3S技術在水利工程普查中的應用

劉現偉，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量與規模等基本信息，保證普查表發放對象不重不漏，提高普查工作質量。德州市水利普查辦公室運用RS（遙感）手段獲取全市境內河流概況，并在GIS環境中建庫和管理數據，對全市各縣（市、區）水利普查機構上報的河流、堤防、水庫、水閘、引調水等水利工程位置、數量、規模等基本要素進行復核，大大提高了工作效率。

遙感衛星圖片采用中科院計算機網絡信息中心的ASTER GDEM 30 m分辨率系列數據產品，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數字化地形圖和1∶10萬全市水系圖及各縣、鄉水利工程分布圖等。軟硬件環境，包括內業解譯、數據庫建設的計算機和圖形工作站，GIS系統圖形編輯和數據庫管理軟件等；外業校驗采用Magellan的GPS定位、實地勘察。

1 技術路線

1.1 建立解譯標志

地物不同的光譜特征反映在衛星上，具有了相應的色調、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字化作業方式，根據遙感衛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督分類相結合的方法，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，圖形為矢量化圖形，所完成的地圖即為數字地圖。數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整，并建立了屬性數據。

水系圖是提取堤防、水閘等水利工程的基礎，它以衛星圖片為基礎，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，同時結合收集資料中提供的河流發源地，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，套疊衛星圖片底圖，根據相關資料解譯標志。中、小型水庫庫區以及塘壩工程明顯的可直接勾繪，個別不清楚的可套疊鄉鎮分布圖并參照資料標繪。

1.3 屬性數據輸入和注記標注

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據。面積和長度由計算機自動生成，大部分圖層屬性數據直接導入并校正。

1.4 圖層的疊加和分割計算

遙感（RS）解譯過程中，應根據需要，利用GIS功能，將其疊加生成德州市13縣（市、區）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）水利工程信息分布情況地圖。

1.5 野外普查校驗

水利普查內業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據。水利普查外業校驗進一步確定解譯標志，復核內業判讀結果。針對在內業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反映的地貌情況，利用數碼相機拍攝，做現場環境記錄，并與縣級普查機構上報數據相復核。將GPS所采集的地理信息進行坐標轉換，形成點文件，疊加到解譯后的衛星影像上，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，與國普辦下發的名錄數量一致，僅在河源等處有差別。

2）主要河流堤防如徒駭河、馬頰河、德惠新河及漳衛南運河以及較大規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，部分河道堤防在衛星圖片上很難反映清晰，可結合各縣（市、區）上報數據，較好地完成校核工作。

3）水庫工程。利用衛星圖片能較容易解譯出較大水域，與縣級普查機構上報數據比對，結果較理想。

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）上報的名錄相比較，再結合市普查辦收集的資料，能夠判別出各閘在衛星圖片上的位置。

3 結語

德州市把3S技術技術應用到水利普查工作中，運用RS（遙感）手段獲取全市境內河流概況，在GIS環境中，對各縣（市、區）上報的河流、堤防、水庫、水閘、引調水等水利工程位置、數量、規模等基本要素進行了提取判別，用GPS進行實地勘測，結果證明數據基本準確，提高了工作效率和質量，并為建立全市及各縣（市、區）流域水系水利管理信息數據庫,實現水利信息數字化管理奠定了基礎。