水資源專項調查關鍵問題探討

紀鐸，熊友濤

(江蘇蘇地仁合土地房地產資產評估測繪造價咨詢有限公司，江蘇 南京 210005)

1 引 言

自然資源調查監測工作分頭組織管理導致調查監測在對象、范圍、內容等方面存在重復和交叉以及結果相互矛盾，不利于將山水林田湖草作為一個生命共同體進行系統治理[1～3]。黨中央明確，將土地、礦產、海洋、森林、草原、濕地、水資源的調查職責整合到新組建的自然資源部，通過調查職責整合到自然資源部來解決自然資源調查過程中的矛盾與沖突[4]。江蘇省自然資源廳為了響應黨中央號召，下發了《自然資源調查監測試點工作方案》，部署開展自然資源調查監測試點工作，通過試點研究驗證自然資源調查監測調查模式、技術路線方法、指標體系等內容。

水資源的調查監測，過去水利部門主要側重于開發利用的需要，滿足各區域之間水資源的分配，關注水資源量，更多關注地表、地下、液態水的動態變化[5]。現在自然資源部門要支撐生態文明建設，提升對水資源生態價值的認識，從傳統可供人類直接利用的水拓展到自然生態系統中固態的、液態的、氣態的各種形態的水，將冰川、凍土、土壤水等納入水資源調查的范疇。分類標準、技術規程、評價指標體系等不同造成自然資源調查監測與傳統水資源調查差異性較大，如何融合“國土三調”與水利部門水利普查等數據，形成一個標準技術路線和評價監測體系迫在眉睫。本文對現有調查分類標準、調查監測評價指標體系、調查數據庫標準等進行分析，探討水資源專項調查技術路線，針對調查過程中的矛盾沖突給予對策建議。

2 差異性分析

2.1 調查分類標準差異

水資源分類標準不一，造成調查成果差異性。根據2016年7月2日第十二屆全國人民代表大會常務委員會第二十一次會議通過的《中華人民共和國水法》，明確水資源分類包括地表水、地下水。傳統的水利部門對于地表水分類認定為河流、冰川、湖泊、沼澤四種水體。地下水分類認定按照地下水儲藏條件分為包氣帶水、潛水、承壓水，按含水介質類型分為孔隙水、裂隙水及巖溶水。自然資源調查監測中針對水資源的分類同樣包含地表水和地下水兩個大類，以江蘇省自然資源調查監測工作為例，依據《江蘇省自然資源調查分類(試行)》，地表水指存在于地殼表面的河流、湖泊、水庫、水塘等水體中的水，主要包括河流水、湖泊水、水庫水、水塘水、其他地表水五個大類，其中其他地表水指溝渠、沼澤、冰川等其他水體中的水。地下水指埋藏于地面以下巖土孔隙、裂隙、溶隙中的重力水，主要包括淺層地下水和深層承壓水。兩者分類標準差異性較大，自然資源調查分類標準涵蓋信息更加全面、范圍更廣。

結合邳州水資源調查試點項目，以“國土三調”成果為基礎，分析地表水分布情況發現，按照水利部門地表水分類標準統計河流面積 9 063.79公頃，冰川面積0公頃，湖泊面積0公頃，沼澤面積0公頃。按照江蘇省自然資源調查分類標準統計河流水面積 9 836.17公頃，湖泊水面積0公頃，水庫水面積118.71公頃，水塘水面積 5 768.46公頃，其他地表水面積 8 111.96公頃。統計結果差異性較大，主要原因是自然資源調查分類對于地表水區分較細致，從直接供人類使用的水拓展到自然系統中固態、液態、氣態水，將冰川、凍土、土壤水、溝渠等納入水資源調查范疇。其中以溝渠最為明顯，邳州市其他地表水主要成分為溝渠。

2.2 調查監測評價指標體系差異

水利部門按照《水資源評價導則》從水資源數量、水資源質量、水資源開發利用及其影響三個方面進行監測評價，主要對水汽輸送、降水、蒸發、地表水資源、地下水資源、總水資源、河流泥沙、天然水化學特征、水污染狀況、現狀水資源供用水情況、水資源開發影響、水資源綜合評價、水資源價值量進行分析。江蘇省自然資源廳編制《江蘇省自然資源綜合分析評價指標體系構建研究報告(審議稿)》，深入研究自然資源綜合分析評價的技術與方法，以自然資源管理需求為導向，構建一套科學合理的適合江蘇地區發展的自然資源綜合分析評價指標體系。該標準主要從資源稟賦、資源利用和資源承載力三個方面對水資源分布與利用綜合分析，其中資源稟賦主要監測各類水資源的數量、質量和分布；資源利用主要監測各類水資源的利用程度；資源承載力主要監測各類水資源所能承擔的最大限度。兩者指標體系比較分析發現，前者便于摸清家底，直觀地反映水資源的數量、質量、開發利用狀況等，后者在繼承前者的基礎上，增加部分“人均”指標以及與區域性相關的指標，使得水資源規劃利用以及洪澇災害的預防更具方向性。

2.3 調查數據庫標準差異

水利部門針對水資源開展調查包括水利普查、水資源評價等，數據成果建庫內容包括河湖基本情況、水利工程基本情況、經濟社會用水情況、河湖開發治理保護情況、水土保持情況、水利行業能力建設情況，各項調查以及灌區和地下水取水井基本情況等，其中水資源評價結果多以紙質報告的形式呈現，兩者沒有有機結合起來。自然資源部門關于水資源調查建庫標準既涵蓋河湖、水庫、水塘等基礎調查內容，同時又結合水資源專項評價內容。與水利部門多以紙質表格、文字報告、紙質專題圖相比，自然資源部門實現了調查成果電子化且多項調查結果有機融合。自然資源部門收集的水資源專項調查資料種類繁多，調查數據庫并不是單純的“拿來即用”將多個調查結果整合入庫，而是通過分析各項成果的利用價值、來源的可靠性、數據的現勢性來進行取舍。

3 技術路線

以邳州市水資源專項調查試點項目為例，探索水資源專項調查技術路線。主要內容包括地表水分布狀況調查、水資源評價、水生態三維調查展示、專項數據建設等，如圖1所示。

圖1 水資源專項調查技術路線

(1)以自然資源部門已有的第三次國土調查成果、地理國情監測成果等為基礎，結合水利部門的水利普查成果，采用“內-外-內”的調查模式，內業梳理判讀地表水變化圖斑，外業實地核實，調查形成準確的地表水分布范圍、面積。

(2)對水資源數量、質量、水生態狀況、水資源開發利用狀況進行評價。利用水文水動力耦合模型計算地表水資源量和過境水量，采用補給量法計算地下水資源量，重復水量通過野外采樣試驗和室內實驗分析建立氡物質平衡模型確定。結合邳州市生態環保局提供的主要河道監測斷面的水質資料，對主要河道以及水庫的水質進行評價，統計主要超標因子及超標倍數情況，并分析其變化趨勢。根據邳州市地下水監測相關資料，篩選出地下水監測井采用《地下水質量標準》確定地下水水質類別。選擇代表性河道和水庫參照《生態河湖狀況評價規范》進行水生態狀況評價。調查邳州市供水工程的數量、位置，參照《徐州市水資源公報》《邳州市水資源公報》，對各水源供水量以及各部門用水量進行統計分析。根據《全國水資源承載能力監測預警機制技術大綱》的要求，對水量要素(用水總量、地下水開采量)與水質要素(水功能區水質達標率)進行分析，評價水資源承載力。

(3)以邳州市4個水庫為對象，利用無人機傾斜攝影三維建模技術進行三維建模，實現水生態三維展示。采用華測P550無人固定翼航飛平臺搭載多鏡頭進行傾斜影像獲取，設計地面分辨率 0.05 m。通過Context Capture Master軟件完成模型構建，后期利用DP Modeler軟件進行局部紋理修飾。

(4)參照《江蘇省自然資源調查試點數據庫標準(試行)》，對地表水資源分布、水資源數量和質量、水生態狀況、水資源開發利用狀況、水資源承載力等信息進行入庫，融合水資源評價結果，設置水資源專項調查數據圖層、屬性字段、表格信息等內容。

4 關鍵問題及處理方法

4.1 圖斑采集

“國土三調”對于地類圖斑的采集規則與水資源專項調查的采集規則不同，導致兩者數據存在差異。“國土三調”優先采集上層地物，水系、道路、溝渠等線狀地物發生交會時，從上向下俯視，上部的線狀地物連續表示，下壓的線狀地物斷開。這種采集規則造成河流、湖泊等水系要素遇到道路、橋梁、水閘等斷開，為了保證水系的連通性，對斷開的部分進行貫通處理，具體操作如圖2所示。

圖2 圖斑采集處理方式

4.2 地類認定

“國土三調”對于河流、湖泊、水庫、坑塘水面、溝渠等水系要素認定與水資源專項調查認定存在偏差。以邳州市水資源專項調查項目為例，“國土三調”成果與水利普查成果對比分析發現，個別河流調查成坑塘、溝渠、內陸灘涂等，坑塘水面調查成湖泊。針對這種地類認定偏差情況，與水利部門進行對接。考慮到水利部門對于水資源調查專業性，原則上沿用水利部門認定的地類；對于水利部門認定把握不準情況，沿用“國土三調”成果不改變地類。

4.3 水資源評價

(1)調查分區劃定

水資源分區是水資源調查匯總的基本單元，分區原則水文氣象特征和自然地理條件相近，盡可能保持河流水系的完整性。自然資源部門開展水資源專項調查對于分區要統籌結合行政區劃。本次調查分區依照《江蘇省水資源綜合規劃工作大綱》和《江蘇省水資源綜合規劃技術細則》的相關要求，在照顧流域、水系和水利工程供水系統的完整性情況下，盡可能保持行政區的完整性，將邳州市分為邳北區、燕子埠區、沂河區、城區和運南區五個區。

(2)水資源計算模型更新

傳統地表水資源量采用地面分類法和水文模型模擬計算，其中下墊面的提取存在局限性，下墊面條件的改變會引起地表水資源量大小的變化。本次調查以“國土三調”成果為基礎，提取城鎮建設用地(不透水)、水面、水田、旱地四種下墊面，使得計算結果更為準確。重復水量作為水資源數量調查評價中的重要指標，本次調查采用氡一維穩定流模型來確定。氡物質在示蹤地下水與地表水的交互研究中具有較高的敏感性，能夠反映純水體運移與水量交換過程，采用這種方法使得重復水量計算結果更精確。

(3)水資源評價體系完善

傳統水資源評價主要從水資源數量、水資源質量、水資源開發利用及其影響三個方面開展，對于生態狀況關注度不夠。本次調查加入水生態狀況評價部分，根據邳州市水系特點選擇邳州市范圍內具有代表性的區域性河道、重要城區河道、重要鎮中心河道和水庫，參照《生態河湖狀況評價規范》選取8項指標，集中式飲用水水源地水質達標率、浮游植物多樣性、著生藻類多樣性、水質優劣程度、植被覆蓋度、岸線利用管理指數、管理保護范圍劃定率、綜合治理程度進行評價。

4.4 模型修飾

利用傾斜攝影測量三維建模技術對水庫進行實景模型構建，大多數情況下紋理映射完成后生成的模型數據可直接使用，但是由于建模主體為水庫，大面積的水域會影響建模過程中同名點匹配的精度，導致在自動生產三維模型時，出現水面不平、破洞等情況，同時建筑由于遮擋原因造成拉花變形等問題。針對模型構建不完善的情況，需要進行局部紋理修飾。采用DP Modeler軟件對模型進行修補操作，將拉花變形建筑物拉直、植被補洞、水面壓平、邊界修補。修飾完善的水庫實景三維模型紋理細節表現效果良好，水系、建筑物、植被等地物要素構建效果良好，模型色彩明亮、對比度強，清晰反映了水庫周邊的生態狀況。

4.5 專項數據庫建設

已有的水資源專項調查成果由機構改革前的各部門分別進行調查和管理，數據的格式、精度、現勢性等差異較大。從自然資源管理角度考慮，不需要面面俱到，全部保留，需要結合自然資源管理的實際需要，抽取部分數據的屬性，構成專項數據庫。參考《江蘇省自然資源調查試點數據庫標準(試行)》設置基礎調查要素圖層和專項調查要素圖層，基礎調查要素圖層主要以“國土三調”成果為基礎，保留自然資源部門所關注的位置、空間分布特性信息，包括權屬、坐落等。專項調查要素圖層主要以水資源評價成果為基礎，保留水利部門所關注的水資源數量、質量、開發利用狀況等信息，包括地表水資源量、地下水資源量、水資源總量、地表水質量、地下水質量、水生態狀況、水資源承載力等。

5 結 語

水資源專項調查作為自然資源部組建后面臨的一個新任務，迫切需要找到一個調查研究技術方法。本文提出“國土三調”與水利普查數據、水資源評價數據等融合，結合傾斜攝影測量技術構建水生態三維模型，并創建專項數據庫承載調查評價信息的水資源專項調查路線。以邳州市水資源調查試點為例，從調查分類標準、調查監測評價指標體系、調查數據庫標準三個方面進行差異性分析，探討多技術融合水資源專項調查過程中出現的問題并提出解決對策。該技術方法為后續水資源專項調查工作開展提供技術支撐。