广东省河湖名录数据质量控制方法探讨与实践

郑 泳，黄 东，岑栋浩，梁汝豪，彭思涵

(1.广东省水利水电科学研究院，广州 510635；2.广东省水动力学应用研究重点实验室，广州 510635)

1 概述

河湖基本信息整编及空间标绘是全面推行河长制湖长制的一项重要基础性工作。水利部、环境保护部2016年12月14日印发《贯彻落实〈关于全面推行河长制的意见〉实施方案的函》，明确了各地区需根据河湖的自然属性、跨行政区域情况，以及对经济社会发展、生态环境影响的重要性等，提出由省、市、县、乡级领导分级担任河长的河湖名录。广东省在中央要求建立四级河长体系的基础上，延伸到了村(居)及村民小组，构建省、市、县、镇、村五级河长制组织体系，为提升治水管水能力，要求在全省“建立河湖分级名录”，利用信息化手段服务各级河长湖长履职尽责[1]。

河湖是洪涝水蓄泄和水资源存储输送的重要载体，也是重要的生态空间，河湖名录是河湖治理、保护与管理的基本依据[2]。广东省以往的河湖名录成果主要包括:历年的省、市和县级江河流域综合规划等相关规划成果梳理的辖区主要河湖清单，2010年开展的广东省五小工程普查形成的山塘名录[3]，2010—2012年开展的广东省第一次全国水利普查编制的1 211条50 km2及以上的河流名录、7个常年水面面积在1.0 km2及以上的湖泊名录及8 408宗水库名录[4]等，这些名录成果为全省经济社会发展提供了可靠的基础信息支撑。长期以来，河湖管护的重点都集中在规模以上水体，规模以下河湖数据分散或缺失。广东省河流纵横、水网密布、水系发达，是名副其实的水利大省。全省规模以下河湖信息资料基本空白，难于实现全省江河湖库管护的全覆盖，成为河长制工作开展的基础数据薄弱环节。为保进一步形成责任明确、协调有序、监管严格、保护有力的河流管理保护机制，迫切需要对原来的河湖调查成果进行补充完善，尤其是填补50 km2以下、常年水面面积1.0 km2以下河湖对象的空白，覆盖全省河流、湖泊、水库、山塘，建立省、市、县、镇、村五级河长与对象的关系，为实现五级河长巡河和社会公众监督治水的智慧管理全覆盖提供基础数据支撑[5]。

河湖基本信息整编及空间标绘工作以全省“全覆盖”为要求，采取省市县三级联动、相互配合的模式，组织开展全省河湖对象的整编、标绘、审核及汇总工作，明确分级分段河湖边界、管理及责任对象[1]。统计范围包括具有行洪、纳潮、排涝、供水等功能的所有天然及人工江河、湖泊、水库、山塘，4类对象涵盖153项调查指标和对象分级分段矢量数据，累计超过19万个空间对象、近450万项属性指标数据[6]。数据质量是河湖基本信息整编及空间标绘工作的生命，质量控制是科学、准确和真实获取河湖数据的重要保障。为确保工作规范操作、有效推进，确保河湖对象不重不漏、指标内容完整规范、名录数据真实可靠，形成一套全面、完整、一致和准确的全省河湖名录整编及电子标绘数据，需要把质量控制贯穿于工作的全过程，以质量控制为主线分阶段组织做好数据质量控制工作[7]。

河湖名录数据处理包括数据采集到最终形成全省河湖名录整编及电子标绘成果全过程，主要分为数据采集、基本信息整编、空间标绘、汇总分析4个阶段，每个阶段的数据组成、数据处理工作侧重点不同，质量控制方法也不相同。本文梳理不同阶段河湖名录数据的组成、结构特征以及数据质量影响因素，探讨不同阶段数据质量控制办法和实践情况，为同类调查的数据质量控制工作提供参考依据。

2 河湖名录数据组成及质量影响因素

河湖名录数据由空间数据和属性数据组成。空间对象即对名录中5级河长对应的河流(河段)、湖泊、水库和山塘，空间数据即采用点、线、面的空间形式来描述河湖对象空间特征，包括对象的空间位置、形状大小以及对象间的相互关系。属性数据是与空间数据相对应的描述性数据，包括字符型，数值型，逻辑型和日期型等[8]。通过采用唯一关键字将分开编制的空间对象与其属性进行关联，采用地理信息系统技术(GIS)对河湖对象空间特征与属性特征进行一体化管理，实现图形实体及其属性之间的内部联系，构成完整的河湖名录空间数据库。

不同阶段数据的组成与质量影响因素如下：

1) 基础数据采集

河湖名录数据的采集属于工作的前期准备阶段，以内外业相结合的方式开展。内业主要包括档案查阅、影像识别和估算推算等；外业为调研访谈、现场查勘和定位等，主要针对内业无法判断的情况，通过外业确认对象的坐标及范围。本阶段数据主要为描述对象属性的文本、图表等，影响数据质量的主要因素有数据采集方法、参与人员技术水平。

2) 基本信息整编

河湖名录基本信息整编主要为内业工作，对采集的基础数据进行整编，包括河流名录表、湖泊名录表、水库名录表和山塘名录表共4个表格153个指标。本阶段数据为河流、湖泊、水库和山塘4类对象的属性数据，影响数据质量的主要因素为指标设计、数据审核内容和方法。

3) 空间标绘数据

空间标绘主要为内业工作，主要通过DEM提取、遥感影像识别等方式对采集的河流(河段)、湖泊、水库和山塘进行标绘上图，建立对象之间的业务关系及空间关系[9-10]。业务关系即“依附”、“指向”等关联关系，如河段与河长之间的指向关系；水库与其所在河流的依附关系等；空间关系即“包含”、“跨越”、“压盖”、“衔接”、“相交”等关系，如河流与河段的包含关系，渠道与河流的跨越关系，水库与河流的压盖关系，干支流的衔接关系等。本阶段数据为河流、湖泊、水库和山塘4类对象的空间数据，影响数据质量的主要因素为空间数据结构设计、数据审核内容和方法。

4) 汇总分析

经过基础数据采集、基本信息整编和空间标绘3个阶段，河湖名录数据总体质量基本确定，汇总分析阶段是对前3个阶段数据质量的进一步控制，对属性数据和空间数据进行纵向和横向的对比分析。本阶段影响数据质量的主要因素有基础资料情况及相应的汇总分析方法等。

3 河湖名录数据质量控制方法探讨

1) 基础数据采集

为了便于参与人员掌握和应用，减少因人员能力和技术手段问题造成个体、系统误差，一方面，在总结前期调研经验及多次征求意见的基础上，广东省制定《广东省全面推行河长制河湖名录编制及电子标绘工作要求》[5]，在全面性、完整性、规范性、合理性等方面对河流、湖泊、水库、山塘信息采集提出了明确要求，统一执行标准和操作流程。另一方面，按照“统一组织、分类培训、分阶段实施”的原则，组织三次河湖基本信息整编及空间标绘工作技术培训，覆盖各地市、县区及部分镇街技术人员；充分利用电话、短信、网络等现代通讯手段，结合下发视频操作教程、派员赴地方现场指导等方式开展，及时发现并消除了数据采集过程中存在的不规范、不合理等错误，总结和推广数据采集工作经验，提高基础数据采集质量。

2) 基本信息整编

在制定工作要求的基础上，广东省编制并下发河流、湖泊、水库和山塘名录表样本数据及其填表说明文档[11]。如图1所示，以北江为例，北江跨XX市、YY区和ZZ区，河流名录表按市、县、镇、村分级划分河段，从上游到下游顺序梳理和整编河段信息，区分河段左、右岸与不同行政区划的对应关系。

数据审核是保证河湖基本信息整编质量的基本前提。全省河流2.4万条、湖泊150宗、水库8 154宗、山塘1.6万宗，按省市县镇村五级河长分级分段管护的河湖对象，累计超过19万条数据记录、近450万项属性指标，审核数据量大且繁琐。根据对象分类及其特征，从全面性、完整性、规范性、合理性4个维度，基于非空规则、字段结构规则和数值规则等3个规则设计审核关系。其中，全面性主要审核河湖对象是否存在应报而漏报、错报或重报；完整性主要审核名录表是否存在应填而漏填的数据项；规范性主要审核名录表是否存在未按规定取值范围、计量单位、表述方式和符号要求进行填报的数据项；合理性主要审核表内、表间关联数据是否符合相应逻辑规则，指标内容是否符合实际。

鉴于数据审核是一个多次往复的过程，广东省采取多手段、分层次控制数据质量。“多手段”即软件审核、目视检查和外业验证。开发的“广东省河湖名录审核系统”，共涉及106项内容审核内容，完成4类对象名录表约60%的审核内容；另外40%的表格审核内容通过目视检查(人机交互方式)审核并修改，直至数据质量满足技术要求。“分层次”即从河湖对象数量及河湖名录编制重难点考虑，按第1层次(完成流域面积50 km2及以上河流、县管及以上河流、水库及湖泊的编制工作)、第2层次(完成流域面积50 km2以下河流和山塘的编制工作)开展全省河湖名录整编和审核修改工作。在数据审核过程中及时发现问题，对存疑数据及时核实，形成畅通的审核修改机制。

图1 河流名录表样本数据示意

3) 空间标绘数据

在制定工作要求的基础上[12]，广东省下发推荐软件操作说明和视频，统一全省河湖名录空间标绘工作底图。其中，工作底图为政务版遥感影像、行政区划边界及实体化水系图，通过水利专网在专业GIS软件中加载使用(见图2)；编制并下发河流、湖泊、水库和山塘标绘成果样本数据及标绘说明文档。以北江为例，按省、市、县、镇、村对五级河段进行分段标绘，区分上下游左右岸，统一到河道中心线，不重不漏，并建立拓扑关系(如图3所示)。

河湖名录空间标绘数据反映对象的位置信息、空间关系及特征信息，数据结构复杂，技术要求高，如基层技术人员操作方法不正确、误操作或粗心大意，容易带来图形类错误、拓扑类错误、属性类错误等[13-14]。以河流为例，标绘数据经常出现河段上下游不连续、干支流不连通、河流部分重复、以及各级河段不重合等错误(如图4所示)。

按省市县镇村五级河长分级分段管护的河湖对象，全省累计超过19万个空间对象。根据空间对象分类及其特征，从全面性、完整性、规范性、合理性4个维度，基于逻辑规则、几何规则和关联规则3个规则设计审核关系，通过人机交互方式辅以外业验证查找异常数据并复核修改。

全面性审核，通过叠加河湖名录成果与水利普查等已有成果图层进行比对，判断对象是否遗漏。

规范性审核，针对河流线状标绘数据，主要包括：① 图表关联检查，判断各级标绘数据与表格是否一一匹配；② 河流连通性检查，针对各级图层建立拓扑关系，检查河段的悬挂点和线段单一性；③ 河流形态检查，判断各级河流走向与影像、普查河流等是否吻合、各级河段是否重合在同一河道中心线；④ 河流左右岸分段检查，判断各级岸别河段是否覆盖全部河流，不同级别河流左右岸河段是否满足逻辑关系；⑤ 河流位置检查，判断辖区内各级标绘河段是否在其行政区范围内。针对湖泊、水库和山塘点状标绘数据，主要包括：① 对象位置检查，判断对象是否与影像、已有成果图层吻合，判断辖区内标绘湖泊、水库和山塘是否在其行政区范围；② 对象关系检查，判断对象与河流的依附关系是否合理。

图3 河流分级分段标绘成果示意

图4 河流分级分段常见错误示意

合理性审核，主要包括：① 河段起止点与图上河段起止点偏移检查，判断标绘线段起止点坐标与表格填报的起止点坐标是否一致；② 河段长度与图上河段长度偏移检查，判断标绘线段长度与表格填报的河段长度是否一致；③ 湖泊水面面积与图上范围检查，判断湖泊水面面积与表格填报的面积是否一致。其中，河流分段错误类型归纳见图5。

图5 河流分级分段常见错误类型归纳示意

4) 汇总分析

为进一步提高成果的全面性，实现省内河湖“全覆盖”，广东省将全省河湖名录成果与已有统计、规划资料进行比对分析，从统计范围、口径及资料背景等方面分析说明差异原因。结合人口、GDP、气象、地貌等统计数据，对同类或毗邻地区成果进行比较分析。采取内业核查资料与外业现场确认相结合的形式，将地市编制的河流、湖泊、水库、山塘名录与水利普查、相关规划成果、中小河流治理及遥感影像、DLG实体化水系图层等逐一比对，对未纳入名录、疑似遗漏河湖对象进行现场确认(见图6)。经查漏补缺，全省共增补河流长度约1.4万km。

图6 河湖对象全面性审核流程示意

针对县级、市级整编的跨界河湖对象容易出现命名不一致、行政区划边界附近未衔接、指标属性互相矛盾等情况，在充分调研和档案查阅的基础上，对跨界对象进行归并与裁切。在此基础上，对全部空间数据和属性数据按完整河湖对象进行合并与拼接，按行政区单元、流域单元进行汇总和一一编码，赋予了全省河湖对象唯一的身份识别码，编码体现流域、干支流关系、行政区划信息、分段编号以及河流层级等信息，形成一套全面、完整、一致和准确的全省河湖名录整编及电子标绘数据。

4 结语

河湖基本信息整编及空间标绘是全面推行河长制湖长制的一项重要基础性工作。河湖数据涉及指标多、数据量大、审核关系复杂，质量控制涉及整个工作的全过程。本文从基础数据的采集、信息整编、空间标绘和汇总分析4个阶段分别梳理总结数据质量的影响因素及控制方法，分析了这些措施和方法在确保数据成果质量中的作用和意义，为同类调查的数据质量控制工作提供具有可操作性的参考依据，并不断推动水利基础数据质量控制工作走上规范化、科学化。