鄭海珍

（上海怡樸科技有限公司，上海 200000）

根據(jù)《2020 年上海市河道（湖泊）報(bào)告》，浦東新區(qū)共有河道16084 條，其中市管河道5 條，區(qū)管河道72 條，鎮(zhèn)管河道592 條，村級(jí)河流11993 條，其他河道3420 條。浦東新區(qū)地勢(shì)東南高，西北低，地面高程在3.5m～4.5m，少數(shù)地區(qū)達(dá)5m 以上（1.8%），平均海拔3.87m（吳淞零點(diǎn)），在河道整治工程、河道疏浚工程等方面都涉及河道斷面測(cè)量。河道斷面測(cè)量提供的斷面位置及其對(duì)應(yīng)的斷面數(shù)據(jù)可以為河道整治、河道疏浚、河道開(kāi)挖、河道設(shè)計(jì)等提供有效支撐和參考依據(jù)。

在河道斷面測(cè)量過(guò)程中，測(cè)量參與人員要根據(jù)河道特點(diǎn)以及河道工程和水閘開(kāi)啟等外界影響因素進(jìn)行測(cè)量方案的制定，利用先進(jìn)的測(cè)量方法和設(shè)備，保障測(cè)量結(jié)果可靠、準(zhǔn)確，并利用相關(guān)軟件對(duì)河道大斷面測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，完成大斷面數(shù)據(jù)成果處理、分析和斷面成圖。

1 測(cè)量基準(zhǔn)

平面控制采用上海城建獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)，在使用RTK設(shè)備進(jìn)行平面坐標(biāo)采集時(shí)，采用7 參數(shù)轉(zhuǎn)換。高程采用吳淞2021 版高程系統(tǒng)，校核水準(zhǔn)點(diǎn)從國(guó)家基本水準(zhǔn)點(diǎn)引測(cè)時(shí)使用水準(zhǔn)測(cè)量等級(jí)為三等。

2 水準(zhǔn)引測(cè)

2.1 測(cè)前準(zhǔn)備

在浦東新區(qū)河道斷面測(cè)量中需要進(jìn)行水準(zhǔn)引測(cè)，獲得斷面測(cè)量時(shí)的水位數(shù)據(jù)，水準(zhǔn)測(cè)量執(zhí)行三等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范，在測(cè)量工作實(shí)施前需要完成國(guó)家基本水準(zhǔn)點(diǎn)情況的排摸、設(shè)備準(zhǔn)備、人員準(zhǔn)備等工作。前期排查主要有：排查所有河道斷面測(cè)量位置的國(guó)家基本水準(zhǔn)點(diǎn)位置、高程、點(diǎn)之記、測(cè)量線路等[1]。

2.2 測(cè)量實(shí)施

水準(zhǔn)測(cè)量采用單路線往返觀測(cè)，使用水準(zhǔn)儀、配套水準(zhǔn)尺尺、尺墊、水準(zhǔn)儀觀測(cè)三腳架。觀測(cè)時(shí)水準(zhǔn)儀安裝于三腳架上調(diào)節(jié)至水平，尺墊上豎立水準(zhǔn)尺，扶持人員觀察水準(zhǔn)尺的水平氣泡，當(dāng)氣泡位于中心位置時(shí)，示意觀測(cè)人員，觀測(cè)人員觀測(cè)水準(zhǔn)尺讀數(shù)不少于3 次，并記錄滿(mǎn)足誤差范圍的3 次讀數(shù)。按照三等水準(zhǔn)的要求進(jìn)行國(guó)家基本水準(zhǔn)點(diǎn)至水位的接測(cè)，水準(zhǔn)測(cè)量采取以紙質(zhì)記錄為主、電子記錄為輔的方式。所有觀測(cè)記錄均經(jīng)過(guò)“現(xiàn)算-現(xiàn)校-初校-復(fù)?！比龑有：?，以確保數(shù)據(jù)成果的準(zhǔn)確性。

水準(zhǔn)測(cè)量嚴(yán)格按照《國(guó)家三、四等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》《水文普通測(cè)量規(guī)范》和《水文資料整編規(guī)范》，并注意以下幾點(diǎn)：測(cè)量最好在無(wú)風(fēng)或小風(fēng)的天氣進(jìn)行，測(cè)量時(shí)用淺色測(cè)傘遮蔽陽(yáng)光；每一測(cè)站，儀器與前、后站點(diǎn)盡可能在同一直線上（路線轉(zhuǎn)彎除外）；若因天氣等影響，測(cè)量尺圖像不夠清晰，應(yīng)適當(dāng)縮短視線長(zhǎng)度；水準(zhǔn)尺應(yīng)垂直放在尺樁或尺墊上；在土質(zhì)松軟地段，尺墊應(yīng)踩緊，避免沉陷；每一測(cè)段的返往測(cè)，其測(cè)站數(shù)均應(yīng)為偶數(shù)；由往測(cè)轉(zhuǎn)向返測(cè)時(shí)，應(yīng)重新安平儀器，并交換前、后視水準(zhǔn)尺的位置；若一次連續(xù)測(cè)量不能測(cè)至水準(zhǔn)點(diǎn)或固定點(diǎn)，應(yīng)選擇兩個(gè)穩(wěn)定可靠的臨時(shí)固定點(diǎn)作為間歇點(diǎn)，該兩點(diǎn)間的高差，間歇前后均需觀測(cè)，且差值不得大于3mm；水準(zhǔn)測(cè)量應(yīng)為往返測(cè)量，并計(jì)算單站視距差、累計(jì)視距差，往返測(cè)量高差不符值等[2]，若超過(guò)規(guī)范規(guī)定的限差時(shí)，應(yīng)重測(cè)。

2.3 水準(zhǔn)測(cè)量成果

現(xiàn)場(chǎng)記錄人員仔細(xì)、準(zhǔn)確填寫(xiě)觀測(cè)記載表并計(jì)算，該記載表亦作為原始記錄，以備后續(xù)校核和審查，現(xiàn)場(chǎng)校核無(wú)誤后方可結(jié)束測(cè)量。外業(yè)水準(zhǔn)測(cè)量完成后，原始紙質(zhì)觀測(cè)記載表交由數(shù)據(jù)處理人員進(jìn)行初校和復(fù)核工作，確認(rèn)無(wú)誤后方可進(jìn)行數(shù)據(jù)整理、計(jì)算，并計(jì)算出水準(zhǔn)測(cè)量（電子水準(zhǔn)儀）觀測(cè)記載表、水準(zhǔn)測(cè)量（往返測(cè)量）計(jì)算表等成果表格，水準(zhǔn)測(cè)量（電子水準(zhǔn)儀）觀測(cè)記載表示例見(jiàn)表1。

表1 水準(zhǔn)測(cè)量（電子水準(zhǔn)儀）觀測(cè)記載表

表2 水位觀測(cè)示例表

3 河道斷面測(cè)量

河道水下地形測(cè)量的主要內(nèi)容是河道斷面測(cè)量，一般測(cè)量類(lèi)型主要有橫斷面測(cè)量與縱斷面測(cè)量。河道縱斷面測(cè)量一般為沿河道實(shí)際或規(guī)劃中心線的剖面，有些河道整治過(guò)程中還需測(cè)量河道左右邊坡附近位置的縱斷面，測(cè)出河道中心線水下地形變化的形狀和高程，以河道里程為橫坐標(biāo)，河底高程為縱坐標(biāo)，繪制河道的縱斷面圖形。河道橫斷面測(cè)量是指河道中某測(cè)量位置垂直于河流流向的剖面，主要測(cè)量包括左右岸的陸域部分、河道水道部分、淺灘部分，并將各個(gè)部分?jǐn)?shù)據(jù)合并成一個(gè)剖面上的斷面數(shù)據(jù)集合。

3.1 陸域部分測(cè)量

陸上部分測(cè)過(guò)防汛墻或堤頂，并沿著陸域方向測(cè)入3m～5m，斷面起點(diǎn)距以斷面兩端防汛墻基點(diǎn)或堤頂為起算點(diǎn)。河道斷面陸域水上部分高程測(cè)量，根據(jù)水準(zhǔn)留點(diǎn)，使用水準(zhǔn)儀采用幾何水準(zhǔn)方法直接測(cè)定陸域（水上）部分特征點(diǎn)高程，并接測(cè)水位，采用全站儀進(jìn)行三角高程測(cè)量，視距超過(guò)250m，應(yīng)進(jìn)行曲率改正[3]。

3.2 水道部分測(cè)量

水道部分需要測(cè)量橫斷面或縱斷面各個(gè)測(cè)量點(diǎn)位的起點(diǎn)距和高程，可采用斷面索+塔尺或測(cè)深儀+RTK測(cè)量方式，淺水區(qū)采用測(cè)深錘測(cè)量同測(cè)深儀測(cè)深區(qū)域重合。

3.2.1 采用測(cè)深儀和RTK 測(cè)量

當(dāng)使用測(cè)深儀+RTK 測(cè)量方式時(shí)，通過(guò)GPS RTK 定位斷面兩端坐標(biāo)，根據(jù)斷面兩端起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)，確定導(dǎo)航測(cè)線“DXF”文件并輸入至導(dǎo)航軟件，測(cè)船在測(cè)量過(guò)程中根據(jù)導(dǎo)航斷面線進(jìn)行往返多次測(cè)量，保證測(cè)深儀+RTK 測(cè)量方式所采集的水深數(shù)據(jù)不超過(guò)測(cè)線兩端2m 范圍，超過(guò)2m 范圍的數(shù)據(jù)無(wú)效。岸邊淺水區(qū)（測(cè)深儀盲區(qū)）采用測(cè)繩固定距離，測(cè)深桿讀數(shù)的方式進(jìn)行測(cè)量，兩岸防汛墻部分通過(guò)校核點(diǎn)采用電子水準(zhǔn)儀讀數(shù)的方式引測(cè)。

采用GPS RTK 及測(cè)深儀大斷面測(cè)量主要步驟如下：連接測(cè)深儀探頭與測(cè)深儀連接桿；同時(shí)連接RTK 主機(jī)固定至測(cè)深儀連接桿上部，并通過(guò)信號(hào)線連接RTK 主機(jī)與測(cè)深儀主機(jī)；調(diào)試RTK 主機(jī)輸出設(shè)置與測(cè)深儀串口通信，使其GPS 數(shù)據(jù)傳輸至測(cè)深儀主機(jī)；連接測(cè)深儀換能器與測(cè)深儀主機(jī)，調(diào)試串口通信使其水深數(shù)據(jù)傳輸至測(cè)深儀主機(jī)；將測(cè)深儀換能器和連接桿固定于船舷的一側(cè)，使其固定并垂直于水面，“橫搖”和“縱搖”均接近0 度，并通過(guò)設(shè)置確定并輸入測(cè)深儀探頭入水深度；在測(cè)深儀主機(jī)中新建測(cè)量，設(shè)置入水深度、聲速改正值、數(shù)據(jù)采集間隔等，并導(dǎo)入河道背景線，測(cè)量前利用地勢(shì)平坦處通過(guò)塔尺與測(cè)深儀比對(duì)的方式完成水深校正工作，即可按照規(guī)劃斷面進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量中設(shè)置偏航距不大于1/200 河寬與2m 的較大值，此偏航距以外數(shù)據(jù)不記錄[4]。水道部分測(cè)量過(guò)程中衛(wèi)星接收機(jī)天線和測(cè)深儀探頭平面位置安裝中設(shè)置重合；測(cè)船在測(cè)量過(guò)程中應(yīng)根據(jù)設(shè)定的“動(dòng)吃水”值保持相應(yīng)的測(cè)量航速；測(cè)量過(guò)程中需記錄實(shí)時(shí)水位。

3.2.2 采用斷面索和塔尺測(cè)量

當(dāng)采用斷面索+鋁合金塔尺測(cè)量方式時(shí)，進(jìn)行水道部分測(cè)量，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的河道兩側(cè)斷面標(biāo)記，布設(shè)斷面索，通過(guò)GPS RTK 定位斷面兩端坐標(biāo)，根據(jù)斷面兩端起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)測(cè)量塔尺[5]。采用鋁合金塔尺進(jìn)行多次水深測(cè)量，記錄斷面索讀數(shù)及對(duì)應(yīng)水深船測(cè)時(shí)，應(yīng)使用小型測(cè)船，垂線間隔0.5m～1.0m，如遇水下地形起伏較大應(yīng)適當(dāng)加密觀測(cè)。測(cè)驗(yàn)過(guò)程中斷面索拉緊，保證測(cè)線控制在斷面線偏距在限差內(nèi)。施測(cè)過(guò)程應(yīng)盡量在靜水期操作，測(cè)量過(guò)程中需記錄實(shí)時(shí)水位。

3.3 水位觀測(cè)

在斷面測(cè)量期間，應(yīng)根據(jù)水準(zhǔn)測(cè)量完成后水準(zhǔn)數(shù)據(jù)，對(duì)水位變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)，并在測(cè)量前后利用現(xiàn)場(chǎng)校核點(diǎn)進(jìn)行水位校核，確保水位觀測(cè)時(shí)間和對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)完整，確保能夠覆蓋斷面測(cè)量的整個(gè)時(shí)間段。如果斷面測(cè)量時(shí)間較短，河道水位基本穩(wěn)定，可以直接測(cè)定水位計(jì)算河底高程的起算依據(jù)。如果斷面測(cè)量時(shí)間較長(zhǎng)，河道水位變化太大時(shí)，需設(shè)置水尺進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)，以保證進(jìn)行測(cè)深時(shí)的準(zhǔn)確水面高程[6]。

4 斷面數(shù)據(jù)處理

通過(guò)軟件開(kāi)發(fā)和對(duì)現(xiàn)有軟硬件數(shù)據(jù)特點(diǎn)分析，建立從外業(yè)到內(nèi)業(yè)成果的數(shù)據(jù)計(jì)算技術(shù)流程；引入監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可視化手段，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)端測(cè)驗(yàn)過(guò)程可視化、內(nèi)業(yè)質(zhì)管和計(jì)算的可視化[7]。

4.1 數(shù)據(jù)整理校核

在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量工作中，重點(diǎn)環(huán)節(jié)采用技術(shù)性措施進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，主要質(zhì)量檢查措施有：斷面測(cè)量中，河口面寬采用斷面索和RTK 同時(shí)核定；對(duì)測(cè)量中存在粗差的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行原因查詢(xún)和分析，并記錄在現(xiàn)場(chǎng)資料；對(duì)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的異常、重要變化等信息進(jìn)行分析和記錄等。

在數(shù)據(jù)質(zhì)控管理工作中，對(duì)數(shù)據(jù)處理流程進(jìn)行分段設(shè)計(jì)，嚴(yán)格計(jì)算步驟的標(biāo)準(zhǔn)及標(biāo)注的規(guī)定，確保資料整齊化、標(biāo)準(zhǔn)化，最大程度上杜絕數(shù)據(jù)取用錯(cuò)誤、異常數(shù)據(jù)漏查等常見(jiàn)內(nèi)業(yè)問(wèn)題，保證計(jì)算結(jié)果的規(guī)范性、嚴(yán)肅性。主要質(zhì)量控制措施有：進(jìn)行資料的一算二校及重要結(jié)果的復(fù)審；對(duì)重要計(jì)算節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行20%的原始資料抽檢審查；對(duì)整個(gè)成果數(shù)據(jù)計(jì)算流程進(jìn)行分段控制，建立每段數(shù)據(jù)流程的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)[8]。

4.2 數(shù)據(jù)處理成圖

在數(shù)據(jù)處理工作中，通過(guò)水位改正計(jì)算，形成水道部分起點(diǎn)距和高程點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)，整理淺水區(qū)和陸域部分?jǐn)?shù)據(jù)資料，進(jìn)行不同區(qū)域數(shù)據(jù)的合龍計(jì)算。采用專(zhuān)業(yè)CASS 軟件或《上海市流量整編軟件》進(jìn)行河道斷面數(shù)據(jù)的成圖處理，按照斷面里程或數(shù)字編號(hào)依次進(jìn)行斷面成圖。成圖需選擇合適的圖框、橫比例尺、縱比例尺、圖形顏色、高程刻度、起點(diǎn)距刻度等，繪制橫斷面或縱斷面圖形，并生成實(shí)測(cè)大斷面成果表、水位面積關(guān)系表、實(shí)測(cè)大斷面圖、斷面對(duì)比圖等需要的資料[9]。

5 結(jié)語(yǔ)

在浦東新區(qū)開(kāi)展中小河道清理整治和生態(tài)清潔小流域工程工作的重要前提為全面了解河道水下地形的變化情況，其重要的數(shù)據(jù)來(lái)源于河道斷面測(cè)量數(shù)據(jù)。因此，要充分地認(rèn)識(shí)斷面測(cè)量工作對(duì)于浦東河流環(huán)境保護(hù)工作的影響和重要意義。在斷面測(cè)量過(guò)程中，要根據(jù)河道特點(diǎn)、周邊地形特點(diǎn)及外界環(huán)境影響因素等綜合制定測(cè)量方案，應(yīng)用先進(jìn)的測(cè)量手段、測(cè)量設(shè)備，保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，并利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)、地圖軟件功能來(lái)對(duì)河道斷面測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。