高 峰，陶艷成

(廣西師范學院資源與環(huán)境科學學院，廣西南寧530001)

第一次全國水利普查是一項重大的國情國力調(diào)查，是國家資源環(huán)境調(diào)查的重要組成部分［1－2］，目的是全面查清我國江河湖泊的基本情況，掌握水資源開發(fā)利用及保護現(xiàn)狀，摸清經(jīng)濟社會發(fā)展對水資源的需求，了解水利行業(yè)能力建設狀況，建立國家基礎水信息平臺，為國家經(jīng)濟社會發(fā)展提供可靠的基礎水信息支撐和保障。近年來，“3S”技術發(fā)展迅速，以其實時、快速、高效和自動化的特點在多個行業(yè)得到了廣泛應用，并取得了很好的效果。本研究將“3S”技術和Google Earth 在廣西第一次全國水利普查中的應用情況進行了總結，并對其在水土保持工作中的應用前景提出了一些自己的看法。

1 廣西第一次全國水利普查方案

1．1 水利普查概況

廣西第一次全國水利普查主要采用1 ∶1 萬地形圖作為基本數(shù)據(jù)源，以分辨率高、現(xiàn)勢性強的遙感影像作為補充，即當野外調(diào)查單元無法進入時，采取遙感解譯進行野外調(diào)查單元的調(diào)繪，其中遙感數(shù)據(jù)為SPOT 數(shù)字正射影像，時相為2007—2009年，分辨率為2．5 m。廣西充分利用2009年全國第二次土地調(diào)查數(shù)據(jù)等資料，應用“3S”技術，以野外實地調(diào)繪為主、室內(nèi)判讀解譯為輔，采用綜合調(diào)繪法最終完成了普查工作。

1．2 技術路線和工作流程

廣西第一次全國水利普查的技術路線是:以ArcGIS 為平臺，將經(jīng)過處理的1 ∶1 萬地形圖制作成A4 圖幅的野外調(diào)查單元工作底圖，作為野外實地調(diào)繪的工作底圖;在野外，以GPS 為引導，根據(jù)工作底圖上的經(jīng)緯度準確到達調(diào)查單元，通過實地勘察，確定土地利用類型;用GPS 準確定位，確定地塊邊界，完成地類邊界的勾繪。其技術路線和工作流程見圖1。

2 “3S”技術在廣西水利普查中的應用

2．1 ArcGIS 在廣西水利普查中的應用

(1)在野外調(diào)查單元工作底圖制作中的應用。根據(jù)水土保持技術要求，選擇ArcGIS 作為制作野外調(diào)查單元工作底圖的GIS 平臺。野外調(diào)查單元是指在野外進行水蝕指標調(diào)查的空間范圍，平原區(qū)為1 km ×1 km 網(wǎng)格，丘陵區(qū)和山區(qū)為0．2～3．0 km2［1］，地理位置根據(jù)1 ∶1 萬地形圖確定。外業(yè)調(diào)查重點是利用GPS 技術確定野外調(diào)查單元的具體位置，參照工作底圖和實際地形，尋找勾繪地塊邊界的起始位置，依次勾繪地塊邊界。

圖1 水土保持措施普查技術路線與工作流程［1］

野外調(diào)查單元工作底圖具體制作方法是:首先利用光柵圖矢量化軟件R2V 在1 ∶1 萬地形圖上矢量化調(diào)查單元邊界、等高線和重要參考物，然后將矢量化好的邊界線、等高線等shapefile 文件加入到ArcGIS 中，配上經(jīng)緯度網(wǎng)格線、比例尺、圖名、繪圖人、審核人、日期等，輸出保存為圖片格式文件，并以野外調(diào)查單元編號命名。處理流程如圖2。

圖2 數(shù)據(jù)處理流程

(2)在野外調(diào)查成果建庫中的應用。完成野外調(diào)查單元調(diào)繪后，由縣級普查機構對野外調(diào)查清繪圖進行掃描，并用Arc-GIS 對其進行配準。配準過程中盡量選取有代表性的特征點，如河流拐彎處、道路交叉點等，如果野外調(diào)查單元是規(guī)則網(wǎng)格，那么選擇網(wǎng)格4 個角點進行配準就可以了。配準完成后，存為一幅新的圖片，用于后期調(diào)查成果的矢量化。在矢量化過程中，要建好數(shù)據(jù)的屬性結構，完成屬性數(shù)據(jù)的錄入工作。地塊屬性錄入就是根據(jù)清繪圖中劃定的地塊邊界，先將其矢量化為線要素，再經(jīng)過拓撲檢查，將其轉(zhuǎn)化為面要素，然后根據(jù)外業(yè)調(diào)查填寫的表格數(shù)據(jù)，將對應的屬性錄入到相應的地塊中，完成屬性數(shù)據(jù)的錄入工作。矢量化工作完成后，整理好其他資料進行數(shù)據(jù)上報。野外調(diào)查成果建庫流程見圖3。

圖3 野外調(diào)查成果建庫流程

2．2 RS 在野外調(diào)查單元調(diào)繪中的應用

不同于傳統(tǒng)的方法，RS 具有以下特點:探測范圍廣，數(shù)據(jù)采集速度快;能動態(tài)反映地面事物的變化，并將原有資料快速更新;獲取信息受限制小，精度高，用時短，批量生產(chǎn)成本低;成果以數(shù)字形式保存，易于攜帶、保存和修改等。基于此，我們可以充分利用RS 的這些優(yōu)點進行野外調(diào)查單元調(diào)繪。此次外業(yè)調(diào)查為全野外調(diào)查，當遇到無法進入的野外調(diào)查單元時，可以采用RS 技術對調(diào)查單元進行遙感解譯。遙感解譯得到的野外調(diào)繪成果可信度很高，基本滿足了精度要求。

2．3 GPS 在野外調(diào)查單元調(diào)繪中的應用

此次野外調(diào)繪要求每個作業(yè)人員事先設計好調(diào)查路線，方便野外調(diào)查單元的定位，要走到、看到、問到、做到，根據(jù)工作底圖將地物現(xiàn)狀準確無誤地勾繪出來。具體來說，采用全野外實地調(diào)查方法，根據(jù)以1 ∶1 萬地形圖為數(shù)據(jù)源制成的野外調(diào)查單元工作底圖，用GPS 作引導，準確定位地類邊界，并記錄地類信息。此外，拍攝特定地類的近景特寫，以便后期查閱核實。

3 Google Earth 在廣西水利普查中的應用

隨著Google Earth 的日益發(fā)展，其應用的領域越來越廣，不僅是因為Google Earth 集成了RS、GIS 和GPS 3 種高新技術的功能，更重要的一點是目前它對所有用戶是完全免費的。因此，Google Earth 在各領域有許多成功的應用實例，如陳強等［3］將Google Earth 應用到地震應急中，倪忠云等［4］將Google Earth應用到成都市功能分區(qū)研究中，都取得了很好的效果。

基于此，將Google Earth 應用到廣西第一次全國水利普查中具有重要的意義，能給我們的工作帶來極大的便利。Google Earth 在水利普查中主要用在3 個方面:第一，能夠方便地獲取野外調(diào)查單元的位置信息;第二，可以在野外調(diào)查單元質(zhì)量控制階段對野外勾繪地物進行檢查;第三，在無法進入野外調(diào)查單元的情況下，可利用其提供的影像資料進行遙感解譯，完成調(diào)查單元的野外調(diào)繪。

4 總結與展望

基于“3S”技術和Google Earth 開展廣西第一次全國水利普查的實踐表明:第一，與傳統(tǒng)制圖方式相比，使用“3S”技術能夠簡化制圖流程，縮短制作工作底圖所需時間，同時在底圖精度和地圖美化上也有較大改善;第二，利用“3S”技術能夠縮短遙感影像內(nèi)業(yè)解譯的時間，提高精度，節(jié)約成本;第三，利用“3S”技術可以提高野外調(diào)繪精度，準確勾繪地塊邊界、位置和大小，并且保證了后期矢量化成果的精度;第四，空間技術、傳感器技術、衛(wèi)星定位與導航技術和計算機技術、通信技術相結合是大勢所趨［5］，采用“3S”技術符合第一次全國水利普查的技術要求;第五，利用Google Earth 可以方便地為我們查找路線和感興趣的影像，在水土保持外業(yè)調(diào)查中發(fā)揮了重要的作用。

“3S”技術在土地資源調(diào)查、城市規(guī)劃、生態(tài)環(huán)境動態(tài)監(jiān)測、海岸帶監(jiān)測等領域都發(fā)揮了重要的作用。但是，目前在“3S”技術的應用上還存在一些不完善的地方，尤其是在野外使用GPS時，GPS 的定位與實際位置往往會有100 m 左右的誤差，在進行地塊清繪時需進行人工干預才能找到準確的位置。這個誤差是在坐標轉(zhuǎn)換時產(chǎn)生的，目前的技術手段還無法消減，雖然可以通過計算進行糾正，但是使用起來很麻煩。除此之外，受衛(wèi)星信號的影響，在山區(qū)和空間遮擋物較多的地區(qū)，GPS 的定位精度不是很高。隨著國產(chǎn)北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的發(fā)射成功，相信在不久的將來，使用北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)定位能夠有效解決精度問題，進一步提高工作效率。筆者相信，隨著“3S”技術的不斷發(fā)展和在水土保持領域應用的不斷深入，“3S”技術在水土保持領域的應用前景將十分廣闊，也必將推動我國水土保持研究工作的深入發(fā)展。

［1］國務院第一次全國水利普查領導小組辦公室．第一次全國水利普查培訓教材之六——水土保持情況普查［M］．北京:中國水利水電出版社，2010:1，65，176．

［2］曾祥坤，王仰麟，李貴才．中國城市水土保持研究綜述［J］．地理科學進展，2010，29(5):586－592．

［3］陳強，姜立新，帥向華．Google Earth 在地震應急中的應用［J］．地震，2008，28(1):121－127．

［4］倪忠云，雷方貴，楊武年，等．Google Earth 在成都市功能分區(qū)研究中的應用［J］．國土資源科技管理，2007，24(4):121－124．

［5］汪亞峰，盧玉東，盧喜平，等．GIS 在水土保持研究中的應用［J］．農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡信息，2004(12):6－9．