3S技术在水利工程普查中的应用

刘现伟，刘长武，武文红

（德州市水利局，山东 德州 253014）

德州市在水利工程清查登记中，为了查清各类水利工程的数量与规模等基本信息，保证普查表发放对象不重不漏，提高普查工作质量。德州市水利普查办公室运用RS（遥感）手段获取全市境内河流概况，并在GIS环境中建库和管理数据，对全市各县（市、区）水利普查机构上报的河流、堤防、水库、水闸、引调水等水利工程位置、数量、规模等基本要素进行复核，大大提高了工作效率。

遥感卫星图片采用中科院计算机网络信息中心的ASTER GDEM 30 m分辨率系列数据产品，它由2、3、4波段光谱彩色合成，时相为4—6月，图像原始分辨率高于30 m×30 m，成图比例尺1∶10万。并参照德州市1∶5万 DEM数字化地形图和1∶10万全市水系图及各县、乡水利工程分布图等。软硬件环境，包括内业解译、数据库建设的计算机和图形工作站，GIS系统图形编辑和数据库管理软件等；外业校验采用Magellan的GPS定位、实地勘察。

1 技术路线

1.1 建立解译标志

地物不同的光谱特征反映在卫星上，具有了相应的色调、纹理、形状等影像特征。诸如河流、堤防、水库、水闸等水利工程都具有明显形状、色调和自然特征，将不同的地物反映出的影像特征加以归纳，即形成不同的解译标志。

1.2 卫星图片判读解译

清查登记成果复核以RS、GIS、GPS为平台，采用人机交互判读的数字化作业方式，根据遥感卫星图片反映出的光谱，采用计算机自动提取后进行判读，在建立自动提取参数和目视解译标志的基础上，采取鼠标示踪法，对河流、堤防、水闸、水库等图层分别标绘。

河道图解译采用目视解译与计算机监督分类相结合的方法，这些图像特征即为解译标志，解译标志分为直接判读标志和间接判读标志。河道判读是一种间接判读标志，即通过与之有联系的其他地物在图像上反映出来的特征，推断地物的类别属性。河道形状的勾绘在计算机上进行，图形边界以多边形形式出现，图形为矢量化图形，所完成的地图即为数字地图。数字地图的最大特点是图斑的面积自动求取边界，图形的比例尺可任意调整，并建立了属性数据。

水系图是提取堤防、水闸等水利工程的基础，它以卫星图片为基础，沿河流中心线，在计算机上直接描绘河流分布线路图。描绘时按照先易后难、先大后小、先干流后支流、先上游后下游的原则，同时结合收集资料中提供的河流发源地，注入地、注入河道，逐条确定。再利用1∶5万的DEM图自动演算，形成等高线图斑和水系边界，由此生成矢量化多边形（PLOY），形成流域分布图形层面。

堤防、水闸等图层以河流图、水系图为基础，套叠卫星图片底图，根据相关资料解译标志。中、小型水库库区以及塘坝工程明显的可直接勾绘，个别不清楚的可套叠乡镇分布图并参照资料标绘。

1.3 属性数据输入和注记标注

计算机绘制的各个图层为矢量化图层，相应的图层均带有各自的属性数据。面积和长度由计算机自动生成，大部分图层属性数据直接导入并校正。

1.4 图层的叠加和分割计算

遥感（RS）解译过程中，应根据需要，利用GIS功能，将其叠加生成德州市13县（市、区）不同级别、不同管理层次的地图。在此过程中，需大量的修改、删除冗余、校正、拓扑计算等工作，最终形成各市（县、区）水利工程信息分布情况地图。

1.5 野外普查校验

水利普查内业采用人机交互判读方法，通过计算机直接绘制河流、水系图以及生成属性数据。水利普查外业校验进一步确定解译标志，复核内业判读结果。针对在内业图片上不能清楚解译的地物，进行GPS校验定点，并将周围可视范围内反映的地貌情况，利用数码相机拍摄，做现场环境记录，并与县级普查机构上报数据相复核。将GPS所采集的地理信息进行坐标转换，形成点文件，叠加到解译后的卫星影像上，最后再在GIS中进行坐标校正并做必要的修正。

2 成果核验

与德州市部分清查成果进行核验，形成以下结论：

1）河流、水系图。流域面积在50 km2以上的河流，与国普办下发的名录数量一致，仅在河源等处有差别。

2）主要河流堤防如徒骇河、马颊河、德惠新河及漳卫南运河以及较大规模支流河道堤防信息提取比较全面。由于受本次校核采用的遥感影像比例尺和分辨率影响，部分河道堤防在卫星图片上很难反映清晰，可结合各县（市、区）上报数据，较好地完成校核工作。

3）水库工程。利用卫星图片能较容易解译出较大水域，与县级普查机构上报数据比对，结果较理想。

4）水闸工程名录校核主要利用做好的河流、水系图来解译，按从上游到下游、从大到小的原则逐个读取，与县（市、区）上报的名录相比较，再结合市普查办收集的资料，能够判别出各闸在卫星图片上的位置。

3 结语

德州市把3S技术技术应用到水利普查工作中，运用RS（遥感）手段获取全市境内河流概况，在GIS环境中，对各县（市、区）上报的河流、堤防、水库、水闸、引调水等水利工程位置、数量、规模等基本要素进行了提取判别，用GPS进行实地勘测，结果证明数据基本准确，提高了工作效率和质量，并为建立全市及各县（市、区）流域水系水利管理信息数据库,实现水利信息数字化管理奠定了基础。