水利普查中的測(cè)量工作
水利普查分以下四個(gè)階段進(jìn)行：
一、前期準(zhǔn)備階段；
二、清查登記階段；
三、填表上報(bào)階段；
四、成果發(fā)布階段。
如下圖1-1，是水利普查的第二階段，清查登記。清查登記的具體實(shí)時(shí)方案鍵下圖：
圖1-1 水利普查第二階段——清查登記
在第二階段，清查登記的過(guò)程中，必然涉及到外業(yè)調(diào)查，外業(yè)調(diào)查主要內(nèi)容包括：調(diào)查河流湖泊的類型、數(shù)量、流域面積、位置及其分布；調(diào)查河流湖泊岸線的長(zhǎng)度、分布；調(diào)查河流水文特征、類型和分布；調(diào)查河流湖泊的使用現(xiàn)狀、水資源災(zāi)害調(diào)查、水資源利用調(diào)查和水資源可再生利用調(diào)查等三個(gè)方面。
河流湖泊范圍大、涉及面廣，同步性強(qiáng)的特點(diǎn)和其調(diào)查方法對(duì)測(cè)量手段提出的要求決定了當(dāng)前河流湖泊普查的最優(yōu)數(shù)據(jù)采集與定位方法必然是
GPS衛(wèi)星定位技術(shù)和遙感技術(shù)相結(jié)合的方式。具體的
GPS衛(wèi)星定位技術(shù)測(cè)量應(yīng)用方案必須根據(jù)這一情況制定。
河流湖泊的勘測(cè)范圍廣，填圖比例尺大（主要在1：1萬(wàn)和1：5萬(wàn)），其調(diào)查方法與技術(shù)路線中的定位與數(shù)據(jù)采集方法具體歸納有如下：
對(duì)于有居民的河流湖泊區(qū)域：
1．對(duì)河流湖泊的沿岸線進(jìn)行沿岸踏勘與填圖測(cè)量，尤其要用GPS進(jìn)行沿岸觀測(cè)點(diǎn)與特征點(diǎn)的高精度定位靜態(tài)（含快速靜態(tài)）測(cè)量，以滿足遙感影像驗(yàn)證、定位校正和幾何配準(zhǔn)的規(guī)范要求。
2．用RTK系統(tǒng)配合測(cè)深儀進(jìn)行水上和沿岸地形地貌的高精度測(cè)量，和水深的確定。
3．用DGPS定位手段進(jìn)行河流湖泊的類型分布和水資源情況調(diào)查。
對(duì)于無(wú)居民的河流湖泊區(qū)域：
1．對(duì)于一般性無(wú)居民河流湖泊區(qū)域，在遙感的基礎(chǔ)上進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的踏勘填圖，采用DGPS對(duì)沿岸地物特征點(diǎn)、典型類型及界線、開(kāi)發(fā)活動(dòng)情況進(jìn)行高精度定位，并滿足遙感影像驗(yàn)證、定位校正和幾何配準(zhǔn)的規(guī)范要求。
2．對(duì)于專項(xiàng)性無(wú)居民的流域除完成沿程勘測(cè)和填圖外還要求對(duì)特征基點(diǎn)進(jìn)行DGPS測(cè)量及標(biāo)記。
對(duì)以上河流湖泊普查的GPS測(cè)量方式進(jìn)行分析、總結(jié)并結(jié)和具體的測(cè)量手段，可以把河流調(diào)查測(cè)量工作情況顯示如下表1-1所示：
序號(hào)
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項(xiàng)目
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測(cè)量工作內(nèi)容
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精度要求
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1
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河流湖泊沿線布設(shè)高精度的控制基點(diǎn)測(cè)量
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根據(jù)調(diào)查區(qū)域內(nèi)的河流湖泊分布，結(jié)合工作的具體情況布設(shè)永久性的河流測(cè)量基點(diǎn)，為其后的遙感像控點(diǎn)和水上測(cè)量小區(qū)域測(cè)量提供起算點(diǎn)，使用靜態(tài)與快速靜態(tài)模式。
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達(dá)到國(guó)家控制測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)，點(diǎn)位高程精度在10-20厘米級(jí)。
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2
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水上測(cè)量與小區(qū)域測(cè)量
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在控制點(diǎn)的基礎(chǔ)上完成的水上與小區(qū)域。使用RTK。
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局部與小區(qū)域測(cè)量在10厘米。
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3
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手持機(jī)測(cè)量
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進(jìn)行無(wú)居民區(qū)域的像控測(cè)量與水資源分布、類型測(cè)量。
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亞米級(jí)
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從表1-1我們可以看出，水利普查外業(yè)對(duì)精度的需求最普遍的將會(huì)是亞米級(jí)，而目前市面上測(cè)量型手持GPS運(yùn)用得最普遍的也是亞米級(jí)手持機(jī)，南方2011年推出的4款手持GPS（730、750、750G2、760），精度從米級(jí)到亞米級(jí)，甚至到分米級(jí)，完全符合水利普查的需求。而且，相對(duì)于RTK，南方手持GPS的使用有如下特點(diǎn)：
1、 操作簡(jiǎn)單。不同于RTK,南方手持GPS不需要每天架設(shè)基準(zhǔn)站，甚至不需要每天進(jìn)行校正，單機(jī)操作，軟件容易入手，原理容易理解，操作出現(xiàn)錯(cuò)誤也容易查找原因，方便及時(shí)做出更正。
2、 應(yīng)用領(lǐng)域廣。不僅能用于水利普查，還適用于水利工程建設(shè)，水利設(shè)施勘測(cè)，更可以用于國(guó)土、林業(yè)、農(nóng)業(yè)、電力、電信、石油管道等等多種方向。
3、 可擴(kuò)展性強(qiáng)，可供第三方軟件開(kāi)發(fā)。南方那個(gè)手持GPS可用于多種GIS行業(yè)，那么就需要不同用途的GIS軟件，而南方手持GPS本身具有的可擴(kuò)展性和智能性，能為各種GIS行業(yè)軟件開(kāi)發(fā)者提供所需的良好硬件設(shè)備以及數(shù)據(jù)接入端口。
4、 輕便、實(shí)用。眾所周知，RTK需要架設(shè)基準(zhǔn)站和電臺(tái)，水利作業(yè)野外工作環(huán)境復(fù)雜，復(fù)雜沉重的設(shè)備無(wú)疑增加了外業(yè)人員的負(fù)擔(dān)，而使用南方手持GPS，能為外業(yè)人員帶來(lái)很多方便。
5、 價(jià)格便宜。一臺(tái)南方手持GPS設(shè)備價(jià)格不到一臺(tái)RTK價(jià)格的一半。
綜上所述，水利普查相關(guān)部門可以根據(jù)需要購(gòu)買對(duì)應(yīng)的南方手持GPS以及所必須的最少數(shù)量的南方RTK，二者配套使用，來(lái)進(jìn)行水利普查的外業(yè)工作，為進(jìn)一步節(jié)省費(fèi)用，建議可以用南方手持GPS兼用RTK手?。戏绞殖諫PS也具備這種功能），南方手持機(jī)內(nèi)置GPS，還兼具獨(dú)立定位功能，野外作業(yè)者可以根據(jù)精度需求，結(jié)合實(shí)際情況，帶不同的設(shè)備進(jìn)行野外作業(yè)。
運(yùn)用南方手持GPS，能對(duì)不規(guī)則的待測(cè)區(qū)域及較大區(qū)域的面積，通過(guò)航測(cè)和采集特征點(diǎn)測(cè)量面積的方法來(lái)測(cè)量，沿著運(yùn)行線路畫(huà)出一條軌跡，從而計(jì)算出該軌跡所圍區(qū)域的面積。提供坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)水域面積測(cè)量成果可視化。在GI S地圖上數(shù)字化可視化顯示、 編輯，一次測(cè)量成果滿足規(guī)劃、防洪決策、工程管理等多項(xiàng)目標(biāo)需求 ，充分體現(xiàn)“ 一物多用，成本節(jié)約”的理念 。
在水利普查中如何合理運(yùn)用南方手持GPS
1、連接CORS站達(dá)到亞米級(jí)定位精度
現(xiàn)在，大多數(shù)城市或區(qū)域都建立有城市連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng)絡(luò)CORS系統(tǒng)，僅南方公司就在國(guó)內(nèi)各區(qū)域已經(jīng)建成有近600個(gè)CORS站（見(jiàn)圖1-2，南方CORS基站全國(guó)分布示意圖），當(dāng)處于這些CORS的服務(wù)區(qū)域時(shí)，如使用者所在位置與CORS的距離在300km以內(nèi)，既可使用南方手持GPS含有的內(nèi)置GPRS網(wǎng)絡(luò)模塊（見(jiàn)右圖），放入普通的手機(jī)卡，既可連接最近的城市連續(xù)運(yùn)行參考站CORS系統(tǒng)，既可以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的達(dá)到小于1米的定位精度，這樣，完全滿足水利普查中的經(jīng)緯度位置填圖精度要求。
圖1-2 南方CORS基站全國(guó)分布示意圖
2、中東部區(qū)域SBAS星站差分定位可達(dá)到1—3米（與區(qū)域相關(guān)）
若是普查區(qū)域所在的地附近，無(wú)連續(xù)運(yùn)行參考站CORS可用，尤其是在一些山區(qū)、人煙稀少或經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)區(qū)域，CORS站點(diǎn)稀少，普查工作者無(wú)較近或滿足距離的CORS站可用。尤其一些區(qū)域，GPRS信號(hào)較為微弱，不方便連接CORS進(jìn)行定位精度的提高或保證。這時(shí)，南方S750 G2提供自動(dòng)接入SBAS星站差分衛(wèi)星的功能，只需要單機(jī)開(kāi)機(jī)，在中國(guó)中、東部可以自動(dòng)接入SBAS的差分信號(hào)，使得平面位置的定位精度在1-3米之內(nèi)，中國(guó)東部區(qū)域甚至可以達(dá)到亞米(CEP),既保證經(jīng)緯度填圖精度的經(jīng)度及緯度在0.1秒以內(nèi)，這樣也完全滿足了水利普查要求中的定位精度。
圖1-3 SBAS衛(wèi)星有效工作范圍示意圖
3、后差分技術(shù)
在中國(guó)西部的部分區(qū)域，距離SBAS的服務(wù)區(qū)域較遠(yuǎn)，SBAS的時(shí)間可用性、信號(hào)強(qiáng)度及定位精度，會(huì)有一定程度的下降。而且目前西部區(qū)域城市連續(xù)運(yùn)行參考站的數(shù)量有限，尤其西部山區(qū)及無(wú)人區(qū)域較多，GPRS手機(jī)信號(hào)盲區(qū)也較多，這樣，就不便于依靠連續(xù)運(yùn)行參考站CORS及SBAS定位技術(shù)進(jìn)行定位精度的提高及保證。此時(shí)，可以使用后差分技術(shù)。后差分技術(shù)類似于快速靜態(tài)，但操作時(shí)間短（幾秒鐘一個(gè)點(diǎn)），采集速度快，精度高（可達(dá)到亞米級(jí)）、操作方法簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。使用后差分，需要選擇使用支持后差分技術(shù)廠家所生產(chǎn)手持GPS設(shè)備。后差分工作的同時(shí)，其實(shí)也能產(chǎn)生實(shí)時(shí)差分的數(shù)據(jù)，在西北一些地區(qū)，實(shí)時(shí)差分?jǐn)?shù)據(jù)沒(méi)有后差分解算后的數(shù)據(jù)精度高，但可供參考。后差分技術(shù)目前已運(yùn)用得十分成熟，如圖1-4，是南方衛(wèi)星導(dǎo)航后差分軟件解算數(shù)據(jù)的軟件界面，界面簡(jiǎn)單，操作容易。
圖1-4 南方后差分軟件解算數(shù)據(jù)界面
4、西部使用PPP技術(shù)定位小于3米
在西部地區(qū)，還可以選擇帶有“精密單點(diǎn)定位”（PPP技術(shù)）功能的南方手持GPS進(jìn)行定位，同樣只需要開(kāi)機(jī)搜索衛(wèi)星并自動(dòng)解算，5-8分鐘之后，便可以實(shí)施作業(yè)，達(dá)到平面位置的精度在3米之內(nèi)，既保證填圖精度的經(jīng)緯度在0.1秒以內(nèi)，也可以進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的定位。目前PPP技術(shù)還不夠成熟，測(cè)量界公認(rèn)的高精度測(cè)量方式仍然是差分測(cè)量。PPP技術(shù)實(shí)時(shí)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)無(wú)法達(dá)到亞米級(jí)精度，而且對(duì)衛(wèi)星數(shù)據(jù)質(zhì)量要求較高，需要初始化時(shí)間較長(zhǎng)，所以如果對(duì)精度需求較高，在西北地區(qū)仍然建議使用后差分技術(shù)。
5、南方手持GPS的多媒體技術(shù)進(jìn)行普查輔助
在水利普查工作較繁瑣及較多的外業(yè)普查信息中，還需要與大量的內(nèi)頁(yè)工作進(jìn)行匹配、疊加分析及綜合判斷。利用南方手持GPS的拍照、錄音等功能，可以增加在野外記錄信息的多種手段。如在野外對(duì)河湖區(qū)域景觀進(jìn)行拍照、或在不方便使用手寫(xiě)輸入功能時(shí)使用語(yǔ)音記錄功能。若需要在內(nèi)業(yè)對(duì)外業(yè)普查成果進(jìn)行核查確認(rèn)時(shí)，可以啟動(dòng)直觀、有效的輔助。
6、南方手持GPS的其它特點(diǎn)
南方手持GPS對(duì)應(yīng)的測(cè)量軟件，可支持多種數(shù)據(jù)導(dǎo)出，大大方便內(nèi)業(yè)處理,圖1-5，手持GPS測(cè)量結(jié)果數(shù)據(jù)導(dǎo)出。例如Excel (CSV)，AutoCAD（CASS），MapInfo，ArcGis ，其它自定義格式。
圖1-5 測(cè)量南方手持GPS測(cè)量結(jié)果數(shù)據(jù)導(dǎo)出
南方手持GPS導(dǎo)出的數(shù)據(jù)，運(yùn)用于南方地形地籍成圖軟件CASS，見(jiàn)圖1-6，手持GPS數(shù)據(jù)導(dǎo)入CASS軟件軟件。
圖1-6 南方手持GPS數(shù)據(jù)導(dǎo)入CASS軟件軟件
南方手持GPS還可以導(dǎo)入GIS軟件處理好的各種格式的影像圖，如dxf、shp、tif、bmp、jpg、img等等常見(jiàn)格式，見(jiàn)圖1-7將影像圖導(dǎo)入手持GPS。
圖1-7 影像圖導(dǎo)入南方手持GPS
