北京市水务普查空间数据采集与处理工作的特点分析

杨 郡 ，刘 梅 ，万 烁 ，杨荣全 ，毕振华 ，，宋利佳

（1.北京市水务信息管理中心,100038，北京；2.北京市水利自动化研究所，100036，北京；3.北京市密云县水务局，101500，北京；4.北京市第一次水务普查工作领导小组办公室，100089，北京）

一、开展空间数据采集与处理的必要性

水务普查空间数据采集与处理是水务普查工作的关键环节，其主要内容包括水务普查对象的空间分布、形态特征及其相互关系。开展水务普查空间数据采集与处理工作，有利于采用先进技术手段，不重不漏地做好水务普查对象的清查核实，确保水务普查清查数据质量；有利于理清各类水务普查对象的关系，做好水务普查基础数据资源的空间集成，建立水务普查对象空间数据库；有利于水务普查成果的空间分析与展示，创新水务普查成果形式，提高水务普查成果的技术水平。

对于北京市来说，做好水务普查空间数据采集与处理工作既是形成普查数据成果的重要手段，也为建立北京基础水信息平台提供了必要条件，为构建“智慧北京”提供了重要水务数据支撑。

二、北京市水务普查数据采集与处理工作的做法及特点

自2010年水务普查工作开展以来，北京市贯彻落实《国务院关于开展第一次全国水利普查的通知》精神，结合落实最严格水资源管理制度的要求，提出了构建北京水务“一张图”的工作理念。在实际工作中，北京市牢固树立“首善”标准，严格按照国家普查办下发的《第一次全国水利普查空间数据采集与处理实施方案与技术规定》，满足北京市水务普查调整规模下限，增加对象的普查要求，采取了自主研发空间采集软件、统一下发高精度工作底图，由区县进行纸图标绘，市级集中电子化的方式，通过一次数据采集同时生成国家和北京两套成果的模式，扎实开展水务普查空间数据采集，体现出精度高、颗粒细、质量好、基础实、保密严等5个鲜明特点，高标准、高质量地完成了水务普查空间数据采集与处理工作

1.精度高

精度越高，水务普查对象的空间分布和形态特征表达得越准确。北京市在满足国家水务普查空间数据要求的基础上，通过制作高精度工作底图、空间要素标绘手册和组织集中上图等工作方法，不断提高水务普查空间数据采集与处理精度，使普查成果更贴近北京水务管理、规划设计、城市建设等多方面的需求。

（1）制作高精度工作底图，提高采集精度

为进一步细化河流、流域、水资源三级区等成果，实现更清晰的底图判读、数据采集和加工，在国普办下发的1∶50 000工作底图的基础上，北京市充分利用领导小组成员单位现有的数据资源，协调市规委全市域1∶10 000、平原区 1∶2 000 地形图和 5 m精度DEM的基础测绘资源，整合市国土局“国土二调土地利用、行政区划”数据，并叠加市经信委“0.5 m分辨率影像”数据，形成了高精度的“1+7”工作底图模式，即在一套水务基础底图基础上，根据专项需要，叠加从基础测绘成果中提取水务专项要素（包括水闸、堤防、桥梁等），综合形成七套专项底图（包含河湖专项、水利工程专项、河湖开发治理专项、经济社会用水专项、行业能力专项、灌区专项和地下水取水井专项）。每个专项一套水务普查专题图（包含一份地形图和一份影像图），所有图层采用统一的坐标系、统一的高程系进行叠加，形成全市统一的普查工作底图。

（2）制作空间要素标绘手册，规范采集流程

为规范区县普查员采集流程，确保提交的成果与全国空间数据成果在内容精度、形式和时空基准上与国家数据处理和上报要求保持一致，北京市结合实际情况，提炼了空间数据采集与处理技术规定的底图标绘要求，组织编制了《北京市第一次水务普查工作底图使用及标绘手册》（按专项分类，共7册），进一步规范细化了采集流程，详细描述了其标绘内容（包括上图范围、需要标绘对象等）、底图标绘原则、标绘工具使用及标绘要求、标绘步骤等项目。以《水利工程工作底图使用及标绘手册》为例，在手册中对水库、水闸等14类水利工程对象逐一明确了工作底图的识别顺序，规定了底图标绘的名录导出、定图、标绘、登记表填写、GPS数据导出的流程，规范成果提交要求及质量控制细则，充分体现了数据采集的规范性。

（3）组织集中上图，提高制作精度

为降低区县采集难度，更有效地控制成果制作质量，市水普办采取了回收纸质工作底图，由市级集中电子化的方式开展电子底图制作工作。步骤如下：

①纸图扫描。将区县标绘的纸图扫描作为数据采集的背景。

②纠图。纠正扫描完的数据，完成北京地方坐标系配准工作。

③采集。依照纸图上标绘的普查对象，利用空间数据采集软件转化成电子矢量数据。

④校核。利用基础地形数据、遥感数据查验电子化成果的空间分布及形态特征。对于明显偏离的对象，如标绘对象不属于所属行政单元、水闸与河道偏离、地下水井在河道内等情况，联系普查员进行进一步核实后再做处理。

⑤质检。在作业员自身检查完成后，由质检员统一比对纸图进行成果质量检查。

⑥审核。在纸图提交市普查办之前先由各区县完成内部审核；在提交时由各专项组依据普查对象名录核查数量及分布特征。在电子化完成后将电子化成果打印出图后再分发至各区县，完成补采、校核、修正工作后，最终成果交由专家组进行全面审核。

2.颗粒细

颗粒越细，空间数据采集的覆盖对象越全面。北京市根据自身水务工作特点，在完成好全国水利普查规模范围内的对象采集基础上，通过调整采集范围和开发北京版采集软件等工作，扩展了采集对象，提高了颗粒度，基本做到有数即有图，为实现“以图管水”、促进普查成果的广泛应用创造了良好条件。

（1）调整采集范围，符合北京普查方案

北京市从2004年起实现了水务一体化管理，其职能涵盖了原水利局的全部业务和供水、排水、节水等。因此，北京市在国家水利普查的基础上，增加了供水和排水两个专项，在国普8个专项中增加了7类普查对象（包括雨量站、泉等），并相应增加了18类普查指标。同时，对11项普查对象的规模下限进行了调整。结合北京实际情况，适当增加采集对象范围，做到清查和普查对象中规模以上要素全部上图，规模以下要素具备上图条件的全部上图。

（2）开发北京版采集软件，完成采集任务

北京市在参考国普办“区县采集版”和“省级处理版”两套软件的基础上，采用集约化的建设原则，开发了一套北京市水务普查空间数据采集软件。这一软件不仅继承了国家软件的要素采集规范及拓扑关系的建立方法，扩展了13类对象的采集内容，还增加了自动提取上报功能，有效实现了与国家软件的对接。

3.质量好

质量把控越严，空间数据采集成果越好。北京市严格规范空间数据采集的各个环节，对每个关键节点都进行标准化控制，把控工作进度和质量，通过先行试点、开展培训、巡回督导、引入标准等手段，确保采集的每项数据真实可靠。

（1）试点先行，确保标绘方案的可行性

北京市在大规模开展区县空间采集数据之前，选取顺义、大兴两个区县开展3次试点，完成了对每类对象的乡镇级采集。特别是重点针对水井设计了先采集GPS数据后进行手工标绘及标绘采集同时进行的两种方案，从采集精度、操作难度、完成时间上进行对比，最终确定每类对象的标绘方案，保证采集方式好用、实用。

（2）开展两级培训，提高采集人员业务能力

北京市采用集中与分散相结合的方式，分别开展了市级和区县两级培训。市级着重培训空间数据采集的要求与方法，区县着重培训实际标绘、采集及质量要求，并现场进行实际操作演练，保证培训具有实战效果。

（3）巡回督导，控制采集质量进度

北京市在各区县开展标绘工作之初，确定专门技术人员与区县进行“一对一”对接，进行技术指导，督促工作进度，检查工作质量，撰写检查报告，从而巩固了培训效果，及时发现和纠正了区县在标绘过程中出现的问题，避免或减少了返工。

（4）引入基础测绘流程标准，严控加工质量

北京市采用市级集中电子化作业方式，引入专业测绘队伍作为技术支撑，以基础测绘流程为标准，以高精度航片为校核，进行数据加工质量控制。扫描纸图的纠图要求误差控制在1 m以内，成果的质量控制严格按照测绘部门的 “三检”（100%的自检、质检员检查、10%的抽检）要求，利用多种基础数据 （遥感、基础地形和DEM）进行成果校核，最终成果经过包括区县、专项和专家的三级审核。同时国普办的两位质量控制工程师驻场跟踪数据质量和进度，每周编写质量督查周报，掌控整体情况。

4.基础实

基础越实，空间数据采集的成果推广和运用越快。北京市将重新绘制的河流、流域及水系岸线，提取的行政区划数据，细分的网格单元等内容作为空间数据采集工作基底，为日后建立流域、区域、网格三级管理体系奠定了坚实的数据基础。

（1）重新绘制全市河流、流域及水系岸线

北京市按照唯远唯长的原则，重新分析、提取、采集北京市10km2流域面积的河流，并细化了全市流域划分。为保证空间对象关系的建立满足北京河流特点，北京市进而重新绘制了水系岸线，并按照国家技术要求进行了修正。

（2）提取行政区划数据

北京市提取国土二调中“市、区、镇、村”四级行政矢量区划，完成了工作底图的叠加，为采集任务的分派、普查对象属性核实奠定了良好基础。

（3）细分网格单元

北京市根据 1∶10 000的地图标准分幅，将全市网格化，划分为933个图幅单元，以此作为空间数据采集的最小工作单元。按照此标准进行工作底图印制，共计印刷纸图13 000余张。

5.保密严

按照《中华人民共和国保守国家秘密法》和《测绘管理工作国家秘密范围的规定》的规定，此次普查使用的基础测绘数据属于涉密数据。为保证“依法依规”普查，北京市在空间数据过程中，拟定了涉密数据管理办法，并依规完成涉密数据的领取、存储、分发，保证此次普查底图涉密数据身份合法化、共享规范化、使用规程化、管理专人化。

（1）制度上力求健全

为保证涉密数据的安全，北京市拟定了涉密数据管理办法，详细梳理了涉密数据使用和管理的要求，明确了数据使用和共享流程，实现了在符合涉密数据管理要求的前提下，合理合规使用数据，保证了普查工作的稳步推进。

（2）申请涉密数据

北京市向囯普办、市国土局、市规委申请领取涉密工作底图和基础测绘、国土二调数据。签订“国土局保密协议”、“涉密数据使用许可”、“合作战略协议”和“基础测绘联合通知”等。

（3）签订保密协议，分发涉密数据

为保证涉密电子数据能广泛应用，同时保证数据安全性，北京市将申请到的电子数据在各技术支撑单位间互通有无，并通过签订保密协议、安装“加密狗”等方式，从意识上和技术上杜绝了泄密事件的发生。

（4）规范纸图下发流程，做到全数下发全数收回

北京市在纸质工作底图下发、使用、回收过程中，严格按照涉密数据进行管理。同时，签订保密协议，指定专人负责、专门房间保管、专车运输，交接时张张校核，从而保障万余张的纸质底图“全数下发、全数收回”。

三、主要成果

通过两年的努力，北京市水务普查工作共采集空间数据对象8万余个，形成国家成果5万余个，具备了与国家数据上交和融合的条件，并形成了3项主要成果：

1.形成了3套水务基础图层

①河流图层。按照唯远唯长的原则，分析和提取了北京市10 km2流域面积的河流共7级425条，其中，满足国家50 km2流域面积的有140条。

②流域图层。山区结合DEM数据进行流域汇水分析，平原区结合排水单元的划分，分析和提取小流域共1 085个。

③水资源三级区图层。在全市流域和行政区划的基础上，结合百米等高线，重新绘制全市五大水资源三级区。

2.形成了多张专题图层

在基础测绘图件和水务基础图层的基础上，叠加此次普查各大类专题对象，从而形成统一坐标系和高程系的水库、地下水、水利单位等多张专题图层，共39类要素8万余个。

3.提取国家普查成果

在整个数据提取转换过程中，由北京市测绘院和国普办质检工程师全程参与，经过提取—校验—修正的过程，顺利完成北京地方坐标向国家坐标的转换，并完成与相邻省市的接边工作，从而将北京普查成果平滑转化成国家普查成果。

[1]国务院第一次全国水利普查领导小组办公室.水利普查数据处理（二）[J].中国水利，2011（16）.

[2]国务院第一次全国水利普查领导小组办公室.第一次全国水利普查总体方案[J].中国水利，2010（22）.

[3]国务院第一次全国水利普查领导小组办公室.北京：第一次全国水利普查空间数据采集与处理实施方案与技术规定[S].2011.