紀(jì)鐸，熊友濤

(江蘇蘇地仁合土地房地產(chǎn)資產(chǎn)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(diào)查監(jiān)測工作分頭組織管理導(dǎo)致調(diào)查監(jiān)測在對象、范圍、內(nèi)容等方面存在重復(fù)和交叉以及結(jié)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(jìn)行系統(tǒng)治理[1～3]。黨中央明確，將土地、礦產(chǎn)、海洋、森林、草原、濕地、水資源的調(diào)查職責(zé)整合到新組建的自然資源部，通過調(diào)查職責(zé)整合到自然資源部來解決自然資源調(diào)查過程中的矛盾與沖突[4]。江蘇省自然資源廳為了響應(yīng)黨中央號召，下發(fā)了《自然資源調(diào)查監(jiān)測試點工作方案》，部署開展自然資源調(diào)查監(jiān)測試點工作，通過試點研究驗證自然資源調(diào)查監(jiān)測調(diào)查模式、技術(shù)路線方法、指標(biāo)體系等內(nèi)容。

水資源的調(diào)查監(jiān)測，過去水利部門主要側(cè)重于開發(fā)利用的需要，滿足各區(qū)域之間水資源的分配，關(guān)注水資源量，更多關(guān)注地表、地下、液態(tài)水的動態(tài)變化[5]?，F(xiàn)在自然資源部門要支撐生態(tài)文明建設(shè)，提升對水資源生態(tài)價值的認(rèn)識，從傳統(tǒng)可供人類直接利用的水拓展到自然生態(tài)系統(tǒng)中固態(tài)的、液態(tài)的、氣態(tài)的各種形態(tài)的水，將冰川、凍土、土壤水等納入水資源調(diào)查的范疇。分類標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)程、評價指標(biāo)體系等不同造成自然資源調(diào)查監(jiān)測與傳統(tǒng)水資源調(diào)查差異性較大，如何融合“國土三調(diào)”與水利部門水利普查等數(shù)據(jù)，形成一個標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)路線和評價監(jiān)測體系迫在眉睫。本文對現(xiàn)有調(diào)查分類標(biāo)準(zhǔn)、調(diào)查監(jiān)測評價指標(biāo)體系、調(diào)查數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行分析，探討水資源專項調(diào)查技術(shù)路線，針對調(diào)查過程中的矛盾沖突給予對策建議。

2 差異性分析

2.1 調(diào)查分類標(biāo)準(zhǔn)差異

水資源分類標(biāo)準(zhǔn)不一，造成調(diào)查成果差異性。根據(jù)2016年7月2日第十二屆全國人民代表大會常務(wù)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(tǒng)的水利部門對于地表水分類認(rèn)定為河流、冰川、湖泊、沼澤四種水體。地下水分類認(rèn)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(zhì)類型分為孔隙水、裂隙水及巖溶水。自然資源調(diào)查監(jiān)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(diào)查監(jiān)測工作為例，依據(jù)《江蘇省自然資源調(diào)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(biāo)準(zhǔn)差異性較大，自然資源調(diào)查分類標(biāo)準(zhǔn)涵蓋信息更加全面、范圍更廣。

結(jié)合邳州水資源調(diào)查試點項目，以“國土三調(diào)”成果為基礎(chǔ)，分析地表水分布情況發(fā)現(xiàn)，按照水利部門地表水分類標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)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(diào)查分類標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)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(tǒng)計結(jié)果差異性較大，主要原因是自然資源調(diào)查分類對于地表水區(qū)分較細(xì)致，從直接供人類使用的水拓展到自然系統(tǒng)中固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)水，將冰川、凍土、土壤水、溝渠等納入水資源調(diào)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(diào)查監(jiān)測評價指標(biāo)體系差異

水利部門按照《水資源評價導(dǎo)則》從水資源數(shù)量、水資源質(zhì)量、水資源開發(fā)利用及其影響三個方面進(jìn)行監(jiān)測評價，主要對水汽輸送、降水、蒸發(fā)、地表水資源、地下水資源、總水資源、河流泥沙、天然水化學(xué)特征、水污染狀況、現(xiàn)狀水資源供用水情況、水資源開發(fā)影響、水資源綜合評價、水資源價值量進(jìn)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(biāo)體系構(gòu)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(shù)與方法，以自然資源管理需求為導(dǎo)向，構(gòu)建一套科學(xué)合理的適合江蘇地區(qū)發(fā)展的自然資源綜合分析評價指標(biāo)體系。該標(biāo)準(zhǔn)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(jiān)測各類水資源的數(shù)量、質(zhì)量和分布；資源利用主要監(jiān)測各類水資源的利用程度；資源承載力主要監(jiān)測各類水資源所能承擔(dān)的最大限度。兩者指標(biāo)體系比較分析發(fā)現(xiàn)，前者便于摸清家底，直觀地反映水資源的數(shù)量、質(zhì)量、開發(fā)利用狀況等，后者在繼承前者的基礎(chǔ)上，增加部分“人均”指標(biāo)以及與區(qū)域性相關(guān)的指標(biāo)，使得水資源規(guī)劃利用以及洪澇災(zāi)害的預(yù)防更具方向性。

2.3 調(diào)查數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)差異

水利部門針對水資源開展調(diào)查包括水利普查、水資源評價等，數(shù)據(jù)成果建庫內(nèi)容包括河湖基本情況、水利工程基本情況、經(jīng)濟(jì)社會用水情況、河湖開發(fā)治理保護(hù)情況、水土保持情況、水利行業(yè)能力建設(shè)情況，各項調(diào)查以及灌區(qū)和地下水取水井基本情況等，其中水資源評價結(jié)果多以紙質(zhì)報告的形式呈現(xiàn)，兩者沒有有機(jī)結(jié)合起來。自然資源部門關(guān)于水資源調(diào)查建庫標(biāo)準(zhǔn)既涵蓋河湖、水庫、水塘等基礎(chǔ)調(diào)查內(nèi)容，同時又結(jié)合水資源專項評價內(nèi)容。與水利部門多以紙質(zhì)表格、文字報告、紙質(zhì)專題圖相比，自然資源部門實現(xiàn)了調(diào)查成果電子化且多項調(diào)查結(jié)果有機(jī)融合。自然資源部門收集的水資源專項調(diào)查資料種類繁多，調(diào)查數(shù)據(jù)庫并不是單純的“拿來即用”將多個調(diào)查結(jié)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(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性來進(jìn)行取舍。

3 技術(shù)路線

以邳州市水資源專項調(diào)查試點項目為例，探索水資源專項調(diào)查技術(shù)路線。主要內(nèi)容包括地表水分布狀況調(diào)查、水資源評價、水生態(tài)三維調(diào)查展示、專項數(shù)據(jù)建設(shè)等，如圖1所示。

圖1 水資源專項調(diào)查技術(shù)路線

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

(2)對水資源數(shù)量、質(zhì)量、水生態(tài)狀況、水資源開發(fā)利用狀況進(jìn)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(bǔ)給量法計算地下水資源量，重復(fù)水量通過野外采樣試驗和室內(nèi)實驗分析建立氡物質(zhì)平衡模型確定。結(jié)合邳州市生態(tài)環(huán)保局提供的主要河道監(jiān)測斷面的水質(zhì)資料，對主要河道以及水庫的水質(zhì)進(jìn)行評價，統(tǒng)計主要超標(biāo)因子及超標(biāo)倍數(shù)情況，并分析其變化趨勢。根據(jù)邳州市地下水監(jiān)測相關(guān)資料，篩選出地下水監(jiān)測井采用《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》確定地下水水質(zhì)類別。選擇代表性河道和水庫參照《生態(tài)河湖狀況評價規(guī)范》進(jìn)行水生態(tài)狀況評價。調(diào)查邳州市供水工程的數(shù)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(jìn)行統(tǒng)計分析。根據(jù)《全國水資源承載能力監(jiān)測預(yù)警機(jī)制技術(shù)大綱》的要求，對水量要素(用水總量、地下水開采量)與水質(zhì)要素(水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率)進(jìn)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(jī)傾斜攝影三維建模技術(shù)進(jìn)行三維建模，實現(xiàn)水生態(tài)三維展示。采用華測P550無人固定翼航飛平臺搭載多鏡頭進(jìn)行傾斜影像獲取，設(shè)計地面分辨率 0.05 m。通過Context Capture Master軟件完成模型構(gòu)建，后期利用DP Modeler軟件進(jìn)行局部紋理修飾。

(4)參照《江蘇省自然資源調(diào)查試點數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)(試行)》，對地表水資源分布、水資源數(shù)量和質(zhì)量、水生態(tài)狀況、水資源開發(fā)利用狀況、水資源承載力等信息進(jìn)行入庫，融合水資源評價結(jié)果，設(shè)置水資源專項調(diào)查數(shù)據(jù)圖層、屬性字段、表格信息等內(nèi)容。

4 關(guān)鍵問題及處理方法

4.1 圖斑采集

“國土三調(diào)”對于地類圖斑的采集規(guī)則與水資源專項調(diào)查的采集規(guī)則不同，導(dǎo)致兩者數(shù)據(jù)存在差異。“國土三調(diào)”優(yōu)先采集上層地物，水系、道路、溝渠等線狀地物發(fā)生交會時，從上向下俯視，上部的線狀地物連續(xù)表示，下壓的線狀地物斷開。這種采集規(guī)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(jìn)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(rèn)定

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

4.3 水資源評價

(1)調(diào)查分區(qū)劃定

水資源分區(qū)是水資源調(diào)查匯總的基本單元，分區(qū)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(diào)查對于分區(qū)要統(tǒng)籌結(jié)合行政區(qū)劃。本次調(diào)查分區(qū)依照《江蘇省水資源綜合規(guī)劃工作大綱》和《江蘇省水資源綜合規(guī)劃技術(shù)細(xì)則》的相關(guān)要求，在照顧流域、水系和水利工程供水系統(tǒng)的完整性情況下，盡可能保持行政區(qū)的完整性，將邳州市分為邳北區(qū)、燕子埠區(qū)、沂河區(qū)、城區(qū)和運(yùn)南區(qū)五個區(qū)。

(2)水資源計算模型更新

傳統(tǒng)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(diào)查以“國土三調(diào)”成果為基礎(chǔ)，提取城鎮(zhèn)建設(shè)用地(不透水)、水面、水田、旱地四種下墊面，使得計算結(jié)果更為準(zhǔn)確。重復(fù)水量作為水資源數(shù)量調(diào)查評價中的重要指標(biāo)，本次調(diào)查采用氡一維穩(wěn)定流模型來確定。氡物質(zhì)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(yùn)移與水量交換過程，采用這種方法使得重復(fù)水量計算結(jié)果更精確。

(3)水資源評價體系完善

傳統(tǒng)水資源評價主要從水資源數(shù)量、水資源質(zhì)量、水資源開發(fā)利用及其影響三個方面開展，對于生態(tài)狀況關(guān)注度不夠。本次調(diào)查加入水生態(tài)狀況評價部分，根據(jù)邳州市水系特點選擇邳州市范圍內(nèi)具有代表性的區(qū)域性河道、重要城區(qū)河道、重要鎮(zhèn)中心河道和水庫，參照《生態(tài)河湖狀況評價規(guī)范》選取8項指標(biāo)，集中式飲用水水源地水質(zhì)達(dá)標(biāo)率、浮游植物多樣性、著生藻類多樣性、水質(zhì)優(yōu)劣程度、植被覆蓋度、岸線利用管理指數(shù)、管理保護(hù)范圍劃定率、綜合治理程度進(jìn)行評價。

4.4 模型修飾

利用傾斜攝影測量三維建模技術(shù)對水庫進(jìn)行實景模型構(gòu)建，大多數(shù)情況下紋理映射完成后生成的模型數(shù)據(jù)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(dǎo)致在自動生產(chǎn)三維模型時，出現(xiàn)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(gòu)建不完善的情況，需要進(jìn)行局部紋理修飾。采用DP Modeler軟件對模型進(jìn)行修補(bǔ)操作，將拉花變形建筑物拉直、植被補(bǔ)洞、水面壓平、邊界修補(bǔ)。修飾完善的水庫實景三維模型紋理細(xì)節(jié)表現(xiàn)效果良好，水系、建筑物、植被等地物要素構(gòu)建效果良好，模型色彩明亮、對比度強(qiáng)，清晰反映了水庫周邊的生態(tài)狀況。

4.5 專項數(shù)據(jù)庫建設(shè)

已有的水資源專項調(diào)查成果由機(jī)構(gòu)改革前的各部門分別進(jìn)行調(diào)查和管理，數(shù)據(jù)的格式、精度、現(xiàn)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(jié)合自然資源管理的實際需要，抽取部分?jǐn)?shù)據(jù)的屬性，構(gòu)成專項數(shù)據(jù)庫。參考《江蘇省自然資源調(diào)查試點數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)(試行)》設(shè)置基礎(chǔ)調(diào)查要素圖層和專項調(diào)查要素圖層，基礎(chǔ)調(diào)查要素圖層主要以“國土三調(diào)”成果為基礎(chǔ)，保留自然資源部門所關(guān)注的位置、空間分布特性信息，包括權(quán)屬、坐落等。專項調(diào)查要素圖層主要以水資源評價成果為基礎(chǔ)，保留水利部門所關(guān)注的水資源數(shù)量、質(zhì)量、開發(fā)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(zhì)量、地下水質(zhì)量、水生態(tài)狀況、水資源承載力等。

5 結(jié) 語

水資源專項調(diào)查作為自然資源部組建后面臨的一個新任務(wù)，迫切需要找到一個調(diào)查研究技術(shù)方法。本文提出“國土三調(diào)”與水利普查數(shù)據(jù)、水資源評價數(shù)據(jù)等融合，結(jié)合傾斜攝影測量技術(shù)構(gòu)建水生態(tài)三維模型，并創(chuàng)建專項數(shù)據(jù)庫承載調(diào)查評價信息的水資源專項調(diào)查路線。以邳州市水資源調(diào)查試點為例，從調(diào)查分類標(biāo)準(zhǔn)、調(diào)查監(jiān)測評價指標(biāo)體系、調(diào)查數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)三個方面進(jìn)行差異性分析，探討多技術(shù)融合水資源專項調(diào)查過程中出現(xiàn)的問題并提出解決對策。該技術(shù)方法為后續(xù)水資源專項調(diào)查工作開展提供技術(shù)支撐。