彭力雄，黃小苑，盧秉武

（廣東海事局海測(cè)大隊(duì)，廣東廣州 510320）

一、引 言

東江是廣東省重要的四大水系之一，發(fā)源于江西省尋鄔縣，自東北向西南流入廣東省境，經(jīng)河源、博羅、東莞等注入獅子洋，干流全長(zhǎng)562 km。東江流域水網(wǎng)密布、海河直達(dá)，主要在東江河下游區(qū)域，主要通航水道18條，轄區(qū)通航里程651 km，岸線1249 km。

東江流域地理信息和航行保障資料奇缺，伴隨著內(nèi)河港口建設(shè)、水利設(shè)施和橋梁建設(shè)、電纜架設(shè)，以及航道整治等工程的實(shí)施，涉及船舶航行安全的諸多條件都發(fā)生了巨大的變化，迫切需要一套反映現(xiàn)狀的內(nèi)河航行保障資料。

在東江電子航道圖制作過程中，亟須解決一系列的問題，具體包括:航行基面的確定、因內(nèi)河電子航道圖規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的缺乏而導(dǎo)致的內(nèi)河特有要素編譯困難、地形岸線的現(xiàn)勢(shì)性及高低岸的選擇等問題。

二、航行基面的確定

與海圖采用的深度基準(zhǔn)是理論最低潮面不同，內(nèi)河深度基準(zhǔn)采用航行基面，一般情況下是分段，并從海上向陸地逐級(jí)抬高。為了提高水位控制的準(zhǔn)確性，可采用全線同一保證率法和高差內(nèi)插法確定驗(yàn)潮站控制范圍和航行基面與珠江基面的關(guān)系，并在多數(shù)河段內(nèi)插一些臨時(shí)驗(yàn)潮站，以提高水位控制的精度。整個(gè)測(cè)區(qū)共布設(shè)了23個(gè)驗(yàn)潮站。驗(yàn)潮站的航行基面按收集結(jié)果通過數(shù)學(xué)關(guān)系進(jìn)行換算，根據(jù)1985國(guó)家高程基準(zhǔn)與珠江基面關(guān)系推算航行基面，從而實(shí)現(xiàn)水深測(cè)量水位控制。按規(guī)范要求，航行基面采用同步推算時(shí)，取最低潮位時(shí)前后2～3 h進(jìn)行內(nèi)插推算。

三、內(nèi)河電子航道圖要素的編譯

目前，內(nèi)河電子航道圖沒有一個(gè)統(tǒng)一的制作標(biāo)準(zhǔn)，在一些歐美國(guó)家也僅是執(zhí)行區(qū)域性ECDIS性能標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)則主要遵循《水運(yùn)工程測(cè)量規(guī)范》（JTJ 203—2001）等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并同時(shí)參考IHO S-57電子海圖技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，特別是航標(biāo)系統(tǒng)。沿海航標(biāo)采用IALA A系統(tǒng)，內(nèi)河航標(biāo)與其相差甚遠(yuǎn)，使得內(nèi)河電子航道圖中航標(biāo)及內(nèi)河一些特有的航行要素在S-57物標(biāo)類目找不到對(duì)應(yīng)項(xiàng)，在一定程度上影響了內(nèi)河電子航道圖的發(fā)展。東江電子航道圖制作過程中，在保證船舶不受設(shè)備及系統(tǒng)限制的前提下，盡可能基于 S-57標(biāo)準(zhǔn)，以適用于通用的 ECDIS及ECS，即對(duì)于內(nèi)河特有的要素，S-57標(biāo)準(zhǔn)中沒有準(zhǔn)確的物標(biāo)與其對(duì)應(yīng)的，采用最為接近的物標(biāo)編碼。以航標(biāo)為例，對(duì)航標(biāo)采用相近功能要素編碼，以信息屬性補(bǔ)充說明，從而完好解決電子海圖向內(nèi)河電子航道圖轉(zhuǎn)變的技術(shù)難題，具體見表1。

表1 內(nèi)河航標(biāo)與電子航道圖物標(biāo)對(duì)應(yīng)表

1.面狀要素的分層規(guī)則

建立電子航道圖的第一組（group 1）物標(biāo)，即完整覆蓋地球表面的一組面狀物標(biāo)。group 1中包括以下面狀區(qū)域:陸地、等深區(qū)、疏浚區(qū)、未測(cè)區(qū)、浮碼頭、躉船、浮船塢。除第一組之外的面狀物標(biāo)按下面序號(hào)分層:① 街區(qū)、房屋；② 橋梁；③ 錨地；④ 航道；⑤ 碼頭；⑥ 河流、湖泊；⑦ 水域；⑧ 危險(xiǎn)區(qū)。將這些不同物標(biāo)進(jìn)行分層是為了建立多層次的拓?fù)潢P(guān)系，因?yàn)榭赡馨l(fā)生重疊或交錯(cuò)的拓?fù)涿嬗虮仨毥⒃诓煌膶印?/p>

2.最小顯示比例尺SCAMIN的設(shè)置

最小顯示比例尺SCAMIN按要素的顯示效果而定，最大設(shè)編輯比例尺的4級(jí)。本次東江電子航道圖編輯比例尺為1∶8000，則對(duì)應(yīng)的4級(jí)SCAMIN為1∶11 999、1∶17 999、1∶21 999 和 1∶29 999。用文件控制的SCAMIN為通用設(shè)置，但對(duì)一些特殊情況必須進(jìn)行人工干預(yù)，可根據(jù)最小比例尺設(shè)置條件為判斷依據(jù)，為一些具有特殊屬性的物標(biāo)單獨(dú)設(shè)置最小比例尺值。

3.水深分組

使用文件控制自動(dòng)進(jìn)行水深分組，如圖1所示。

圖1 水深分組控制文件

四、衛(wèi)星影像內(nèi)河岸線測(cè)制

按照常規(guī)方法實(shí)測(cè)全部岸線，不僅時(shí)間長(zhǎng)、投入大，且測(cè)區(qū)內(nèi)部分區(qū)域岸線地形復(fù)雜，實(shí)測(cè)人員難以到達(dá)，工作量大、效率低且危險(xiǎn)。由于獲取周期短、覆蓋范圍廣，衛(wèi)星遙感影像逐漸成為岸線地形更新中重要的資料來源。本項(xiàng)目所用遙感影像均為購(gòu)買的WorldView衛(wèi)星產(chǎn)品，拍攝時(shí)間為2010年10—12月，影像為預(yù)正射等級(jí)（ortho-ready standard），并且數(shù)據(jù)經(jīng)過輻射校正、傳感器校正、幾何校正處理，雖未經(jīng)過高程校正處理，但具有地圖投影，因此投影到每景影像的平均高程值可進(jìn)行地形改正處理。校正后的影像如圖2所示。

圖2 校正后的衛(wèi)星影像

五、精度分析

岸線成圖精度主要受外業(yè)測(cè)量誤差、GCP點(diǎn)位分布、衛(wèi)星遙感影像分辨率等因素影響。

1.CORS外業(yè)數(shù)據(jù)采集精度

本次測(cè)量采用的是華測(cè)X90接收機(jī)CORS RTK模式進(jìn)行的，儀器標(biāo)稱水平精度為±（10 mm+1×10-6D），GDCORS理論精度為0.05 m，外業(yè)測(cè)量時(shí)設(shè)置數(shù)據(jù)采集水平限差為0.03 m。作業(yè)前，均在所測(cè)區(qū)域范圍內(nèi)的已知控制點(diǎn)上進(jìn)行了比對(duì)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果中誤差在0.5 m之內(nèi)，可滿足規(guī)范要求。

2.影像幾何校正精度

控制點(diǎn)殘差=圖上限差0.5 mm×成圖比例尺分母×影像地面分辨率。用于影像校正的部分控制點(diǎn)及殘差見表2，最大殘差為1.44 m，最小殘差為0.33 m，符合規(guī)范要求。

表2 校正控制點(diǎn)殘差 m

用于影像校正誤差統(tǒng)計(jì)檢查點(diǎn)共55個(gè)，最大較差為4.38 m，最小較差為0.20 m，影像校正中誤差為1.67 m，滿足規(guī)范要求（即圖上0.5 mm，實(shí)地2.5 m）的限差要求，見表3。

3.岸線識(shí)別精度

岸線的識(shí)別采用人工判讀，測(cè)區(qū)位于東莞市區(qū)，主要為堤壩、碼頭等人工岸線，較易確定位置。本次測(cè)試采用WordView-2遙感影像，地面分辨率可 達(dá)0.61 m，符合1∶5000比例尺成圖精度要求。

表3 檢查點(diǎn)誤差統(tǒng)計(jì)

4.成圖精度計(jì)算

參照《1∶5000、1∶10 000 地形圖航空攝影測(cè)量外業(yè)規(guī)范》（GB/T 13977—2012）要求:圖上地物點(diǎn)對(duì)野外控制點(diǎn)的平面位置中誤差，平地、丘陵地不超過0.50 mm，也就是實(shí)地位置2.5 m。將以上3方面精度按獨(dú)立誤差的聯(lián)合影響，計(jì)算圖上地物點(diǎn)對(duì)最近野外平面控制點(diǎn)的中誤差公式為

式中，m1為CORS外業(yè)數(shù)據(jù)中誤差；m2為影像圖校正中誤差；m3為岸線人工識(shí)別精度。綜合以上精度分析，說明采用GDCORS采集地面控制點(diǎn)，對(duì)高分辨率遙感影像進(jìn)行校正后獲取的岸線成果，在平面精度上可以滿足成圖要求。

六、東江高低岸判別

內(nèi)河與沿海岸線不同，沿海地區(qū)海岸線只受潮水的漲落影響，一般指高潮面與陸地的交界線，而內(nèi)河岸線不受潮汐影響，但在枯水期與洪水期河道變化很大。內(nèi)河河道岸線一般可分為高岸與低岸，低岸是枯水期河水水涯線，高岸一般為人工地物，如加固岸、堤岸等，也反映為洪水期的河水水涯線。由于連年干旱，水位持續(xù)處于低位，東江枯水期河道很淺。本次東江電子航道圖制作過程中，為反映河道實(shí)際情況，并滿足船舶航行安全需要，選取低岸作為岸線。如圖3所示。

七、利用Google Earth檢核地形岸線

結(jié)合Google Earth檢核衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，即將編輯地形岸線數(shù)據(jù)文件疊加顯示在Google Earth上，以檢核數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確程度。圖4中灰色的線要素為衛(wèi)星影像來源的岸線數(shù)據(jù)，可知其與Google Earth疊加顯示是吻合的。

圖3 東江高低岸中采用低岸作為岸線

圖4 影像數(shù)據(jù)采集岸線與Google Earth疊加顯示效果

八、結(jié)束語

東江電子航道圖的制作，徹底改變了東江流域航行資料缺乏的落后局面，且廣泛應(yīng)用于航行、運(yùn)輸、管理部門引航、導(dǎo)航、水上交通管理及規(guī)劃設(shè)計(jì)、安全管理、事故調(diào)查、科研教學(xué)等多方面，填補(bǔ)了該區(qū)域航保資料的多項(xiàng)空白，為內(nèi)河航運(yùn)安全管理和導(dǎo)航的信息化提供了有力的技術(shù)支持和數(shù)據(jù)支持。應(yīng)用于水上交通管控和應(yīng)急指揮中心的船舶交通管理系統(tǒng)（VTS）、船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）、視頻監(jiān)控系統(tǒng)（CCTV）等現(xiàn)代海事管控系統(tǒng)，為海事監(jiān)管指揮提供了有力的保障。

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