張華劍，姚 勁，張建國

（1. 湖南博通信息股份有限公司，湖南 長沙 410007）

近年來，不少研究者對3S技術在水利方面的應用進行了論述。這些研究涉及3S技術應用，但偏重于將其作為輔助手段，且闡述不多，缺乏對其集成應用的梳理并形成整體應用方案，不利于技術方法在其他工作中的快速應用。基于以上研究經驗，本研究將著重探討3S技術應用方法和系統(tǒng)化的集成應用方案，并使其具備一定的通用性以便應用于其他工作，具有現(xiàn)實的借鑒意義[1-11]。

1 研究區(qū)域

1.1 區(qū)域水情概況

公安縣位于湖北省中南地區(qū)，其北、南、東、西分別與荊州市城區(qū)、安鄉(xiāng)、澧縣、石首、松滋相鄰[12]，全縣河網、湖泊繁多。14 條外江河流縱橫串汊、交織過境，在境內形成10個相互獨立的水系。作為長洪入洞庭的主要行洪道，荊南中有“三河”流經公安縣，確保荊江防洪安全。該縣現(xiàn)有52個湖泊，其中1 km2以上的湖泊13個，10 km2以上的湖泊3個，中小型水庫共3 座。公安縣水域資源空間分布概況見圖1，由圖1可知，全縣水資源豐富[13]，按照經濟社會發(fā)展需求建設水利工程，其運營意義重大。基于對其運營管理的要求，需要運用測繪地理信息技術獲取地理位置、權屬等信息，進一步實現(xiàn)水利工程信息化，推動信息快速獲取和應用。

圖1 公安縣水域資源空間分布概況

1.2 任務特點與重難點

按照湖北省發(fā)布的關于水庫管理、水利設施建設管理、河湖管理、湖泊保護的有關法規(guī)規(guī)章要求[14-15]，公安縣需開展縣域用地劃界工作。該項工作具有周期短、內容龐雜、易引糾紛，質量要求高、技術性強、效率要求快的特點，需要解決如下重難點：①權屬調查是用地劃界的核心，需要實現(xiàn)高效實時采編、修改調繪信息；②界址點線測定是用地劃界的關鍵，需要獲取高精度數(shù)據并制作成果圖件；③數(shù)據入庫是信息管理和應用的依據，需要實現(xiàn)信息的快速查閱、修改和方便應用；④進度控制（協(xié)調）是工作按時完成的前提，需要做好技術銜接，確保作業(yè)標準、技術、節(jié)奏的高效統(tǒng)一。針對上述重難點，需要集成應用3S技術加以解決。

2 研究方法

2.1 研究框架

從數(shù)據建設的角度來看，用地劃界工作需要采集每宗用地確權對象的位置、權屬、面積、界址等信息。經研究國家政策和湖北地方要求，基于公安縣水利工程建設現(xiàn)狀，結合任務特點與重難點分析，以及農村土地承包經營權確權登記[16]等確權類項目中利用3S技術和相關裝備實現(xiàn)數(shù)據精準采集、有效處理、精細化管理與使用的工作經驗，針對用地劃界形成的數(shù)據類型，可知用地劃界空間數(shù)據的生產能以RS 技術作影像支撐，以GPS 技術作數(shù)據采集，以GIS 技術作編輯處理來完成。屬性數(shù)據的生產則融入前者的生產中。相應技術集成應用的工作路線如圖2所示。

圖2 用地劃界3S技術集成應用的技術工作路線

圖2中，水利工程用地劃界確權在落實工作方案、宣傳培訓、準備RS 影像資料等的基礎上，綜合收集區(qū)域水利工程各相關資料和使用RS技術[17-18]生產的DOM 等制作調繪底圖，在野外實地判讀并確認界址點位置，結合運用GPS等測量技術調查、核實、采集每塊水利工程用地的面積、位置、形狀、布局和權屬等情況，按照數(shù)據建設標準利用GIS 技術將獲取的用地劃界權屬數(shù)據、DOM、用地劃界空間數(shù)據等要素分圖層存儲與表達。通過信息采集、數(shù)據錄入編輯、公示復核修改（3S 技術輔助）、數(shù)據庫建設、打印表證、資料整理歸檔、檢查驗收（3S 技術輔助）、成果整理歸檔等多個步驟，建立合格的水利工程用地GIS數(shù)據庫。

2.2 前期與底圖生產

在此階段，側重于使用RS、GIS技術，3S技術間集成應用方法見圖3。在做好技術培訓、政策宣傳等的基礎上，收集任務區(qū)基礎測繪資料[19]，結合提煉的基礎測繪成果和各項水利工程權屬數(shù)據，制成合格的基于RS 的野外調查工作底圖，同時確保該底圖的地物地貌、權屬和行政界線、全部注記內容的邏輯一致性和完整性。

圖3 工作準備階段3S技術集成應用方法圖

2.3 野外確權調繪

如圖4 所示，在充分利用原有資料和已登記發(fā)證資料開展界址和權屬調查的同時，結合GIS 野外數(shù)據采集PDA軟硬件開展野外確權調繪，進行實地確權調繪，形成調查RS 底圖成果和PDA 采集成果，將兩類成果形成信息互補，交給相關人員審核。同時運用GPS等測量裝備，進行控制測量和對水利工程用地地塊逐塊測量，采集水利用地的界址點、查清用地地塊周邊四至的地形地貌、權屬情況，并現(xiàn)場畫成草圖。對辦公區(qū)域建筑進行不動產測量登記，并現(xiàn)場核實與完善調查表，指界人在相應調查圖表等外調成果上簽章摁手印。將測量數(shù)據（主要道路、水系、相關居民點、地塊界址點等）整理制作后作為原始成果交付確認、移交內業(yè)處理。

圖4 調查測繪階段3S技術集成應用方法圖

2.4 內業(yè)與公示編改

在此階段，側重于使用GIS技術，3S技術間集成應用方法見圖5。其中，RS 影像既充當“成果底圖”角色，根據外業(yè)調繪工作底圖上的地圖要素，輔助生產DLG；又充當“顯示底圖”角色，方便在其上進行要素編輯修改，用于帶影像公示圖、帶影像宗地圖的生產和使用等，同時輔助落實后續(xù)的登記頒證。按照相關技術規(guī)范要求，運用GIS 數(shù)據處理軟件對GPS 測量、野外調查等原始數(shù)據進行矢量化和展點繪制、信息錄入、編輯修改等處理，檢查外業(yè)調查電子表格與外業(yè)成果一致性，由內外業(yè)合作解決外業(yè)編號重號以及漏編等錯誤，形成包含主要道路、水系、相關居民點、水利用地地塊等圖形要素和相應權屬信息的水利工程用地劃界DLG等多層數(shù)據及數(shù)據庫，并按規(guī)范要求標準化和完善用地地塊屬性、權屬界線、地形地貌圖層等，開展面積計算、匯總等操作。運用GIS 制作公式圖表，根據公示結果及時采用GPS測量等技術手段核實異議、解決異議、完成數(shù)據的修正和再入庫。運用RS、GIS技術，制作宗地圖、地塊示意圖、登記簿等，輔助落實登記頒證。

圖5 內業(yè)與公示階段3S技術集成應用方法圖

2.5 檢查與成果提交

圖6表明，使用GIS 軟硬件和用地劃界成果，運用GPS 等測量裝備，配合“兩級檢查一級驗收”制度[20]開展檢查驗收工作，通過GPS 外業(yè)采集點坐標、內業(yè)數(shù)據處理及精度計算等獲取用地劃界地塊的點位、邊長、面積等精度信息，對比GIS 成果，用數(shù)據評價用地劃界成果質量，同時RS 影像作為基礎數(shù)據被制成檢查材料和待查內容的一部分，輔助開展成果檢查和實際工作中的地物判斷、定位應用。外業(yè)形成的帶原始調繪成果的DOM 圖，內外業(yè)形成的帶影像公示圖和宗地圖，GPS等測量原始數(shù)據，測量成果圖件、報告、檢查資料及測繪檔案資料，利用建設的GIS 數(shù)據庫導出的圖表進行整理，并匯總用地劃界成果資料等，所有紙質、電子成果按要求進行歸檔并編制檔號后掃描入庫，作為成果資料按規(guī)定向相關部門提交。

圖6 檢查整理階段3S技術集成應用方法圖

3 應用及結果

針對公司承接的湖北公安縣用地劃界項目，技術研發(fā)部、工程管理部采用前文所述的技術方案，輔助開展作業(yè)?；?S 技術的集成應用，公安縣工作形成一整套技術成果資料。如圖7 中，該宗地圖圖形體現(xiàn)了前面所述的數(shù)據內容，借助3S 技術集成應用生產完成，要素間空間位置分布信息表達直觀，展示了水利工程用地內部的地物、地形、地貌情況，及外部的用地使用部門與相鄰鄉(xiāng)鎮(zhèn)村對用地界線的權屬關系。

圖7 公安縣某電力排灌站宗地圖圖層要素及圖形

集成應用3S技術，在縣水利工程管護和開發(fā)中充分發(fā)掘水土資源效益，能產生較好的社會價值和經濟價值。同時，成果可納入土地利用、國土空間規(guī)劃等日常管理中，實現(xiàn)資源整合，推動行政減負。實際工作中，為了解決原始RS 數(shù)據生產過慢的問題，采取拓寬影像獲取渠道、搭配使用航空與航天影像的辦法，實現(xiàn)了RS 影像的快速生產和應用。利用合格資料結合GPS等測量技術，有效解決了部分水利工程建設用地不當，導致界線不夠明晰或權屬存爭議問題。RS影像、水利權屬等基礎資料的有效收集，則通過縣水利管理部門落實鄉(xiāng)村級部門和具體用地機構職責，明確鄉(xiāng)鎮(zhèn)村委工作配合要求和落實細節(jié)及獎懲措施的方法予以及時解決。

4 結 語

3S技術方法和集成應用方案在公安縣用地劃界工作中已證實可行，能完成權屬調查、界址點線測定、數(shù)據入庫、進度控制等多項任務要點。能高效地解決用地劃界數(shù)據信息化問題，有助于改善水利工程智能管護程度不夠的問題。隨著ArcGIS、AutoCAD等軟件的升級，無人機和三維激光掃描儀等裝備的換代，北斗系統(tǒng)應用的高質量普及，3S 技術集成將更緊密，用地劃界技術方案將更優(yōu)，水利工程三維智能模型及其防洪減災應用可進一步探索，從而提高水利工程管理與服務的整體效益。