杨静学,李伟添,等.无人机航测技术在中小河流划界中的应用[J].广东水利水电,2017,000(008):80-83.

[2] 蔺全奎,李伟哲.小型无人机航测技术在水利工程中的应用[J].西北水电, 2016(5):28-31.

[3] 王利军.基于多旋翼无人机航测的河道划界测绘关键技术分析[J].测绘技术装备,2020(3):30-32.

[4] 余青容,喻守刚.无资料小流域河道水面线计算方法的研究[J].中国水运.航道科技, 2020,.643(01):4-8.