水利劃界成果與地理信息數(shù)據(jù)庫相結(jié)合的應(yīng)用—以蘇州市七浦塘劃界工程為例

薛 毅，曹 蓉，劉西金，錢虹伊

（1.蘇州市水利工程管理處，江蘇 蘇州 215311；2.浙江省河海測繪院，浙江 杭州 310008）

1 問題的提出

近年來，伴隨著城市化的不斷推進(jìn)，填水圈地、設(shè)障阻水等現(xiàn)象屢有發(fā)生，造成河道水域萎縮、水系引排不暢、湖庫調(diào)蓄能力下降、水環(huán)境承載力下降，嚴(yán)重威脅防洪安全、供水安全和生態(tài)安全。蘇州市七浦塘西南連蘇州市第二大飲用水源陽澄湖，東北與長江連接，區(qū)域性流域支流眾多、河道發(fā)達(dá)構(gòu)成河網(wǎng)水系，同樣面臨這些隱患安全，需要通過劃界來確定管理范圍。

七浦塘已經(jīng)經(jīng)過全面拓浚整治，歷史的七浦塘劃界確權(quán)由于年代久遠(yuǎn)，資料缺失或破損，已不能滿足河道和水利工程管理保護(hù)需求。目前七浦塘河道劃界工程，已設(shè)計出一套完善的施工流程，并取得了成功：首先收集符合河道管理范圍的資料[1]，如地形圖、DOM影像資料、控制資料等；其次預(yù)先在圖紙上判定基準(zhǔn)線粗略位置，粗略布設(shè)管理范圍線和界樁（牌）；外業(yè)勘測現(xiàn)場和數(shù)據(jù)采集，進(jìn)行劃界基準(zhǔn)線測量，勘測預(yù)布界樁（牌）位置；用外業(yè)測量成果對劃界基準(zhǔn)線數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯整理，生成劃界基準(zhǔn)線成果數(shù)據(jù)；根據(jù)劃界基準(zhǔn)線確定管理范圍線并測量核實(shí)，對于無法確定埋設(shè)條件或者特殊情況的河段進(jìn)行整理，針對不同的類型擬定不同的解決方案；進(jìn)行控制測量，制作界樁牌布置圖；最后界樁牌放樣測量，根據(jù)放樣點(diǎn)標(biāo)志埋設(shè)界樁牌和制作界樁牌身份證[2]。

2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計與建設(shè)

空間數(shù)據(jù)模型是地理信息數(shù)據(jù)庫的核心，為CAD數(shù)據(jù)模型，是一種存儲二進(jìn)制文件的數(shù)據(jù)模型；Coverage模型，是一個基于地理相關(guān)的矢量數(shù)據(jù)模型；目前為Geodatabase數(shù)據(jù)模型，該模型使用標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系與對象技術(shù)的數(shù)據(jù)庫，與以往數(shù)據(jù)庫相比，集成、存儲拓?fù)涞确矫鎯?yōu)勢更大，是一個智能化管理的數(shù)據(jù)庫[3]。

2.1 個人地理數(shù)據(jù)庫

基于ARCGIS的Geodatabase目前包含3種結(jié)構(gòu)：個人地理數(shù)據(jù)庫、文件地理數(shù)據(jù)庫和多用戶地理數(shù)據(jù)庫。江蘇省地理信息成果上報系統(tǒng)有幾十個至上百個上傳數(shù)據(jù)單元，每個單元不僅需要存儲各種劃界信息屬性表格、點(diǎn)線面數(shù)據(jù)，還需要處理點(diǎn)線面之前的空間位置關(guān)系以及復(fù)雜的拓?fù)潢P(guān)系。因此要求上傳的是個人地理數(shù)據(jù)庫（Personal Geodatabase）。個人地理數(shù)據(jù)庫是一個僅支持單用戶編輯使用微軟Access來管理數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫，個人地理數(shù)據(jù)庫的Gis信息是儲存在Access數(shù)據(jù)庫中，其存儲數(shù)據(jù)量的上限為2GB[4]。

2.2 空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫

七浦塘河湖和水利工程管理范圍劃定成果專題數(shù)據(jù)庫基于《災(zāi)害應(yīng)急地理信息數(shù)據(jù)庫設(shè)計及其應(yīng)用》Geodatabase數(shù)據(jù)模型構(gòu)建，是一個面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫，其構(gòu)建目的是為了滿足河湖劃界成果信息的整理需求，包括空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫2類[5]。數(shù)據(jù)庫以基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫為框架，構(gòu)建專題空間數(shù)據(jù)庫與屬性信息數(shù)據(jù)庫，添加河湖水利工程劃界的成果信息。將劃界工程的成果數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、檢查、處理，建立一個統(tǒng)一的河湖劃界數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫屬性字段按基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫基本規(guī)定建 立[6]（見表1）。

表1 點(diǎn)、線、面編碼及屬性統(tǒng)計表的屬性項(xiàng)名稱及規(guī)格定義匯總表

3 入庫成果

主要成果包含以CORS系統(tǒng)為基礎(chǔ)，利用GPS — RTK等現(xiàn)場采集的基礎(chǔ)測量數(shù)據(jù)、內(nèi)業(yè)編輯處理的劃界成果信息，以及水利系統(tǒng)專屬的屬性信息。將完成的劃界成果進(jìn)行匯總、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和校正后入庫。

3.1 成果分類

入庫的劃界成果主要有4類。①點(diǎn)（界樁點(diǎn)、告示牌點(diǎn)）：編號、分類信息、高程信息、坐標(biāo)、埋設(shè)年份、移位點(diǎn)之記、管理單位，以及管理員信息等；②點(diǎn)（測量控制點(diǎn)）：編號、坐標(biāo)，以及高程等；③線（管理范圍線）：編號、長度、分類信息、劃界標(biāo)準(zhǔn)及依據(jù)、界線協(xié)議，以及變更信息等；④面（管理范圍）：編號、面積、分類信息，以及變更說明等。

3.2 七浦塘劃界成果

七浦塘管理范圍劃界，其中包括沿骨干河道出現(xiàn)的支流、水浜、河道沿線水利樞紐。其中沿線口門共80處。劃界長度87km，管理范圍線長度103km，劃界面積4.54km2。共計埋設(shè)界樁724個，告示牌95個，埋設(shè)測量控制點(diǎn)44個。

4 地理信息數(shù)據(jù)建庫

4.1 建立水利專題數(shù)據(jù)庫

七浦塘河道劃界專題數(shù)據(jù)庫，在數(shù)據(jù)地理空間位置方面以實(shí)際采集到基礎(chǔ)測繪數(shù)據(jù)為主，同時參考該河道征地紅線。在屬性數(shù)據(jù)的水利信息方面，以江蘇省和蘇州市下發(fā)的文件以及水利部門獲取的資料為主。通過使用劃界專題數(shù)據(jù)庫，不僅將劃界成果的空間點(diǎn)線面數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一和規(guī)范化的整理，并將劃界空間數(shù)據(jù)與水利專題信息連通，涵蓋了數(shù)據(jù)的多元性，整編性和使用效果，使劃界成非常完備及輕便實(shí)用。七浦塘專題地理信息數(shù)據(jù)庫示意（局部）見圖1。

圖1 七浦塘專題地理信息數(shù)據(jù)庫示意圖（局部）

七浦塘管理范圍點(diǎn)線面數(shù)據(jù)都需以要求的格式錄入地理信息數(shù)據(jù)庫中。為了規(guī)范統(tǒng)一劃界成果，按照規(guī)則建立河湖和水利工程管理范圍劃定成果專題數(shù)據(jù)庫，同時擴(kuò)充水利專題屬性表，以將劃界數(shù)據(jù)的點(diǎn)線面空間數(shù)據(jù)賦予詳細(xì)的水利信息屬性。

4.2 建立水利專題屬性表

水利專題屬性表主要分為點(diǎn)和線面2大類。七浦塘管理范圍劃界點(diǎn)成果的屬性表內(nèi)容非常豐富，涵蓋了25個水利信息項(xiàng)共3類。第一類為系統(tǒng)編碼，它是劃界點(diǎn)成果的唯一識別字段，由各種水利信息以特殊的規(guī)則組成的一串字符串，起到界樁、告示牌和控制點(diǎn)“身份證”的功能。如界樁點(diǎn)系統(tǒng)編碼由“GLP — 水利普查編碼 — 縣級行政區(qū)劃代碼 — 河湖和水利工程分類 — 岸別 — 序號 — 共樁情況”組成；第二類是賦予代表其意義的代碼，用來表示其含有的水利信息。如河湖和水利工程分類，就是將河湖分類分別賦予表示其意義的代碼，河道為PA，水庫PB，湖泊PG，涵閘IK，泵站IJ，海堤IE；河湖和水利工程類別則按照省骨干河道名錄分類，“1”代表流域性河道，“2”代表區(qū)域性河道，“3”代表重要跨縣河道，“4”代表重要縣域河道，“5”代表其他河道。其他是否移位、共樁情況、岸別等都是通過賦予其代碼體現(xiàn)劃界“點(diǎn)”的水利詳細(xì)信息；第三類是坐標(biāo)類，對于坐標(biāo)類字段，數(shù)據(jù)庫不僅需要填入劃界點(diǎn)成果的坐標(biāo)信息，同時數(shù)據(jù)庫還要對其空間位置與坐標(biāo)信息進(jìn)行檢驗(yàn)。

七浦塘的“點(diǎn)”劃界信息包含3項(xiàng)：界樁點(diǎn)、告示牌點(diǎn)以及控制點(diǎn)，其對應(yīng)包含的水利信息屬性數(shù)據(jù)見表2。

表2 七浦塘河道劃界專題數(shù)據(jù)庫點(diǎn)字段統(tǒng)計表

七浦塘河道劃界專題數(shù)據(jù)庫管理范圍線面屬性表包含的水利信息相對較少，包含13個水利信息項(xiàng)。其中系統(tǒng)編碼、行政區(qū)劃代碼、河湖和水利工程分類等與劃界點(diǎn)成果屬性表規(guī)則類似。七浦塘劃界線面數(shù)據(jù)單有的屬性字段信息為“是否共面”“是否共線”和“是否界河”[7]，是一個體現(xiàn)管理范圍線之間、管理范圍線面之間以及七浦塘與其他劃界河湖關(guān)系的信息項(xiàng)。

七浦塘的“線面”劃界信息包含3項(xiàng)：管理范圍線、管理范圍面以及管理范圍劃界基準(zhǔn)線，其對應(yīng)包含的水利信息屬性數(shù)據(jù)見表3。

表3 七浦塘河道劃界信息匯總表

七浦塘河道劃界專題數(shù)據(jù)庫中，包含界樁點(diǎn)、告示牌點(diǎn)、控制點(diǎn)、管理范圍界基準(zhǔn)線管理線和管理范圍面等地理位置空間信息以及行政區(qū)劃代碼，河湖和水利工程分類、水普編碼等水利信息屬性數(shù)據(jù)。通過將劃界過程中實(shí)際采集、操作和整理的點(diǎn)線面數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)字的統(tǒng)一化、分類編碼的標(biāo)準(zhǔn)化以及屬性數(shù)據(jù)的重新組織使其成為具有固定的格式和規(guī)則的成果庫數(shù)據(jù)。

5 結(jié) 語

通過構(gòu)建七浦塘河道劃界專題數(shù)據(jù)庫，將劃界基礎(chǔ)測繪信息劃界管理范圍成果信息與水利專題信息相結(jié)合，規(guī)范高效的完成七浦塘劃界工作的地理信息采集和整理工作。為省市建立劃界防汛管理系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持，有利于水利部門保存和分析資料，有利于更高效的開展水利防災(zāi)工作，提高管理效率，為“數(shù)字水利”“智慧水利”的建設(shè)搭建框架[8]。

劃界確權(quán)成形的地理信息系統(tǒng)與水利、國土、規(guī)劃等相關(guān)部門數(shù)據(jù)共享和具體管理工作銜接，有利于城鄉(xiāng)總體規(guī)劃的設(shè)計和實(shí)現(xiàn)。在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，水利、國土部門建立省市縣三級一體的互聯(lián)互享的劃界數(shù)據(jù)庫和管理系統(tǒng)。

[1] 江蘇省水利廳.江蘇省水利工程管理?xiàng)l例[R].南京：江蘇省水利廳，2017.

[2] 江蘇省水利廳.江蘇省河湖管理范圍和水利工程管理與保護(hù)范圍劃定技術(shù)規(guī)定(試行)：蘇水管[2015]64號文件[R].南京：江蘇省水利廳，2017.

[3]肖鳴.基于Geodatabase的空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D].武漢：武漢大學(xué)，2005.

[4] 熊淑娣，萬芳琦，張蕾.水庫與堤防專題地理信息數(shù)據(jù)庫建設(shè)[J].測繪科學(xué)，2007，42(1)：71- 75.

[5] 雒燕飛.地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急地理信息數(shù)據(jù)庫設(shè)計及其應(yīng)用[D].青島：山東科技大學(xué)，2010.

[6] 國家測繪局.基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫基本規(guī)定：GB/T 30319— 2013[S].北京：測繪出版社，2009.

[7] 江蘇省水利廳.江蘇省河湖和水利工程管理范圍劃定成果信息采集技術(shù)要求(試行)[R].南京：江蘇省水利廳，2015.

[8] 劉小生，程效軍.基于 Arc/Info的防汛抗洪地理信息系統(tǒng)研究[J].測繪通報，2006(6)：41- 43.