賴遠智

(廣州市番禺區(qū)城市規(guī)劃設(shè)計院，廣東 廣州 510000)

1 引 言

隨著國土空間規(guī)劃工作不斷推進，越來越多的規(guī)劃項目逐步展開，水利景觀規(guī)劃作為對城市規(guī)劃、城市發(fā)展、城市化進程有直接影響的規(guī)劃項目顯得愈發(fā)重要。人們自古以來喜歡擇水而居，水景在人們心中已經(jīng)占據(jù)了不可動搖的地位[1，2]。然而，水利景觀的打造要考慮諸多問題，豐水期和枯水期的水位變化、上下游水庫對水位的影響、回水水位的變化等都會影響水利景觀的規(guī)劃布局，梯級水利景觀的打造雖能有效解決水位變化對造景植物、石材、構(gòu)造等的影響，但是變高程景觀打造又對各階段水面上下游測繪工作提出更高要求[3，4]。無人機航測技術(shù)已普遍用于農(nóng)業(yè)、消防、建筑等諸多行業(yè)，航測技術(shù)已相對成熟，其測繪過程不受地形地貌限制，其建模精度可通過鏡頭、測繪方法、建模方式的升級優(yōu)化不斷提高，現(xiàn)已可達到1∶500地形圖測繪精度。針對這一特點，本文將利用無人機航測技術(shù)的綜合優(yōu)勢，以RT濕地公園為例研究無人機航測技術(shù)在梯級水利景觀規(guī)劃中的具體應(yīng)用。

2 研究背景及設(shè)備選型

RT濕地公園位于廣州市番禺區(qū)東南部，該地塊濕地資源條件優(yōu)越，景區(qū)開發(fā)條件良好，濕地公園是聚集游客的核心載體、引發(fā)消費的重要平臺，是一個區(qū)域旅游發(fā)展的基礎(chǔ)和前提[5，6，7]。項目區(qū)屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，氣溫受偏南季候風(fēng)影響，暖濕多雨，風(fēng)力較大，但規(guī)劃區(qū)待測繪面積不大，因此選用抗風(fēng)阻較好的多旋翼無人機FM D2000作為航行設(shè)備。由于本文研究內(nèi)容需要針對不同水位的水面上下游地形結(jié)構(gòu)分別測繪，故選用D lidar Ⅱ激光雷達鏡頭作為航測數(shù)據(jù)采集設(shè)備。為進一步提高測繪效率與航測工作可控性，同時選取了地面站控制終端、移動工作站、無人機管家智能系統(tǒng)、RPK-GPS雙定位系統(tǒng)等配合規(guī)劃區(qū)實勘測繪[8，9]。

圖1 無人機及搭載設(shè)備

3 項目區(qū)域地形淺析

RT濕地公園規(guī)劃范圍，南北總長 2 km，東西平均長度 0.8 km，總面積1.5萬平方米。RT濕地公園瀕臨浮蓮崗水道和沙灣水道交匯口，考慮到匯口匯水及波浪爬高的影響，水位變化較大，在漲潮情況下更為明顯，針對這種情況需針對水位標(biāo)準(zhǔn)下最高水位應(yīng)分別考慮[10]。因此，本文將h+2.6 m(正常蓄水位)至h+7.0 m(設(shè)計洪水位)高程范圍和h+7.0 m以上高程范圍進行初步分區(qū)(標(biāo)準(zhǔn)水位h為參照，波浪爬高及潮汐影響為h+a，a為水位抬升值)，以便進一步劃分無人機航測主要區(qū)域[11]。區(qū)域劃分情況如圖2所示。

圖2 項目區(qū)高程初步劃分示意圖

圖2中，規(guī)劃范圍外主要以山地地形為主，規(guī)劃范圍以內(nèi)主要以河灘地為主，h+2.6 m至h+7.0 m高程范圍為正常蓄水位主要影響區(qū)域范圍，根據(jù)該區(qū)域形狀及地塊分布情況，劃定景觀規(guī)劃區(qū)(即待航測區(qū)域)范圍為虛線框內(nèi)區(qū)域。

4 規(guī)劃區(qū)域航測分析

上文所述景觀規(guī)劃區(qū)(即待航測區(qū)域)下游存在一處攔蓄工程，經(jīng)過無人機航測，該區(qū)域南側(cè)邊界距離此攔蓄工程 2.63 km，該區(qū)域北側(cè)邊界距離攔蓄工程 3.97 km。本文針對該區(qū)域內(nèi)十年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)(P=10%)進行了洪水計算，經(jīng)計算，上壩址 2.63 km到 3.97 km區(qū)間內(nèi)，最高回水水位分別為h+10.20 m、h+10.66 m。

回水計算成果及淹沒水位 表1

因此，本文將運用FM D2000無人機搭載D lidar Ⅱ激光雷達鏡頭針對梯級水利景觀規(guī)劃區(qū)進行航測，由于該區(qū)域水位高程變化范圍為h+2.6 m至h+10.7 m，故地表高程變化范圍將大于 8.1m，同時，本文研究內(nèi)容為不同水位變化對地表面積及分布情況所產(chǎn)生的景觀規(guī)劃布局變化，故高程測量是測繪的核心內(nèi)容之一[11]。為保障航測效果，采用V75、V150變高飛行，即無人機以激光雷達鏡頭底端分別距離垂直地面 75 m、150 m進行變高度航測?？v向影像重疊率設(shè)定為70%，橫向影像重疊率設(shè)定為40%，共采集航測影像682張，通過Pix 4D Mapper平臺進行無人機點云投影建模，可得到實景三維模型，航測期間水位高程h+3.0 m。D lidar Ⅱ激光雷達數(shù)據(jù)采集可以有效過濾掉植被和水體更好地反映地表結(jié)構(gòu)，但是也無法直觀反映航測區(qū)域植被、建筑、影像等的原貌[11，12]，為更直觀的分析說明，本文將建筑、植物、地表紋理等模型進行重塑后植入到實景三維成果中，得到實景三維模型效果圖，如圖3所示。

圖3 實景三維建模效果圖

圖4 規(guī)劃區(qū)剖面位置示意圖

為進一步研究梯級水利景觀規(guī)劃區(qū)河、灘變化及暗礁(水下地丘)分布情況，本文在實景三維模型選取多個截面進行了剖切分析，限于文章篇幅，本文以A-A剖面為例進行分析說明，A-A剖面位置如圖4所示，A-A剖面縱斷面示意圖(為使剖面更加直觀、形象，已對剖面進行了效果處理)如圖5所示。

由圖5可知，本文所述梯級水利景觀規(guī)劃區(qū)內(nèi)的大部分區(qū)域位于水庫消落區(qū)和正常蓄水位以上灘地區(qū)，小部分位于死庫容區(qū)。長期處于正常蓄水位以上的灘地約占區(qū)域內(nèi)總面積的50%，主要分布為三大區(qū)塊，最核心的區(qū)塊位于臨河岸側(cè)，該區(qū)域地塊相對較大，可利用空間較大；遠離河岸側(cè)則以水域為主，基本不具備灘岸規(guī)劃條件；河岸與水域之間的其他地塊呈散點狀分布，受河水消落影響較大，其景觀規(guī)劃需要結(jié)合水位變化、波浪爬高、水利沖蝕等因素綜合考慮[13，14]。

圖5 研究范圍剖面示意圖

5 規(guī)劃思路及效果

針對上文研究成果，梯級水利景觀規(guī)劃區(qū)主要分兩大板塊進行考慮。一部分是河岸灘地片區(qū)，該片區(qū)長期處于水位線以上，地塊相對較大，可利用空間較大，故以長期休憩的建筑物、商業(yè)配套、游戲娛樂設(shè)施等需要考慮防洪且占地面積較大的濕地公園配套設(shè)施為主；另一部分是島礁地片區(qū)，該片區(qū)隨著水位線的變化或裸露出水面形成陸地，或被河水淹沒形成暗礁，不適合規(guī)劃疏水設(shè)施，宜結(jié)合地區(qū)植被及景觀特色，打造梯級水利景觀[15]。本文將主要圍繞該區(qū)域進行梯級水利景觀規(guī)劃，針對本文航測成果，結(jié)合灘地分布情況及高程范圍對該區(qū)域進行規(guī)劃布局。具體如圖6所示。

圖6 梯級景觀規(guī)劃示意圖

結(jié)合上文研究梯級水利景觀規(guī)劃區(qū)河、灘變化及暗礁(水下地丘)分布情況測繪成果，依托回水灣良好的生態(tài)自然本底及生物多樣性，本文所述RT濕地公園梯級水利景觀規(guī)劃將以濕地保護與梯級景觀打造為基礎(chǔ)進行規(guī)劃。各區(qū)域根據(jù)不同水域的深淺條件及步行景觀性，將棧道修建成錯落有致、形態(tài)各異的游憩步道。為與水位變化形成呼應(yīng)，實現(xiàn)梯級景觀“一步一景”的效果，不同的景觀節(jié)點設(shè)置不同特色的景觀臺，以不同親水型鄉(xiāng)土植物為基調(diào)，用多層次植物營造疏密有致、韻律感強、空間豐富的河道植物景觀。根據(jù)河道不同駁岸形式、主題劃分等以金雞菊，梭魚草，水生美人蕉等植物串聯(lián)整個河道，修復(fù)水利生態(tài)環(huán)境、統(tǒng)籌梯級水利景觀。以打造兼具觀景、生態(tài)與休閑娛樂功能的景觀島和景觀廊道，實現(xiàn)RT濕地公園梯級水利景觀依水而動、錯落有致。

6 結(jié)論與展望

無人機航測技術(shù)有效解決了濱水地區(qū)測繪工作難于實施、測繪精度難于把控的問題，有效利用了無人機航測不受地形地貌限制、激光雷達數(shù)據(jù)采集不受水域及植被影響的綜合優(yōu)勢，有效分析了核心研究區(qū)域的陸地、水體交互變化情況，為RT濕地公園梯級水利景觀規(guī)劃工作順利展開創(chuàng)造條件，為國土空間規(guī)劃工作有序推進奠定基礎(chǔ)，具有較大的研究意義與良好的應(yīng)用前景。