北京市水務(wù)普查空間數(shù)據(jù)采集與處理工作的特點(diǎn)分析

楊 郡 ，劉 梅 ，萬 爍 ，楊榮全 ，畢振華 ，，宋利佳

（1.北京市水務(wù)信息管理中心,100038，北京；2.北京市水利自動化研究所，100036，北京；3.北京市密云縣水務(wù)局，101500，北京；4.北京市第一次水務(wù)普查工作領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室，100089，北京）

一、開展空間數(shù)據(jù)采集與處理的必要性

水務(wù)普查空間數(shù)據(jù)采集與處理是水務(wù)普查工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其主要內(nèi)容包括水務(wù)普查對象的空間分布、形態(tài)特征及其相互關(guān)系。開展水務(wù)普查空間數(shù)據(jù)采集與處理工作，有利于采用先進(jìn)技術(shù)手段，不重不漏地做好水務(wù)普查對象的清查核實(shí)，確保水務(wù)普查清查數(shù)據(jù)質(zhì)量；有利于理清各類水務(wù)普查對象的關(guān)系，做好水務(wù)普查基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源的空間集成，建立水務(wù)普查對象空間數(shù)據(jù)庫；有利于水務(wù)普查成果的空間分析與展示，創(chuàng)新水務(wù)普查成果形式，提高水務(wù)普查成果的技術(shù)水平。

對于北京市來說，做好水務(wù)普查空間數(shù)據(jù)采集與處理工作既是形成普查數(shù)據(jù)成果的重要手段，也為建立北京基礎(chǔ)水信息平臺提供了必要條件，為構(gòu)建“智慧北京”提供了重要水務(wù)數(shù)據(jù)支撐。

二、北京市水務(wù)普查數(shù)據(jù)采集與處理工作的做法及特點(diǎn)

自2010年水務(wù)普查工作開展以來，北京市貫徹落實(shí)《國務(wù)院關(guān)于開展第一次全國水利普查的通知》精神，結(jié)合落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理制度的要求，提出了構(gòu)建北京水務(wù)“一張圖”的工作理念。在實(shí)際工作中，北京市牢固樹立“首善”標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格按照國家普查辦下發(fā)的《第一次全國水利普查空間數(shù)據(jù)采集與處理實(shí)施方案與技術(shù)規(guī)定》，滿足北京市水務(wù)普查調(diào)整規(guī)模下限，增加對象的普查要求，采取了自主研發(fā)空間采集軟件、統(tǒng)一下發(fā)高精度工作底圖，由區(qū)縣進(jìn)行紙圖標(biāo)繪，市級集中電子化的方式，通過一次數(shù)據(jù)采集同時生成國家和北京兩套成果的模式，扎實(shí)開展水務(wù)普查空間數(shù)據(jù)采集，體現(xiàn)出精度高、顆粒細(xì)、質(zhì)量好、基礎(chǔ)實(shí)、保密嚴(yán)等5個鮮明特點(diǎn)，高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量地完成了水務(wù)普查空間數(shù)據(jù)采集與處理工作

1.精度高

精度越高，水務(wù)普查對象的空間分布和形態(tài)特征表達(dá)得越準(zhǔn)確。北京市在滿足國家水務(wù)普查空間數(shù)據(jù)要求的基礎(chǔ)上，通過制作高精度工作底圖、空間要素標(biāo)繪手冊和組織集中上圖等工作方法，不斷提高水務(wù)普查空間數(shù)據(jù)采集與處理精度，使普查成果更貼近北京水務(wù)管理、規(guī)劃設(shè)計(jì)、城市建設(shè)等多方面的需求。

（1）制作高精度工作底圖，提高采集精度

為進(jìn)一步細(xì)化河流、流域、水資源三級區(qū)等成果，實(shí)現(xiàn)更清晰的底圖判讀、數(shù)據(jù)采集和加工，在國普辦下發(fā)的1∶50 000工作底圖的基礎(chǔ)上，北京市充分利用領(lǐng)導(dǎo)小組成員單位現(xiàn)有的數(shù)據(jù)資源，協(xié)調(diào)市規(guī)委全市域1∶10 000、平原區(qū) 1∶2 000 地形圖和 5 m精度DEM的基礎(chǔ)測繪資源，整合市國土局“國土二調(diào)土地利用、行政區(qū)劃”數(shù)據(jù)，并疊加市經(jīng)信委“0.5 m分辨率影像”數(shù)據(jù)，形成了高精度的“1+7”工作底圖模式，即在一套水務(wù)基礎(chǔ)底圖基礎(chǔ)上，根據(jù)專項(xiàng)需要，疊加從基礎(chǔ)測繪成果中提取水務(wù)專項(xiàng)要素（包括水閘、堤防、橋梁等），綜合形成七套專項(xiàng)底圖（包含河湖專項(xiàng)、水利工程專項(xiàng)、河湖開發(fā)治理專項(xiàng)、經(jīng)濟(jì)社會用水專項(xiàng)、行業(yè)能力專項(xiàng)、灌區(qū)專項(xiàng)和地下水取水井專項(xiàng)）。每個專項(xiàng)一套水務(wù)普查專題圖（包含一份地形圖和一份影像圖），所有圖層采用統(tǒng)一的坐標(biāo)系、統(tǒng)一的高程系進(jìn)行疊加，形成全市統(tǒng)一的普查工作底圖。

（2）制作空間要素標(biāo)繪手冊，規(guī)范采集流程

為規(guī)范區(qū)縣普查員采集流程，確保提交的成果與全國空間數(shù)據(jù)成果在內(nèi)容精度、形式和時空基準(zhǔn)上與國家數(shù)據(jù)處理和上報要求保持一致，北京市結(jié)合實(shí)際情況，提煉了空間數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)規(guī)定的底圖標(biāo)繪要求，組織編制了《北京市第一次水務(wù)普查工作底圖使用及標(biāo)繪手冊》（按專項(xiàng)分類，共7冊），進(jìn)一步規(guī)范細(xì)化了采集流程，詳細(xì)描述了其標(biāo)繪內(nèi)容（包括上圖范圍、需要標(biāo)繪對象等）、底圖標(biāo)繪原則、標(biāo)繪工具使用及標(biāo)繪要求、標(biāo)繪步驟等項(xiàng)目。以《水利工程工作底圖使用及標(biāo)繪手冊》為例，在手冊中對水庫、水閘等14類水利工程對象逐一明確了工作底圖的識別順序，規(guī)定了底圖標(biāo)繪的名錄導(dǎo)出、定圖、標(biāo)繪、登記表填寫、GPS數(shù)據(jù)導(dǎo)出的流程，規(guī)范成果提交要求及質(zhì)量控制細(xì)則，充分體現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集的規(guī)范性。

（3）組織集中上圖，提高制作精度

為降低區(qū)縣采集難度，更有效地控制成果制作質(zhì)量，市水普辦采取了回收紙質(zhì)工作底圖，由市級集中電子化的方式開展電子底圖制作工作。步驟如下：

①紙圖掃描。將區(qū)縣標(biāo)繪的紙圖掃描作為數(shù)據(jù)采集的背景。

②糾圖。糾正掃描完的數(shù)據(jù)，完成北京地方坐標(biāo)系配準(zhǔn)工作。

③采集。依照紙圖上標(biāo)繪的普查對象，利用空間數(shù)據(jù)采集軟件轉(zhuǎn)化成電子矢量數(shù)據(jù)。

④校核。利用基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)查驗(yàn)電子化成果的空間分布及形態(tài)特征。對于明顯偏離的對象，如標(biāo)繪對象不屬于所屬行政單元、水閘與河道偏離、地下水井在河道內(nèi)等情況，聯(lián)系普查員進(jìn)行進(jìn)一步核實(shí)后再做處理。

⑤質(zhì)檢。在作業(yè)員自身檢查完成后，由質(zhì)檢員統(tǒng)一比對紙圖進(jìn)行成果質(zhì)量檢查。

⑥審核。在紙圖提交市普查辦之前先由各區(qū)縣完成內(nèi)部審核；在提交時由各專項(xiàng)組依據(jù)普查對象名錄核查數(shù)量及分布特征。在電子化完成后將電子化成果打印出圖后再分發(fā)至各區(qū)縣，完成補(bǔ)采、校核、修正工作后，最終成果交由專家組進(jìn)行全面審核。

2.顆粒細(xì)

顆粒越細(xì)，空間數(shù)據(jù)采集的覆蓋對象越全面。北京市根據(jù)自身水務(wù)工作特點(diǎn)，在完成好全國水利普查規(guī)模范圍內(nèi)的對象采集基礎(chǔ)上，通過調(diào)整采集范圍和開發(fā)北京版采集軟件等工作，擴(kuò)展了采集對象，提高了顆粒度，基本做到有數(shù)即有圖，為實(shí)現(xiàn)“以圖管水”、促進(jìn)普查成果的廣泛應(yīng)用創(chuàng)造了良好條件。

（1）調(diào)整采集范圍，符合北京普查方案

北京市從2004年起實(shí)現(xiàn)了水務(wù)一體化管理，其職能涵蓋了原水利局的全部業(yè)務(wù)和供水、排水、節(jié)水等。因此，北京市在國家水利普查的基礎(chǔ)上，增加了供水和排水兩個專項(xiàng)，在國普8個專項(xiàng)中增加了7類普查對象（包括雨量站、泉等），并相應(yīng)增加了18類普查指標(biāo)。同時，對11項(xiàng)普查對象的規(guī)模下限進(jìn)行了調(diào)整。結(jié)合北京實(shí)際情況，適當(dāng)增加采集對象范圍，做到清查和普查對象中規(guī)模以上要素全部上圖，規(guī)模以下要素具備上圖條件的全部上圖。

（2）開發(fā)北京版采集軟件，完成采集任務(wù)

北京市在參考國普辦“區(qū)縣采集版”和“省級處理版”兩套軟件的基礎(chǔ)上，采用集約化的建設(shè)原則，開發(fā)了一套北京市水務(wù)普查空間數(shù)據(jù)采集軟件。這一軟件不僅繼承了國家軟件的要素采集規(guī)范及拓?fù)潢P(guān)系的建立方法，擴(kuò)展了13類對象的采集內(nèi)容，還增加了自動提取上報功能，有效實(shí)現(xiàn)了與國家軟件的對接。

3.質(zhì)量好

質(zhì)量把控越嚴(yán)，空間數(shù)據(jù)采集成果越好。北京市嚴(yán)格規(guī)范空間數(shù)據(jù)采集的各個環(huán)節(jié)，對每個關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)都進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化控制，把控工作進(jìn)度和質(zhì)量，通過先行試點(diǎn)、開展培訓(xùn)、巡回督導(dǎo)、引入標(biāo)準(zhǔn)等手段，確保采集的每項(xiàng)數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。

（1）試點(diǎn)先行，確保標(biāo)繪方案的可行性

北京市在大規(guī)模開展區(qū)縣空間采集數(shù)據(jù)之前，選取順義、大興兩個區(qū)縣開展3次試點(diǎn)，完成了對每類對象的鄉(xiāng)鎮(zhèn)級采集。特別是重點(diǎn)針對水井設(shè)計(jì)了先采集GPS數(shù)據(jù)后進(jìn)行手工標(biāo)繪及標(biāo)繪采集同時進(jìn)行的兩種方案，從采集精度、操作難度、完成時間上進(jìn)行對比，最終確定每類對象的標(biāo)繪方案，保證采集方式好用、實(shí)用。

（2）開展兩級培訓(xùn)，提高采集人員業(yè)務(wù)能力

北京市采用集中與分散相結(jié)合的方式，分別開展了市級和區(qū)縣兩級培訓(xùn)。市級著重培訓(xùn)空間數(shù)據(jù)采集的要求與方法，區(qū)縣著重培訓(xùn)實(shí)際標(biāo)繪、采集及質(zhì)量要求，并現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)際操作演練，保證培訓(xùn)具有實(shí)戰(zhàn)效果。

（3）巡回督導(dǎo)，控制采集質(zhì)量進(jìn)度

北京市在各區(qū)縣開展標(biāo)繪工作之初，確定專門技術(shù)人員與區(qū)縣進(jìn)行“一對一”對接，進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)，督促工作進(jìn)度，檢查工作質(zhì)量，撰寫檢查報告，從而鞏固了培訓(xùn)效果，及時發(fā)現(xiàn)和糾正了區(qū)縣在標(biāo)繪過程中出現(xiàn)的問題，避免或減少了返工。

（4）引入基礎(chǔ)測繪流程標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)控加工質(zhì)量

北京市采用市級集中電子化作業(yè)方式，引入專業(yè)測繪隊(duì)伍作為技術(shù)支撐，以基礎(chǔ)測繪流程為標(biāo)準(zhǔn)，以高精度航片為校核，進(jìn)行數(shù)據(jù)加工質(zhì)量控制。掃描紙圖的糾圖要求誤差控制在1 m以內(nèi)，成果的質(zhì)量控制嚴(yán)格按照測繪部門的 “三檢”（100%的自檢、質(zhì)檢員檢查、10%的抽檢）要求，利用多種基礎(chǔ)數(shù)據(jù) （遙感、基礎(chǔ)地形和DEM）進(jìn)行成果校核，最終成果經(jīng)過包括區(qū)縣、專項(xiàng)和專家的三級審核。同時國普辦的兩位質(zhì)量控制工程師駐場跟蹤數(shù)據(jù)質(zhì)量和進(jìn)度，每周編寫質(zhì)量督查周報，掌控整體情況。

4.基礎(chǔ)實(shí)

基礎(chǔ)越實(shí)，空間數(shù)據(jù)采集的成果推廣和運(yùn)用越快。北京市將重新繪制的河流、流域及水系岸線，提取的行政區(qū)劃數(shù)據(jù)，細(xì)分的網(wǎng)格單元等內(nèi)容作為空間數(shù)據(jù)采集工作基底，為日后建立流域、區(qū)域、網(wǎng)格三級管理體系奠定了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

（1）重新繪制全市河流、流域及水系岸線

北京市按照唯遠(yuǎn)唯長的原則，重新分析、提取、采集北京市10km2流域面積的河流，并細(xì)化了全市流域劃分。為保證空間對象關(guān)系的建立滿足北京河流特點(diǎn)，北京市進(jìn)而重新繪制了水系岸線，并按照國家技術(shù)要求進(jìn)行了修正。

（2）提取行政區(qū)劃數(shù)據(jù)

北京市提取國土二調(diào)中“市、區(qū)、鎮(zhèn)、村”四級行政矢量區(qū)劃，完成了工作底圖的疊加，為采集任務(wù)的分派、普查對象屬性核實(shí)奠定了良好基礎(chǔ)。

（3）細(xì)分網(wǎng)格單元

北京市根據(jù) 1∶10 000的地圖標(biāo)準(zhǔn)分幅，將全市網(wǎng)格化，劃分為933個圖幅單元，以此作為空間數(shù)據(jù)采集的最小工作單元。按照此標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行工作底圖印制，共計(jì)印刷紙圖13 000余張。

5.保密嚴(yán)

按照《中華人民共和國保守國家秘密法》和《測繪管理工作國家秘密范圍的規(guī)定》的規(guī)定，此次普查使用的基礎(chǔ)測繪數(shù)據(jù)屬于涉密數(shù)據(jù)。為保證“依法依規(guī)”普查，北京市在空間數(shù)據(jù)過程中，擬定了涉密數(shù)據(jù)管理辦法，并依規(guī)完成涉密數(shù)據(jù)的領(lǐng)取、存儲、分發(fā)，保證此次普查底圖涉密數(shù)據(jù)身份合法化、共享規(guī)范化、使用規(guī)程化、管理專人化。

（1）制度上力求健全

為保證涉密數(shù)據(jù)的安全，北京市擬定了涉密數(shù)據(jù)管理辦法，詳細(xì)梳理了涉密數(shù)據(jù)使用和管理的要求，明確了數(shù)據(jù)使用和共享流程，實(shí)現(xiàn)了在符合涉密數(shù)據(jù)管理要求的前提下，合理合規(guī)使用數(shù)據(jù)，保證了普查工作的穩(wěn)步推進(jìn)。

（2）申請涉密數(shù)據(jù)

北京市向囯普辦、市國土局、市規(guī)委申請領(lǐng)取涉密工作底圖和基礎(chǔ)測繪、國土二調(diào)數(shù)據(jù)。簽訂“國土局保密協(xié)議”、“涉密數(shù)據(jù)使用許可”、“合作戰(zhàn)略協(xié)議”和“基礎(chǔ)測繪聯(lián)合通知”等。

（3）簽訂保密協(xié)議，分發(fā)涉密數(shù)據(jù)

為保證涉密電子數(shù)據(jù)能廣泛應(yīng)用，同時保證數(shù)據(jù)安全性，北京市將申請到的電子數(shù)據(jù)在各技術(shù)支撐單位間互通有無，并通過簽訂保密協(xié)議、安裝“加密狗”等方式，從意識上和技術(shù)上杜絕了泄密事件的發(fā)生。

（4）規(guī)范紙圖下發(fā)流程，做到全數(shù)下發(fā)全數(shù)收回

北京市在紙質(zhì)工作底圖下發(fā)、使用、回收過程中，嚴(yán)格按照涉密數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。同時，簽訂保密協(xié)議，指定專人負(fù)責(zé)、專門房間保管、專車運(yùn)輸，交接時張張校核，從而保障萬余張的紙質(zhì)底圖“全數(shù)下發(fā)、全數(shù)收回”。

三、主要成果

通過兩年的努力，北京市水務(wù)普查工作共采集空間數(shù)據(jù)對象8萬余個，形成國家成果5萬余個，具備了與國家數(shù)據(jù)上交和融合的條件，并形成了3項(xiàng)主要成果：

1.形成了3套水務(wù)基礎(chǔ)圖層

①河流圖層。按照唯遠(yuǎn)唯長的原則，分析和提取了北京市10 km2流域面積的河流共7級425條，其中，滿足國家50 km2流域面積的有140條。

②流域圖層。山區(qū)結(jié)合DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行流域匯水分析，平原區(qū)結(jié)合排水單元的劃分，分析和提取小流域共1 085個。

③水資源三級區(qū)圖層。在全市流域和行政區(qū)劃的基礎(chǔ)上，結(jié)合百米等高線，重新繪制全市五大水資源三級區(qū)。

2.形成了多張專題圖層

在基礎(chǔ)測繪圖件和水務(wù)基礎(chǔ)圖層的基礎(chǔ)上，疊加此次普查各大類專題對象，從而形成統(tǒng)一坐標(biāo)系和高程系的水庫、地下水、水利單位等多張專題圖層，共39類要素8萬余個。

3.提取國家普查成果

在整個數(shù)據(jù)提取轉(zhuǎn)換過程中，由北京市測繪院和國普辦質(zhì)檢工程師全程參與，經(jīng)過提取—校驗(yàn)—修正的過程，順利完成北京地方坐標(biāo)向國家坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換，并完成與相鄰省市的接邊工作，從而將北京普查成果平滑轉(zhuǎn)化成國家普查成果。

[1]國務(wù)院第一次全國水利普查領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室.水利普查數(shù)據(jù)處理（二）[J].中國水利，2011（16）.

[2]國務(wù)院第一次全國水利普查領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室.第一次全國水利普查總體方案[J].中國水利，2010（22）.

[3]國務(wù)院第一次全國水利普查領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室.北京：第一次全國水利普查空間數(shù)據(jù)采集與處理實(shí)施方案與技術(shù)規(guī)定[S].2011.