基于3S集成技術(shù)的飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分研究—以修水縣東津水庫為例

劉慧麗，查東平

(江西省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，330029，南昌)

基于3S集成技術(shù)的飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分研究—以修水縣東津水庫為例

劉慧麗，查東平

(江西省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，330029，南昌)

在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的同時(shí)，制定科學(xué)合理的飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分范圍，是防治飲用水水源污染，使保護(hù)區(qū)管理有法可依，保障人民群眾飲用水安全和身體健康的重要環(huán)節(jié)。以修水縣東津水庫為例，以《飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范》(HJ/T338-2007)等有關(guān)技術(shù)原則為指導(dǎo)，采用3S集成技術(shù)，以資源3號(hào)(ZY3)遙感影像作為基礎(chǔ)底圖，可以很好的表現(xiàn)水源地的自然狀況、風(fēng)險(xiǎn)源分布情況和保護(hù)區(qū)邊界劃分情況。劃分過程中借助地形圖、數(shù)字高程模型等空間信息和水庫水文、風(fēng)險(xiǎn)源外業(yè)調(diào)查和違章建筑調(diào)查資料等輔助信息為合理劃分保護(hù)區(qū)提供依據(jù)。研究利用DEM提取保護(hù)區(qū)周邊集水范圍，并結(jié)合高分辨率遙感影像判斷以《飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范》為劃分基準(zhǔn)，制定2套保護(hù)區(qū)劃定方案，并將不同劃分方案進(jìn)行科學(xué)比選，為實(shí)施飲用水水源保護(hù)區(qū)環(huán)境保護(hù)工程和管理提供科學(xué)依據(jù)。

湖庫；飲用水水源地；保護(hù)區(qū)劃分；3S集成；資源3號(hào)

0 引言

飲用水水源保護(hù)區(qū)是指國家為貫徹《中華人民共和國水污染防治法》和《中華人民共和國水污染防治法實(shí)施細(xì)則》，防治飲用水水源地污染，保證水源地環(huán)境質(zhì)量而劃定，并要求加以特殊保護(hù)的一定面積的水域和陸域?？茖W(xué)合理地劃定飲用水水源保護(hù)區(qū)范圍是一項(xiàng)技術(shù)含量較高的工作，劃分保護(hù)區(qū)的過程中需將保護(hù)區(qū)范圍反映在飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分圖上，方便水源監(jiān)管部門對(duì)保護(hù)區(qū)進(jìn)行有效管理。

飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分結(jié)果應(yīng)反映水源地位置、水網(wǎng)、居民點(diǎn)分布、行政界線、交通、保護(hù)范圍等要素。在準(zhǔn)備工作中，開展相應(yīng)的水源評(píng)價(jià)、水源地取水點(diǎn)坐標(biāo)位置采集以及預(yù)測(cè)計(jì)算一級(jí)、二級(jí)保護(hù)區(qū)半徑等為前期工作，并搜集或加工制作數(shù)據(jù)，完善與區(qū)劃圖有關(guān)的數(shù)據(jù)庫?？刹捎?:50 000地形圖，或者更小比例尺的地形圖，但由于各地經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，地形圖更新緩慢，直接在地形圖上劃分，增加了保護(hù)區(qū)的劃分難度，精確的位置以及保護(hù)區(qū)半徑難以確定，保護(hù)區(qū)劃分范圍不準(zhǔn)確，實(shí)際操作難。

本文以修水縣東津水庫為例，以水質(zhì)預(yù)測(cè)軟件計(jì)算保護(hù)區(qū)大致范圍，采用3S(GIS、GPS和RS)集成技術(shù)確定保護(hù)區(qū)詳細(xì)邊界。劃分過程中以資源3號(hào)(ZY3)高分測(cè)繪遙感影像數(shù)據(jù)作為劃分基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，配合地形圖和DEM等空間地理數(shù)據(jù)，借助水位數(shù)據(jù)、風(fēng)險(xiǎn)源調(diào)查、違章建筑調(diào)查等輔助材料，從飲用水水源水質(zhì)保障、保護(hù)區(qū)劃定經(jīng)濟(jì)合理等方面確定最優(yōu)方案。該技術(shù)具有可靠的精度、可實(shí)際操作性，同時(shí)降低了保護(hù)區(qū)劃分難度，可做出精度完美的保護(hù)區(qū)劃分范圍圖，為實(shí)施飲用水水源保護(hù)區(qū)環(huán)境保護(hù)工程和管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來源

1.1研究區(qū)概況

研究區(qū)域東津水庫地處修水縣馬坳鎮(zhèn)山口塅村的東津水峽谷出水口處，距修水縣城38 km，所在壩址處在東經(jīng)114°19′35″E，北緯28°58′57″N，是一座以發(fā)電為主，兼顧灌溉、供水為主的大(二)型調(diào)節(jié)水庫，水庫集水面積1 080 km2，占東津水全流域的97%，總?cè)萘繛?.95億m3，多年平均徑流量9.45億m3。

目前是修水縣城主要供水水源，修水縣飲用水水源取水口位于東津水庫壩址右側(cè)，取水口所在地為潤泉水廠，水廠設(shè)計(jì)取水量為10萬m3/d，實(shí)際取水量為5萬m3/d，供水總?cè)丝跒?4萬人，已服務(wù)年限為1年，目前水源地取水口未進(jìn)行任何飲用水水源地規(guī)范化建設(shè)措施。

1.2數(shù)據(jù)來源

本研究所采用的遙感影像為資源3號(hào)多光譜和全色數(shù)據(jù)。資源3號(hào)衛(wèi)星是我國首顆民用三線陣立體測(cè)圖衛(wèi)星，發(fā)射時(shí)間為2012年1月9日，設(shè)計(jì)壽命為5年[1]。該衛(wèi)星的主要任務(wù)是長期、連續(xù)、穩(wěn)定、快速地獲取覆蓋全國的高分辨率立體影像和多光譜影像，為國土資源調(diào)查與檢測(cè)、防災(zāi)減災(zāi)、農(nóng)林水利、生態(tài)環(huán)境、城市規(guī)劃與建設(shè)、交通、國家重大工程等領(lǐng)域的應(yīng)用提供服務(wù)[2-3]。

資源3號(hào)衛(wèi)星是我國第一顆民用高分辨率光學(xué)傳輸立體測(cè)圖衛(wèi)星，集測(cè)繪和資源勘測(cè)多功能于一體。資源3號(hào)衛(wèi)星的前視、后視和正視傳感器可以對(duì)同一個(gè)地區(qū)獲得3個(gè)不同觀測(cè)角度的立體像對(duì)，可以提供豐富的三維信息，在立體測(cè)圖這一領(lǐng)域發(fā)揮重大作用[4-6]。

本研究所采用影像數(shù)據(jù)衛(wèi)星過境時(shí)間為2012年10月26日。多光譜數(shù)據(jù)空間分辨率為5.8 m，包括藍(lán)、綠、紅和近紅外4個(gè)波段，全色空間分辨率為2.1 m，影像刈幅51 km×51 km。

研究還采用了Landsat 8影像，數(shù)據(jù)獲取時(shí)間為2013年10月5日。Landsat 8刈幅185 km×185 km，包括8個(gè)空間分辨率為30 m的多光譜波段和1個(gè)空間分辨率為15 m的全色波段。

表1 資源3號(hào)衛(wèi)星有效載荷技術(shù)指標(biāo)

2 飲用水水源地水資源與水質(zhì)評(píng)價(jià)

2.1水資源評(píng)價(jià)

根據(jù)東津水庫觀測(cè)資料，東津水庫庫區(qū)最大降雨量為2 510.0 mm(1998年)，年內(nèi)最小降雨量為1 062.5 mm(2007年)，庫區(qū)年內(nèi)降雨時(shí)空分布不均，其中降雨主要集中3-9月(汛期)，10月至次年2月(枯水期)降雨偏少。水庫多年平均入庫徑流量9.45億m3，4-6月占全年的53.5%。

最大年入庫徑流量21.32億m3(1998年)，最小年入庫徑流4.65億m3(2004年)，多年平均入庫輸沙量16.4萬t，4-6月占全年的56%。

根據(jù)《修水縣10萬噸/日第三水廠工程水資源論證報(bào)告》[7]，東津水庫取水工程位于竹坪鄉(xiāng)南圳村和義寧鎮(zhèn)良塘村交界處(馬家坳)，直接從東津水庫取水，項(xiàng)目設(shè)計(jì)取水流量1.157 m3/s，年取水量3 650萬m3。以先鋒水文站為依據(jù)站，取水口斷面多年平均徑流深為911.4 mm，多年流量均值為31.1 m3/s，徑流模數(shù)為28.9 L/s·km2，平均徑流量為9.45億m3，水廠年取水量占取水口多年平均來水量3.71%。取水口處最小日平均流量為0.14 m3/s，歷年最小月平均流量為3.27 m3/s。

表2 取水口最小日、月平均流量分析成果表

2.2水質(zhì)評(píng)價(jià)

由歷史數(shù)據(jù)分析可知，在未建取水口之前，水庫水質(zhì)總體上能達(dá)到Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。主要限制性因子為總磷，總磷是湖泊生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換最主要的驅(qū)動(dòng)因子，因此當(dāng)總磷含量一旦達(dá)到閾值，會(huì)驅(qū)使草型湖泊向藻型湖泊轉(zhuǎn)換，會(huì)導(dǎo)致水生態(tài)環(huán)境惡化。根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)，作為湖庫的地表水體，Ⅰ類水標(biāo)準(zhǔn)要求總磷≤0.01 mg/L，Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn)要求總磷≤0.025 mg/L，Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)要求總磷≤0.05 mg/L。

3 劃分技術(shù)方案與比選

3.1劃分思路

劃分結(jié)合國家和江西省對(duì)飲用水水源地劃分的相關(guān)要求，共設(shè)計(jì)2套比選方案。2套劃分方案均是在參考國家《飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范》(HJ/T338-2007)和江西省相關(guān)飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分等相關(guān)要求，結(jié)合地方自然地理、環(huán)境特征和環(huán)境管理要求，采用二維數(shù)值模型計(jì)算的方法、類比經(jīng)驗(yàn)法和3S集成技術(shù)輔助法。綜合考慮東津水庫地區(qū)的水文地質(zhì)特點(diǎn)以及污染源分布特征，利用3S集成技術(shù)將整個(gè)匯水區(qū)域內(nèi)通過模型求解來尋求保護(hù)區(qū)的自凈距離和湖泊中典型污染物濃度降解的最佳關(guān)系，根據(jù)污染物遷移轉(zhuǎn)化與距離的關(guān)系，確定保護(hù)區(qū)的最佳范圍。

3.2遙感影像處理

本研究用到資源3號(hào)多光譜數(shù)據(jù)、全色數(shù)據(jù)和Landsat 8多光譜和全色數(shù)據(jù)，需要對(duì)其分別進(jìn)行處理。處理內(nèi)容包括影像正射校正、幾何精校正、影像融合、研究區(qū)裁剪、研究區(qū)鑲嵌等。由于本研究僅涉及影像空間位置信息的目視判讀，未涉及波段特征分析和典型地物特征分類提取，所以本研究未進(jìn)行影像定標(biāo)和大氣校正。

3.2.1 Landsat 8影像預(yù)處理 Landsat 8多光譜和全色影像采用超分辨率貝葉斯法(PanSharpening)進(jìn)行融合，得到空間分辨率為15 m的多光譜影像，影像采用通用橫軸墨卡托投影(UTM)，選擇50分區(qū)，中心經(jīng)緯度為117度。此數(shù)據(jù)經(jīng)過系統(tǒng)幾何校正，具有較高精度[8]，可以作為資源3號(hào)幾何糾正基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

3.2.2 資源3號(hào)影像預(yù)處理 資源3號(hào)衛(wèi)星多光譜和全色影像分別采用基于RPC有理函數(shù)模型，配合1:100 000數(shù)字高程模型進(jìn)行正射校正，消除衛(wèi)星成像過程中受透視投影、衛(wèi)星姿態(tài)傾斜、地表高低起伏、大氣折光等因素產(chǎn)生的幾何畸變[9]。以Landsat 8融合后影像作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)分別對(duì)資源3號(hào)多光譜和全色進(jìn)行選點(diǎn)配準(zhǔn)，選點(diǎn)誤差控制在1 pt以內(nèi)。對(duì)配準(zhǔn)后的多光譜影像和全色影像采用超分辨率貝葉斯法進(jìn)行融合處理，融合輸出選擇雙線性內(nèi)插法(bilinear)進(jìn)行采樣。影像處理最后一步是對(duì)研究區(qū)進(jìn)行裁剪和鑲嵌，保證東津水庫位于影像中間位置。

3.2.3 資源3號(hào)影像真彩色合成 遙感影像采用Band 3、Band 2和Band 1作為紅、綠、藍(lán)3個(gè)波段合成顯示真彩色影像。合成影像經(jīng)過拉伸后影像整體偏灰暗，此外，由于資源3號(hào)數(shù)據(jù)包含近紅外波段，可以利用此波段對(duì)植被信息進(jìn)行增強(qiáng)。在ENVI軟件中進(jìn)行波段合成的方法為[10]：

Bandnew=a*Bgreen+(1-a)Bnir

(1)

式中：Bandnew為合成后的綠色波段，Bgreen為影像數(shù)據(jù)中原始綠色波段，在資源3號(hào)衛(wèi)星數(shù)據(jù)中為Band2，Bnir為近紅外波段，在資源3號(hào)衛(wèi)星數(shù)據(jù)中為Band4。

影像波段通過ENVI軟件中的Bandmath工具進(jìn)行計(jì)算，生成新波段替換原有綠色波段，并通過LayerStacking工具進(jìn)行文件合成(圖1)。

圖1 植被信息增強(qiáng)結(jié)果對(duì)比

3.3保護(hù)區(qū)劃分方法

飲用水水源保護(hù)區(qū)的劃分重點(diǎn)在于山脊線分水嶺的劃定。本研究通過基于DEM地表徑流水文特征方法提取集水區(qū)，同時(shí)結(jié)合《飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范》要求進(jìn)行邊界確定。

3.3.1 集水區(qū)范圍提取 利用ArcGIS軟件空間分析工具Hydrology進(jìn)行提取。分別對(duì)提取無洼地DEM，并做流向分析，計(jì)算水流累積量，提取河流網(wǎng)。將河流網(wǎng)柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成矢量數(shù)據(jù)平滑后疊加到影像圖中。集水區(qū)提取結(jié)果如圖2所示。

3.3.2 一級(jí)保護(hù)區(qū)劃分方法 一級(jí)保護(hù)區(qū)劃分方法中方案Ⅰ和方案Ⅱ一致。

水域：國家環(huán)保部發(fā)布的技術(shù)規(guī)范和江西省相關(guān)法律法規(guī)所要求的一級(jí)保護(hù)區(qū)水域范圍基本一致，相比國家衛(wèi)生部所發(fā)布的《生活飲用水集中式供水單位衛(wèi)生規(guī)范》范圍更大。同時(shí)，目前水庫水源地取水口半徑500 m范圍內(nèi)的水域沒有支流匯入。

圖2 集水范圍提取

因此，確定方案I和方案II的水源地一級(jí)保護(hù)區(qū)水域范圍為：以取水點(diǎn)為圓心，半徑500 m范圍內(nèi)水域。該水域范圍同時(shí)也滿足衛(wèi)生部頒發(fā)的《生活飲用水集中式供水單位衛(wèi)生規(guī)范》(衛(wèi)監(jiān)發(fā)[2001]61號(hào))文件中規(guī)定的飲用水源衛(wèi)生防護(hù)帶范圍要求。

陸域：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及利用資源3號(hào)遙感影像，東津水庫水源地取水口位于主壩右側(cè)，取水口側(cè)陸域第一山脊線范圍內(nèi)除水庫主壩外，周邊均為自然山地丘陵，不涉及村莊、農(nóng)田、工礦企業(yè)和規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖企業(yè)等，因此一級(jí)保護(hù)區(qū)內(nèi)陸域范圍內(nèi)不存在違章建筑。

確定方案Ⅰ和方案Ⅱ的水源地一級(jí)保護(hù)區(qū)陸域：南岸以公路為界，北岸與水域相鄰的迎水面山脊線以內(nèi)的陸域范圍。

3.3.3 二級(jí)保護(hù)區(qū)劃分方法

1)方案1

水域：據(jù)東津水庫水質(zhì)現(xiàn)狀調(diào)查可知，本底CODcr濃度Ch為9 mg/L，總氮平均濃度0.39 mg/L，總磷污染物平均濃度為0.03 mg/L，CODcr達(dá)到Ⅰ類水質(zhì)，總氮達(dá)到Ⅱ類水質(zhì)，因此總磷為限制性因子，僅以總磷由Ⅲ類水衰減至Ⅱ類的長度為算。將Ⅲ類水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中CODcr、TN和TP的濃度與取水口日平均取水量Q的乘積作為排放量，且全部集中于一點(diǎn)排放，計(jì)算典型污染物的污染帶，當(dāng)污染帶達(dá)到II類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的最長者的長度作為二級(jí)保護(hù)區(qū)水域范圍半徑。

利用卡拉烏舍夫擴(kuò)散模型應(yīng)用到狹長的河道型水庫。利用有限差分法對(duì)以上二維穩(wěn)態(tài)水質(zhì)模型進(jìn)行數(shù)值求解，湖庫水深H為27.35 m，流量Qp為1.16 m3/s，綜合降解系數(shù)K1為0.06/d，環(huán)流流速u為0.035 m/s，Ⅱ類水總磷濃度為0.025 mg/L，Ⅲ類水總磷濃度為0.05 mg/L，輸入各參數(shù)，由卡拉烏舍夫擴(kuò)散模型可計(jì)算結(jié)果，在距取水口約1 530 m處總磷濃度能達(dá)到Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)要求。總磷污染物由Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)0.05 mg/L衰減到Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)0.025 mg/L以下，所需要的降解距離至少為1 530 m。但是考慮到程坊村就在此范圍內(nèi)，為了更好地保護(hù)好水源水質(zhì)，將二級(jí)保護(hù)區(qū)范圍長度增至上溯3 000 m。

因此確定方案2的水源地二級(jí)保護(hù)區(qū)水域范圍為：以東津水庫正常水位線190.0 m的水面面積，自一級(jí)保護(hù)區(qū)上游邊界向上游3 000 m，至東津水庫主湖區(qū)分叉口位置止，其間所涵蓋的主庫區(qū)水面、所有庫汊及壩內(nèi)水域范圍。

陸域：通過對(duì)最新的資源3號(hào)衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)分析，得出與一級(jí)和二級(jí)保護(hù)區(qū)水域等長的陸域范圍內(nèi)集水面積為9.89個(gè)km2，范圍包括程坊村。

2)方案2

考慮到上游自銅鼓，途經(jīng)復(fù)原，最后匯入程坊風(fēng)景區(qū)，路程幾十公里，上游的水源污染情況將直接影響下游居民的健康。在復(fù)原鄉(xiāng)仍存在部分垂釣者將生活垃圾倒入水中等問題。上游來水距離較長，若在二級(jí)保護(hù)區(qū)基礎(chǔ)上增設(shè)準(zhǔn)保護(hù)區(qū)，在法律上得不到有效地保障，因此考慮將二級(jí)保護(hù)區(qū)范圍適當(dāng)擴(kuò)大，且為了避免在劃分二級(jí)保護(hù)區(qū)后在二級(jí)保護(hù)區(qū)上游利用大庫汊開展水產(chǎn)養(yǎng)殖，因此將二個(gè)大庫汊包括在二級(jí)保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)。根據(jù)資源3號(hào)衛(wèi)星遙感影像及行政區(qū)劃資料，二級(jí)保護(hù)區(qū)上游陸域范圍內(nèi)還存在程坊村、程段村等多個(gè)村莊，境內(nèi)產(chǎn)生的農(nóng)村農(nóng)業(yè)生活廢水、垃圾堆放，直接或間接影響水庫水體水質(zhì)。因此，為便于對(duì)上述污染源進(jìn)行有效控制和監(jiān)管，確定將上述污染源納入二級(jí)保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)，以利于環(huán)境監(jiān)管。

水域：水源地二級(jí)保護(hù)區(qū)以東津水庫正常水位線190.0 m的水面面積，上溯5 000 m的所有水域，包含境內(nèi)的2座大庫汊。

陸域：南岸以公路為界，北岸與水域相鄰的迎水面山脊線以內(nèi)的陸域范圍。

3.4劃分結(jié)果

從社會(huì)經(jīng)濟(jì)、污染控制和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等3個(gè)方面對(duì)兩方案進(jìn)行優(yōu)缺點(diǎn)比選，最終確定采用方案2，得出東津水庫水源保護(hù)區(qū)劃分結(jié)果如下表3所示，為便于開展日常環(huán)境管理工作，依據(jù)保護(hù)區(qū)劃分的分析、計(jì)算結(jié)果，結(jié)合水源保護(hù)區(qū)的地形、地標(biāo)、地物等特點(diǎn)，最終確定各級(jí)保護(hù)區(qū)的界線。充分利用具有永久性的明顯標(biāo)志如水分線、行政區(qū)界線、公路、鐵路、橋梁、大型建筑物、水庫大壩、水工建筑物、河流岔口、輸電線、通訊線等標(biāo)示保護(hù)區(qū)界線，最終確定的各級(jí)保護(hù)區(qū)坐標(biāo)紅線圖、表，作為政府部門審批的依據(jù)，也作為規(guī)劃、國土、環(huán)保部門土地開發(fā)審批的依據(jù)。飲用水水源地保護(hù)標(biāo)識(shí)應(yīng)按照《飲用水水源保護(hù)區(qū)標(biāo)志技術(shù)要求》(HJ/T433)國家規(guī)定設(shè)置。

表3 東津水庫飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分方案

3.5劃分技術(shù)方案邊界說明

3.5.1 一級(jí)保護(hù)區(qū)邊界說明 保護(hù)區(qū)區(qū)劃圖中藍(lán)色三角為取水口，經(jīng)度為114°19′50″，緯度為28°59′2″，紅線之內(nèi)為一級(jí)保護(hù)區(qū)水域范圍，黃線之內(nèi)為一級(jí)保護(hù)區(qū)陸域范圍，總面積為 1.36 km2， 一級(jí)保護(hù)區(qū)關(guān)鍵拐點(diǎn)共有8個(gè)，分別為“1、2、3、4、5、6、11、12”，拐點(diǎn)“1-12-2”段為一級(jí)保護(hù)區(qū)水域南邊界，拐點(diǎn)“3-5”段為為一級(jí)保護(hù)區(qū)水域北邊界，拐點(diǎn)“1-11-2”段為一級(jí)保護(hù)區(qū)陸域南邊界，拐點(diǎn)“3-4-6-5”段為一級(jí)保護(hù)區(qū)陸域北邊界。東津水庫一級(jí)水源控制范圍見表4。

表4東津水庫一級(jí)保護(hù)區(qū)控制范圍及面積一覽表

面積/km2保護(hù)區(qū)關(guān)鍵拐點(diǎn)控制坐標(biāo)關(guān)鍵拐點(diǎn)編號(hào)東經(jīng)北緯1．361114°19′39．384″E28°58′47．620″N2114°19′36．356″E28°58′53．058″N3114°19′36．681″E28°59′1．428″N4114°20′9．291″E28°58′58．568″N5114°20′4．810″E28°58′51．184″N6114°19′36．564″E28°59′4．104″N11114°22′30．731″E28°57′26．642″N12114°22′20．476″E28°57′16．377″N

3.5.2 二級(jí)保護(hù)區(qū)邊界說明 區(qū)劃圖中粉線之內(nèi)為二級(jí)保護(hù)區(qū)水域范圍，藍(lán)線之內(nèi)為二級(jí)保護(hù)區(qū)陸域范圍，總面積為39.25 km2。二級(jí)保護(hù)區(qū)關(guān)鍵拐點(diǎn)共有8個(gè)，分別為“1、5、6、7、8、9、10、11”，拐點(diǎn)“5-9”段為二級(jí)保護(hù)區(qū)水域北邊界，拐點(diǎn)“1-10”段為二級(jí)保護(hù)區(qū)水域南邊界；拐點(diǎn)“5-6-7-8-9”為二級(jí)保護(hù)區(qū)陸域北邊界，其中“7-8”段為公路，其它段為距湖岸最近分水嶺山脊線，拐點(diǎn)“10-11-1”為二級(jí)保護(hù)區(qū)陸域南邊界，邊界線為距湖岸最近分水嶺山脊線。東津水庫二級(jí)保護(hù)區(qū)控制范圍見表5。

表5東津水庫二級(jí)保護(hù)區(qū)控制范圍及面積一覽表

面積/km2保護(hù)區(qū)關(guān)鍵拐點(diǎn)控制坐標(biāo)關(guān)鍵拐點(diǎn)編號(hào)東經(jīng)北緯39．251114°19′39．384″E28°58′47．620″N5114°20′4．810″E28°58′51．184″N6114°19′36．564″E28°59′4．104″N7114°20′10．047″E28°59′12．171″N8114°19′35．075″E28°58′18．908″N9114°20′22．059″E28°59′22．653″N10114°21′34．456″E28°58′40．323″N11114°22′30．731″E28°57′26．642″N

3.5.3 劃分技術(shù)方案實(shí)現(xiàn) 采用3S集成技術(shù)，以資源3號(hào)(ZY3)遙感影像作為基礎(chǔ)底圖，修水縣東津水庫飲用水水源保護(hù)區(qū)最終確定的范圍和監(jiān)測(cè)布點(diǎn)圖如下圖3所示。

4 結(jié)束語

本研究以修水縣東津水庫為例，開展基于3S技術(shù)的飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分研究，利用3S集成技術(shù)彌補(bǔ)傳統(tǒng)技術(shù)的不足，準(zhǔn)確確定飲用水水源地的一級(jí)、二級(jí)保護(hù)區(qū)范圍以及保護(hù)區(qū)界標(biāo)界樁，為當(dāng)?shù)乜h政府各部門對(duì)保護(hù)區(qū)實(shí)施日常監(jiān)管以及為實(shí)施飲用水水源保護(hù)區(qū)環(huán)境保護(hù)工程提供科學(xué)依據(jù)。通過對(duì)3S集成技術(shù)運(yùn)用于飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分的研究和實(shí)踐表明有以下優(yōu)點(diǎn)。

1)利用3S集成技術(shù)可以更加科學(xué)合理地確定飲用水保護(hù)區(qū)邊界。借助數(shù)字高程模型可以快速生成飲用水水源地匯流情況，為保護(hù)區(qū)邊界確定提供科學(xué)依據(jù)；結(jié)合高空間分辨率遙感影像能夠提高保護(hù)區(qū)劃定的準(zhǔn)確性。

圖3 東津水庫飲用水保護(hù)區(qū)劃分圖和監(jiān)測(cè)布點(diǎn)圖

2)采用資源3號(hào)高分辨率衛(wèi)星影像能夠快速、準(zhǔn)確確定飲用水保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)環(huán)境狀況。資源3號(hào)5.8 m多光譜影像和2.1 m全色影像融合之后產(chǎn)品兼具了全色影像高空間分辨率和多光譜色彩豐富的特性。從融合后的2.1 m真彩色合成影像中可以快捷、直觀地判別飲用水源地周邊房屋、道路和其它違章建筑等信息，獲得第一手飲用水水源地保護(hù)區(qū)周邊環(huán)境狀況。

3)3S集成技術(shù)在飲用水水源地保護(hù)區(qū)劃定工作中具有廣闊前景。隨著各種新興技術(shù)如計(jì)算機(jī)硬軟件技術(shù)、光學(xué)成像技術(shù)、無線通信技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用的范圍會(huì)越來越廣，實(shí)際效果會(huì)越來越明顯，綜合利用3S集成技術(shù)進(jìn)行飲用水水源地保護(hù)區(qū)劃定工作具有宏觀、準(zhǔn)確的特點(diǎn)，該技術(shù)的廣泛應(yīng)用對(duì)促進(jìn)飲用水水源保護(hù)、保障飲水安全和為管理部門提供科學(xué)決策具有一定科學(xué)意義。

[1] 我國成功發(fā)射“資源3號(hào)”衛(wèi)星[J].飛行器測(cè)控學(xué)報(bào),2012(1):33.

[2]李德仁.我國第一顆民用三線陣立體測(cè)圖衛(wèi)星——資源3號(hào)測(cè)繪衛(wèi)星[J].測(cè)繪學(xué)報(bào),2012(3):317-322.

[3]中國資源衛(wèi)星應(yīng)用中心.資源3號(hào)衛(wèi)星介紹[EB/OL].[2012-07-25].http://www.cresda.com/n16/n1130/n175290/175676.html.

[4]魯小虎,張笑楓.基于功能的資源3號(hào)測(cè)繪衛(wèi)星應(yīng)用分析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2013(16):240-241.

[5]唐新明,謝俊峰,張過.測(cè)繪衛(wèi)星技術(shù)總體發(fā)展和現(xiàn)狀[J].航天返回與遙感,2012(3):17-24.

[6]朱紅,劉維佳,張愛兵.光學(xué)遙感立體測(cè)繪技術(shù)綜述及發(fā)展趨勢(shì)[J].現(xiàn)代雷達(dá),2014(6):6-12.

[7]修水縣10萬噸/日第三水廠工程水資源論證報(bào)告書[R].南昌:江西省水文局,2012.

[8]初慶偉,張洪群,吳業(yè)煒,等.Landsat-8衛(wèi)星數(shù)據(jù)應(yīng)用探討[J].遙感信息,2013(4):110-114.

[9]劉軍,張永生,王冬紅.基于RPC模型的高分辨率衛(wèi)星影像精確定位[J].測(cè)繪學(xué)報(bào),2006(1):30-34.

[10]鄧書斌.ENVI遙感圖像處理方法[M].北京:科學(xué)出版社,2010.

AstudyontheDrinkingWaterSourceProtectionAreasDivisionBasedon3SIntegratedTechnology—ACaseStudyofDongjingReservoirinXiushuiCounty

LIU Huili,ZHA Dongping

(Jiangxi Academy of Environment Protection Sciences,330029,Nanchang,PRC)

With the rapid development of economy,developing scientific and reasonable division of drinking water source protection areas is important for the prevention and treatment of drinking water source pollution,for the protection zone management has regulation to follow,and for the safety of people′s drinking and health.In this paper,taking Dongjin reservoir in Xiushui County as an example,regarding the "drinking water source protection areas of technical specifications" (HJ/T338-2007) and other relevant technical principles as the instruction,by adopting the 3S integrated technology and the ZY3 remote sensing image as the base map,the natural conditions,risk source reserve division and boundaries can be well presented.The topographic map,digital elevation model of spatial information,reservoir,risk source outside investigation and illegal construction survey data as auxiliary information provided the basis for a reasonable division of protected areas.This study using DEM on extraction of protected areas surrounding the water range,combined with the high resolution remote sensing image to judge "drinking water source protection areas of technical specifications" for the division datum in order to set two protection area delineation programs.Also,this study will carry out scientific comparison and selection of the two different programs,to provide a scientific basis for the implementation of engineering and management of drinking water source protection areas.

lake and reservoir;drinking water source protection area division;3S integration;ZY3

2014-09-03;

2014-10-17

劉慧麗(1981-)，女，江西瑞金人，碩士，高級(jí)工程師，主要從事湖泊生態(tài)環(huán)境保護(hù)和飲用水水源地環(huán)境保護(hù)研究。

國家環(huán)保部專項(xiàng)——江西省生態(tài)環(huán)境十年變化(2000-2010年)遙感調(diào)查與評(píng)估(STSN-05-14)。

10.13990/j.issn1001-3679.2014.06.035

TP79

A

1001-3679(2014)06-0903-07