3S 技术在县域水利工程用地划界中的应用

张华剑，姚 劲，张建国

（1. 湖南博通信息股份有限公司，湖南 长沙 410007）

近年来，不少研究者对3S技术在水利方面的应用进行了论述。这些研究涉及3S技术应用，但偏重于将其作为辅助手段，且阐述不多，缺乏对其集成应用的梳理并形成整体应用方案，不利于技术方法在其他工作中的快速应用。基于以上研究经验，本研究将着重探讨3S技术应用方法和系统化的集成应用方案，并使其具备一定的通用性以便应用于其他工作，具有现实的借鉴意义[1-11]。

1 研究区域

1.1 区域水情概况

公安县位于湖北省中南地区，其北、南、东、西分别与荆州市城区、安乡、澧县、石首、松滋相邻[12]，全县河网、湖泊繁多。14 条外江河流纵横串汊、交织过境，在境内形成10个相互独立的水系。作为长洪入洞庭的主要行洪道，荆南中有“三河”流经公安县，确保荆江防洪安全。该县现有52个湖泊，其中1 km2以上的湖泊13个，10 km2以上的湖泊3个，中小型水库共3 座。公安县水域资源空间分布概况见图1，由图1可知，全县水资源丰富[13]，按照经济社会发展需求建设水利工程，其运营意义重大。基于对其运营管理的要求，需要运用测绘地理信息技术获取地理位置、权属等信息，进一步实现水利工程信息化，推动信息快速获取和应用。

图1 公安县水域资源空间分布概况

1.2 任务特点与重难点

按照湖北省发布的关于水库管理、水利设施建设管理、河湖管理、湖泊保护的有关法规规章要求[14-15]，公安县需开展县域用地划界工作。该项工作具有周期短、内容庞杂、易引纠纷，质量要求高、技术性强、效率要求快的特点，需要解决如下重难点：①权属调查是用地划界的核心，需要实现高效实时采编、修改调绘信息；②界址点线测定是用地划界的关键，需要获取高精度数据并制作成果图件；③数据入库是信息管理和应用的依据，需要实现信息的快速查阅、修改和方便应用；④进度控制（协调）是工作按时完成的前提，需要做好技术衔接，确保作业标准、技术、节奏的高效统一。针对上述重难点，需要集成应用3S技术加以解决。

2 研究方法

2.1 研究框架

从数据建设的角度来看，用地划界工作需要采集每宗用地确权对象的位置、权属、面积、界址等信息。经研究国家政策和湖北地方要求，基于公安县水利工程建设现状，结合任务特点与重难点分析，以及农村土地承包经营权确权登记[16]等确权类项目中利用3S技术和相关装备实现数据精准采集、有效处理、精细化管理与使用的工作经验，针对用地划界形成的数据类型，可知用地划界空间数据的生产能以RS 技术作影像支撑，以GPS 技术作数据采集，以GIS 技术作编辑处理来完成。属性数据的生产则融入前者的生产中。相应技术集成应用的工作路线如图2所示。

图2 用地划界3S技术集成应用的技术工作路线

图2中，水利工程用地划界确权在落实工作方案、宣传培训、准备RS 影像资料等的基础上，综合收集区域水利工程各相关资料和使用RS技术[17-18]生产的DOM 等制作调绘底图，在野外实地判读并确认界址点位置，结合运用GPS等测量技术调查、核实、采集每块水利工程用地的面积、位置、形状、布局和权属等情况，按照数据建设标准利用GIS 技术将获取的用地划界权属数据、DOM、用地划界空间数据等要素分图层存储与表达。通过信息采集、数据录入编辑、公示复核修改（3S 技术辅助）、数据库建设、打印表证、资料整理归档、检查验收（3S 技术辅助）、成果整理归档等多个步骤，建立合格的水利工程用地GIS数据库。

2.2 前期与底图生产

在此阶段，侧重于使用RS、GIS技术，3S技术间集成应用方法见图3。在做好技术培训、政策宣传等的基础上，收集任务区基础测绘资料[19]，结合提炼的基础测绘成果和各项水利工程权属数据，制成合格的基于RS 的野外调查工作底图，同时确保该底图的地物地貌、权属和行政界线、全部注记内容的逻辑一致性和完整性。

图3 工作准备阶段3S技术集成应用方法图

2.3 野外确权调绘

如图4 所示，在充分利用原有资料和已登记发证资料开展界址和权属调查的同时，结合GIS 野外数据采集PDA软硬件开展野外确权调绘，进行实地确权调绘，形成调查RS 底图成果和PDA 采集成果，将两类成果形成信息互补，交给相关人员审核。同时运用GPS等测量装备，进行控制测量和对水利工程用地地块逐块测量，采集水利用地的界址点、查清用地地块周边四至的地形地貌、权属情况，并现场画成草图。对办公区域建筑进行不动产测量登记，并现场核实与完善调查表，指界人在相应调查图表等外调成果上签章摁手印。将测量数据（主要道路、水系、相关居民点、地块界址点等）整理制作后作为原始成果交付确认、移交内业处理。

图4 调查测绘阶段3S技术集成应用方法图

2.4 内业与公示编改

在此阶段，侧重于使用GIS技术，3S技术间集成应用方法见图5。其中，RS 影像既充当“成果底图”角色，根据外业调绘工作底图上的地图要素，辅助生产DLG；又充当“显示底图”角色，方便在其上进行要素编辑修改，用于带影像公示图、带影像宗地图的生产和使用等，同时辅助落实后续的登记颁证。按照相关技术规范要求，运用GIS 数据处理软件对GPS 测量、野外调查等原始数据进行矢量化和展点绘制、信息录入、编辑修改等处理，检查外业调查电子表格与外业成果一致性，由内外业合作解决外业编号重号以及漏编等错误，形成包含主要道路、水系、相关居民点、水利用地地块等图形要素和相应权属信息的水利工程用地划界DLG等多层数据及数据库，并按规范要求标准化和完善用地地块属性、权属界线、地形地貌图层等，开展面积计算、汇总等操作。运用GIS 制作公式图表，根据公示结果及时采用GPS测量等技术手段核实异议、解决异议、完成数据的修正和再入库。运用RS、GIS技术，制作宗地图、地块示意图、登记簿等，辅助落实登记颁证。

图5 内业与公示阶段3S技术集成应用方法图

2.5 检查与成果提交

图6表明，使用GIS 软硬件和用地划界成果，运用GPS 等测量装备，配合“两级检查一级验收”制度[20]开展检查验收工作，通过GPS 外业采集点坐标、内业数据处理及精度计算等获取用地划界地块的点位、边长、面积等精度信息，对比GIS 成果，用数据评价用地划界成果质量，同时RS 影像作为基础数据被制成检查材料和待查内容的一部分，辅助开展成果检查和实际工作中的地物判断、定位应用。外业形成的带原始调绘成果的DOM 图，内外业形成的带影像公示图和宗地图，GPS等测量原始数据，测量成果图件、报告、检查资料及测绘档案资料，利用建设的GIS 数据库导出的图表进行整理，并汇总用地划界成果资料等，所有纸质、电子成果按要求进行归档并编制档号后扫描入库，作为成果资料按规定向相关部门提交。

图6 检查整理阶段3S技术集成应用方法图

3 应用及结果

针对公司承接的湖北公安县用地划界项目，技术研发部、工程管理部采用前文所述的技术方案，辅助开展作业。基于3S 技术的集成应用，公安县工作形成一整套技术成果资料。如图7 中，该宗地图图形体现了前面所述的数据内容，借助3S 技术集成应用生产完成，要素间空间位置分布信息表达直观，展示了水利工程用地内部的地物、地形、地貌情况，及外部的用地使用部门与相邻乡镇村对用地界线的权属关系。

图7 公安县某电力排灌站宗地图图层要素及图形

集成应用3S技术，在县水利工程管护和开发中充分发掘水土资源效益，能产生较好的社会价值和经济价值。同时，成果可纳入土地利用、国土空间规划等日常管理中，实现资源整合，推动行政减负。实际工作中，为了解决原始RS 数据生产过慢的问题，采取拓宽影像获取渠道、搭配使用航空与航天影像的办法，实现了RS 影像的快速生产和应用。利用合格资料结合GPS等测量技术，有效解决了部分水利工程建设用地不当，导致界线不够明晰或权属存争议问题。RS影像、水利权属等基础资料的有效收集，则通过县水利管理部门落实乡村级部门和具体用地机构职责，明确乡镇村委工作配合要求和落实细节及奖惩措施的方法予以及时解决。

4 结 语

3S技术方法和集成应用方案在公安县用地划界工作中已证实可行，能完成权属调查、界址点线测定、数据入库、进度控制等多项任务要点。能高效地解决用地划界数据信息化问题，有助于改善水利工程智能管护程度不够的问题。随着ArcGIS、AutoCAD等软件的升级，无人机和三维激光扫描仪等装备的换代，北斗系统应用的高质量普及，3S 技术集成将更紧密，用地划界技术方案将更优，水利工程三维智能模型及其防洪减灾应用可进一步探索，从而提高水利工程管理与服务的整体效益。