3S技術(shù)在水利工程普查中的應用

劉現(xiàn)偉，劉長武，武文紅

（德州市水利局，山東 德州 253014）

德州市在水利工程清查登記中，為了查清各類水利工程的數(shù)量與規(guī)模等基本信息，保證普查表發(fā)放對象不重不漏，提高普查工作質(zhì)量。德州市水利普查辦公室運用RS（遙感）手段獲取全市境內(nèi)河流概況，并在GIS環(huán)境中建庫和管理數(shù)據(jù)，對全市各縣（市、區(qū)）水利普查機構(gòu)上報的河流、堤防、水庫、水閘、引調(diào)水等水利工程位置、數(shù)量、規(guī)模等基本要素進行復核，大大提高了工作效率。

遙感衛(wèi)星圖片采用中科院計算機網(wǎng)絡信息中心的ASTER GDEM 30 m分辨率系列數(shù)據(jù)產(chǎn)品，它由2、3、4波段光譜彩色合成，時相為4—6月，圖像原始分辨率高于30 m×30 m，成圖比例尺1∶10萬。并參照德州市1∶5萬 DEM數(shù)字化地形圖和1∶10萬全市水系圖及各縣、鄉(xiāng)水利工程分布圖等。軟硬件環(huán)境，包括內(nèi)業(yè)解譯、數(shù)據(jù)庫建設的計算機和圖形工作站，GIS系統(tǒng)圖形編輯和數(shù)據(jù)庫管理軟件等；外業(yè)校驗采用Magellan的GPS定位、實地勘察。

1 技術(shù)路線

1.1 建立解譯標志

地物不同的光譜特征反映在衛(wèi)星上，具有了相應的色調(diào)、紋理、形狀等影像特征。諸如河流、堤防、水庫、水閘等水利工程都具有明顯形狀、色調(diào)和自然特征，將不同的地物反映出的影像特征加以歸納，即形成不同的解譯標志。

1.2 衛(wèi)星圖片判讀解譯

清查登記成果復核以RS、GIS、GPS為平臺，采用人機交互判讀的數(shù)字化作業(yè)方式，根據(jù)遙感衛(wèi)星圖片反映出的光譜，采用計算機自動提取后進行判讀，在建立自動提取參數(shù)和目視解譯標志的基礎上，采取鼠標示蹤法，對河流、堤防、水閘、水庫等圖層分別標繪。

河道圖解譯采用目視解譯與計算機監(jiān)督分類相結(jié)合的方法，這些圖像特征即為解譯標志，解譯標志分為直接判讀標志和間接判讀標志。河道判讀是一種間接判讀標志，即通過與之有聯(lián)系的其他地物在圖像上反映出來的特征，推斷地物的類別屬性。河道形狀的勾繪在計算機上進行，圖形邊界以多邊形形式出現(xiàn)，圖形為矢量化圖形，所完成的地圖即為數(shù)字地圖。數(shù)字地圖的最大特點是圖斑的面積自動求取邊界，圖形的比例尺可任意調(diào)整，并建立了屬性數(shù)據(jù)。

水系圖是提取堤防、水閘等水利工程的基礎，它以衛(wèi)星圖片為基礎，沿河流中心線，在計算機上直接描繪河流分布線路圖。描繪時按照先易后難、先大后小、先干流后支流、先上游后下游的原則，同時結(jié)合收集資料中提供的河流發(fā)源地，注入地、注入河道，逐條確定。再利用1∶5萬的DEM圖自動演算，形成等高線圖斑和水系邊界，由此生成矢量化多邊形（PLOY），形成流域分布圖形層面。

堤防、水閘等圖層以河流圖、水系圖為基礎，套疊衛(wèi)星圖片底圖，根據(jù)相關資料解譯標志。中、小型水庫庫區(qū)以及塘壩工程明顯的可直接勾繪，個別不清楚的可套疊鄉(xiāng)鎮(zhèn)分布圖并參照資料標繪。

1.3 屬性數(shù)據(jù)輸入和注記標注

計算機繪制的各個圖層為矢量化圖層，相應的圖層均帶有各自的屬性數(shù)據(jù)。面積和長度由計算機自動生成，大部分圖層屬性數(shù)據(jù)直接導入并校正。

1.4 圖層的疊加和分割計算

遙感（RS）解譯過程中，應根據(jù)需要，利用GIS功能，將其疊加生成德州市13縣（市、區(qū)）不同級別、不同管理層次的地圖。在此過程中，需大量的修改、刪除冗余、校正、拓撲計算等工作，最終形成各市（縣、區(qū)）水利工程信息分布情況地圖。

1.5 野外普查校驗

水利普查內(nèi)業(yè)采用人機交互判讀方法，通過計算機直接繪制河流、水系圖以及生成屬性數(shù)據(jù)。水利普查外業(yè)校驗進一步確定解譯標志，復核內(nèi)業(yè)判讀結(jié)果。針對在內(nèi)業(yè)圖片上不能清楚解譯的地物，進行GPS校驗定點，并將周圍可視范圍內(nèi)反映的地貌情況，利用數(shù)碼相機拍攝，做現(xiàn)場環(huán)境記錄，并與縣級普查機構(gòu)上報數(shù)據(jù)相復核。將GPS所采集的地理信息進行坐標轉(zhuǎn)換，形成點文件，疊加到解譯后的衛(wèi)星影像上，最后再在GIS中進行坐標校正并做必要的修正。

2 成果核驗

與德州市部分清查成果進行核驗，形成以下結(jié)論：

1）河流、水系圖。流域面積在50 km2以上的河流，與國普辦下發(fā)的名錄數(shù)量一致，僅在河源等處有差別。

2）主要河流堤防如徒駭河、馬頰河、德惠新河及漳衛(wèi)南運河以及較大規(guī)模支流河道堤防信息提取比較全面。由于受本次校核采用的遙感影像比例尺和分辨率影響，部分河道堤防在衛(wèi)星圖片上很難反映清晰，可結(jié)合各縣（市、區(qū)）上報數(shù)據(jù)，較好地完成校核工作。

3）水庫工程。利用衛(wèi)星圖片能較容易解譯出較大水域，與縣級普查機構(gòu)上報數(shù)據(jù)比對，結(jié)果較理想。

4）水閘工程名錄校核主要利用做好的河流、水系圖來解譯，按從上游到下游、從大到小的原則逐個讀取，與縣（市、區(qū)）上報的名錄相比較，再結(jié)合市普查辦收集的資料，能夠判別出各閘在衛(wèi)星圖片上的位置。

3 結(jié)語

德州市把3S技術(shù)技術(shù)應用到水利普查工作中，運用RS（遙感）手段獲取全市境內(nèi)河流概況，在GIS環(huán)境中，對各縣（市、區(qū)）上報的河流、堤防、水庫、水閘、引調(diào)水等水利工程位置、數(shù)量、規(guī)模等基本要素進行了提取判別，用GPS進行實地勘測，結(jié)果證明數(shù)據(jù)基本準確，提高了工作效率和質(zhì)量，并為建立全市及各縣（市、區(qū)）流域水系水利管理信息數(shù)據(jù)庫,實現(xiàn)水利信息數(shù)字化管理奠定了基礎。