陵水县风暴潮淹没图和应急疏散路径图建设外业测绘技术探讨

摘 要：当风暴潮袭来时，哪些地区受淹，哪些地区群众应迅速撤离，该往哪些路径疏散，一看图便一目了然。这就是风暴潮高风险区增水淹没图和应急疏散路径图，也是海南省海洋渔业厅组织实施的海洋防灾减灾技术项目。文章结合陵水县风暴潮淹没图和应急疏散路径图信息系统建设对外业测绘技术进行了论述，可供同行交流。

关键词：风暴潮淹没图；应急疏散路径图；外业测绘

中图分类号：P24 文献标识码：A 文章编号：

0.前言

为全面做好风暴潮灾害的监测和预警工作，满足《海南省沿海重点区域海洋灾害风险评估与应急响应技术——陵水县风暴潮灾害淹没图和应急疏散路径图信息系统建设》项目(以下简称“项目”)建设需要，受海南省海洋监测预报中心的委托，我公司承担该项目的外业测绘工作。

该项目的建设需要高分辨率（5 m×5 m）的基础地理（DEM）数据制作陵水县沿海区域风暴潮灾害淹没图和应急疏散路径图，以此作为划定淹没风险区、分析研究风暴潮淹没灾害技术参数和制定防灾减灾措施的重要依据；同时需要对沿岸重要点位的高程进行校核，以保证风暴潮重点区域的DEM数据的准确性和可靠性。该项目收集到了陵水县沿海地区的Lidar测高（即WGS84坐标系的大地高）数据，需要进行转换为正常高才能生成满足项目建设需要的DEM数据。依据项目建设需要和陵水县现有基础地理信息资料状况，要在项目建设区域开展以下外业测绘工作：建立D级GPS网和四等水准网、建立似大地水准模型、重要点位高程校核。

项目概况

1.1自然地理概况

该项目建设区域位于海南省岛东南部陵水县的沿海地区，面积264.5km2。陵水县东濒南海，南邻三亚市，西依保亭县，北与琼中县、万宁市接壤，交通便利，环岛高速公路、东环高铁、223国道贯穿境内，属热带季风气候,干湿季分明, 气候温和，终年无霜。境内沿海地区，海岸线长约60公里，有新村港、黎安港、港门港、水口港、港坡港等天然优良港口,作业区内水系发达，难以通行，给野外测绘工作带来诸多不便。

1.2已有测绘资料的利用情况

项目建设区域内有：海南省测绘局施测和提供的C级GPS控制点4个，系WGS84坐标系和海南平面坐标系成果，作为本项目大地和平面控制测量的起算数据；海南省测绘局施测和提供的一等水准点3个，系1985国家高程基准成果，作为本项目高程控制测量的起算数据。

技术路线

在项目建设区域及周边范围内建立D级GPS网，与附近的高等级网点联测，获得准确的WGS84坐标系大地坐标和海南平面坐标系平面坐标成果；在项目建设区域及周边范围内建立四等水准网，水准路线沿着D级GPS网点布设，与附近的高等级网点和D级GPS网点进行水准连测，获得四等水准网点和D级GPS网点的1985国家高程基准的高程成果；利用项目区的四等水准网点和D级GPS网点成果进行二次曲面拟合，获得似大地水准面解析模型；内业利用该似大地水准面解析模型对项目区内的Lidar测高（即WGS84坐标系的大地高）数据进行转换和整理，获得满足项目建设需要的DEM数据；外业利用该似大地水准面解析模型对项目区内的沿海岸重要点位高程进行RTK校核测量。

3.主要测量技术工作

3.1 GPS网的建立

根据测区的实际情况和规范要求，布设成一个D级GPS网，布网图详见图1。该网由4个C级GPS点和30个D级GPS点组成。观测使用4台广州中海达双频V30型GPS接收机作业，该仪器标称精度为±2.5mm+1ppm×D，采用静态定位的测量方式进行同步观测，用随机软件记录。点位选埋、标志制作、外业观测历时20天。

基线数据处理和平差采用广州中海达商用软件进行。观测基线组成同步环共30个，环闭合差最大绝对值4.1ppm、小于限差10.0ppm；异步环共36个，环闭合差最大绝对值7.71ppm、小于限差15.0ppm；测区共观测独立基线108条，基线向量相对中误差最大绝对值 19.6mm、小于限差50mm；重复基线向量相对中误差最大绝对值15.6 mm、小于限差64.0mm；自由网平差（一个点约束）点位中误差最大值3.76mm、最小值1.74mm；平差后基线向量相对中误差最大绝对值5.8ppm、小于限差 15.0 ppm。从上述数据处理和网平差结果可以看出，各项技术指标均满足有关规范和技术设计书的要求。

图1（GPS网略图）

3.2 水准网的建立

四等水准网由37点组成, 布网图详见图2。其中联测了一等水准点3个， D级GPS点27个，临时水准点7个，水准路线长度为141.1公里。观测采用苏一光DSZ2型水准仪配合3米水准标尺进行施测；水准测量采用清华山维公司开发的数据采集软件和天宝电子手簿进行记录。观测时直接调用数据采集软件中的三、四等水准记录程序。观测顺序为“后-前-前-后”，按程序的提示进行操作，观测数据自动存入天宝电子手簿内存；原始数据传输到微机并自动形成外业观测文件后通过打印机输出。标志制作、点位选埋和观测时间历时1个月。

四等水准网验算和平差计算均使用“清华山维NASEW95工程测量控制网平差系统”在微机上进行，平差前各段水准观测高差均已进行了水准标尺每米真长改正和水准面不平行改正等。

平差前水准测量每公里高差中数偶然中误差（或测段往返高差不符值）8.5mm、小于限差20.0 mm；平差后水准网点位高程中误差最大绝对值为2.51mm。从上述数据处理和网平差结果可以看出，各项技术指标均满足有关规范和技术设计书的要求。

图2(水准网略图)

3.3 似大地水准面模型建立

因测区面积不大，地势变化较平缓，控制点分布均匀，GPS水准点平均边长只有3.81km，因此全测区采用二次曲面函数、统一建立一个似大地水准面模型即可满足工作需要。拟合后的模型内符合中误差为2.3mm、小于限差±3cm，模型外符合中误差为±4.2cm，小于限差±5cm。可见似大地水准面模型建立的精度满足规范和技术设计书的要求。

3.4 重要点位高程RKT校核测量

沿海岸段的重要点位有62个，分布较分散。要进行这些点位高程的校核测量，优先采用了GPS-RTK测量方式作业。该方法具有操作简单、观测灵活、作业范围大、无需通视、工作效率高等优点。具体作业方法是：利用本项目控制测量成果计算出测区的平面坐标四参数、高程六参数进行建模作业。为确保测量成果的可靠性，GPS-RTK作业均在卫星状态良好（卫星数至少有四颗以上）且有窄带固定解的时段内进行。设置好基准站后，先到附近控制点上进行检测，误差满足要求后再进行流动作业，施测精度严格按项目设计书执行，实地用数码相机拍摄记录该校核测量点位的实景。

将这些重要点位的RTK测量得到的高程与Lidar大地高数据经似大地水准面模型转换后得出的相应点位高程进行比较，得出高程较差中误差为±0.082m,可见Lidar数据转换的精度满足技术设计书的要求（设计要求其较差中误差≤±0.20m）。

4. 成果应用

由基础控制测量的成果建立的测区似大地水准面模型已应用于全测区Lidar大地高数据的转换，经上述的重要点位校核测量证明采用这种技术方法进行Lidar大地高数据的转换是技术可行且成功的，获得了满足精度要求的测区DEM数据。

5.结束语

海南岛是风暴潮影响严重的区域，风暴潮灾害风险评估项目建设是省海洋与渔业厅认真落实科学发展观、切实履行公共服务职能，全面开展、落实国家海洋局《2008、2009年度海洋观测预报工作方案》确定的各项工作任务的重要举措。该项目圆满地完成了外业基础控制测量、似大地水准面模型建立、重要点位高程校核测量等测绘工作，所有测绘成果均满足有关规范和技术设计书的要求。其成果已成功地应用于全测区Lidar大地高数据的转换，得到了项目所需的较为准确的DEM数据，为项目的建设提供了强有力的技术支持，同时也为Lidar数据提供了一条推广应用的途径。

参考文献:

[1] 国家质量技术监督局。全球定位系统（GPS）测量规范[S]，GB/T 18314—2001。

[2] 国家质量技术监督局。国家三、四等水准测量规范[S]，GB 12898—91。

[3] 周忠谟等。GPS卫星测量原理与应用（修订版）[M]。北京：测绘出版社，2002。

[4] 北京市测绘设计研究院。城市测量规范[M]。北京：中国建筑工业出版社，1999。

[5] 中华人民共和国住房和城乡建设部。卫星定位城市测量技术规范[M]。北京：中国建筑工业出版社，2010。