鄭 泳，黃 東，岑棟浩，梁汝豪，彭思涵

(1.廣東省水利水電科學(xué)研究院，廣州 510635；2.廣東省水動(dòng)力學(xué)應(yīng)用研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510635)

1 概述

河湖基本信息整編及空間標(biāo)繪是全面推行河長制湖長制的一項(xiàng)重要基礎(chǔ)性工作。水利部、環(huán)境保護(hù)部2016年12月14日印發(fā)《貫徹落實(shí)〈關(guān)于全面推行河長制的意見〉實(shí)施方案的函》，明確了各地區(qū)需根據(jù)河湖的自然屬性、跨行政區(qū)域情況，以及對經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境影響的重要性等，提出由省、市、縣、鄉(xiāng)級領(lǐng)導(dǎo)分級擔(dān)任河長的河湖名錄。廣東省在中央要求建立四級河長體系的基礎(chǔ)上，延伸到了村(居)及村民小組，構(gòu)建省、市、縣、鎮(zhèn)、村五級河長制組織體系，為提升治水管水能力，要求在全省“建立河湖分級名錄”，利用信息化手段服務(wù)各級河長湖長履職盡責(zé)[1]。

河湖是洪澇水蓄泄和水資源存儲(chǔ)輸送的重要載體，也是重要的生態(tài)空間，河湖名錄是河湖治理、保護(hù)與管理的基本依據(jù)[2]。廣東省以往的河湖名錄成果主要包括:歷年的省、市和縣級江河流域綜合規(guī)劃等相關(guān)規(guī)劃成果梳理的轄區(qū)主要河湖清單，2010年開展的廣東省五小工程普查形成的山塘名錄[3]，2010—2012年開展的廣東省第一次全國水利普查編制的1 211條50 km2及以上的河流名錄、7個(gè)常年水面面積在1.0 km2及以上的湖泊名錄及8 408宗水庫名錄[4]等，這些名錄成果為全省經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供了可靠的基礎(chǔ)信息支撐。長期以來，河湖管護(hù)的重點(diǎn)都集中在規(guī)模以上水體，規(guī)模以下河湖數(shù)據(jù)分散或缺失。廣東省河流縱橫、水網(wǎng)密布、水系發(fā)達(dá)，是名副其實(shí)的水利大省。全省規(guī)模以下河湖信息資料基本空白，難于實(shí)現(xiàn)全省江河湖庫管護(hù)的全覆蓋，成為河長制工作開展的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)薄弱環(huán)節(jié)。為保進(jìn)一步形成責(zé)任明確、協(xié)調(diào)有序、監(jiān)管嚴(yán)格、保護(hù)有力的河流管理保護(hù)機(jī)制，迫切需要對原來的河湖調(diào)查成果進(jìn)行補(bǔ)充完善，尤其是填補(bǔ)50 km2以下、常年水面面積1.0 km2以下河湖對象的空白，覆蓋全省河流、湖泊、水庫、山塘，建立省、市、縣、鎮(zhèn)、村五級河長與對象的關(guān)系，為實(shí)現(xiàn)五級河長巡河和社會(huì)公眾監(jiān)督治水的智慧管理全覆蓋提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐[5]。

河湖基本信息整編及空間標(biāo)繪工作以全省“全覆蓋”為要求，采取省市縣三級聯(lián)動(dòng)、相互配合的模式，組織開展全省河湖對象的整編、標(biāo)繪、審核及匯總工作，明確分級分段河湖邊界、管理及責(zé)任對象[1]。統(tǒng)計(jì)范圍包括具有行洪、納潮、排澇、供水等功能的所有天然及人工江河、湖泊、水庫、山塘，4類對象涵蓋153項(xiàng)調(diào)查指標(biāo)和對象分級分段矢量數(shù)據(jù)，累計(jì)超過19萬個(gè)空間對象、近450萬項(xiàng)屬性指標(biāo)數(shù)據(jù)[6]。數(shù)據(jù)質(zhì)量是河湖基本信息整編及空間標(biāo)繪工作的生命，質(zhì)量控制是科學(xué)、準(zhǔn)確和真實(shí)獲取河湖數(shù)據(jù)的重要保障。為確保工作規(guī)范操作、有效推進(jìn)，確保河湖對象不重不漏、指標(biāo)內(nèi)容完整規(guī)范、名錄數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，形成一套全面、完整、一致和準(zhǔn)確的全省河湖名錄整編及電子標(biāo)繪數(shù)據(jù)，需要把質(zhì)量控制貫穿于工作的全過程，以質(zhì)量控制為主線分階段組織做好數(shù)據(jù)質(zhì)量控制工作[7]。

河湖名錄數(shù)據(jù)處理包括數(shù)據(jù)采集到最終形成全省河湖名錄整編及電子標(biāo)繪成果全過程，主要分為數(shù)據(jù)采集、基本信息整編、空間標(biāo)繪、匯總分析4個(gè)階段，每個(gè)階段的數(shù)據(jù)組成、數(shù)據(jù)處理工作側(cè)重點(diǎn)不同，質(zhì)量控制方法也不相同。本文梳理不同階段河湖名錄數(shù)據(jù)的組成、結(jié)構(gòu)特征以及數(shù)據(jù)質(zhì)量影響因素，探討不同階段數(shù)據(jù)質(zhì)量控制辦法和實(shí)踐情況，為同類調(diào)查的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制工作提供參考依據(jù)。

2 河湖名錄數(shù)據(jù)組成及質(zhì)量影響因素

河湖名錄數(shù)據(jù)由空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)組成。空間對象即對名錄中5級河長對應(yīng)的河流(河段)、湖泊、水庫和山塘，空間數(shù)據(jù)即采用點(diǎn)、線、面的空間形式來描述河湖對象空間特征，包括對象的空間位置、形狀大小以及對象間的相互關(guān)系。屬性數(shù)據(jù)是與空間數(shù)據(jù)相對應(yīng)的描述性數(shù)據(jù)，包括字符型，數(shù)值型，邏輯型和日期型等[8]。通過采用唯一關(guān)鍵字將分開編制的空間對象與其屬性進(jìn)行關(guān)聯(lián)，采用地理信息系統(tǒng)技術(shù)(GIS)對河湖對象空間特征與屬性特征進(jìn)行一體化管理，實(shí)現(xiàn)圖形實(shí)體及其屬性之間的內(nèi)部聯(lián)系，構(gòu)成完整的河湖名錄空間數(shù)據(jù)庫。

不同階段數(shù)據(jù)的組成與質(zhì)量影響因素如下：

1) 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集

河湖名錄數(shù)據(jù)的采集屬于工作的前期準(zhǔn)備階段，以內(nèi)外業(yè)相結(jié)合的方式開展。內(nèi)業(yè)主要包括檔案查閱、影像識別和估算推算等；外業(yè)為調(diào)研訪談、現(xiàn)場查勘和定位等，主要針對內(nèi)業(yè)無法判斷的情況，通過外業(yè)確認(rèn)對象的坐標(biāo)及范圍。本階段數(shù)據(jù)主要為描述對象屬性的文本、圖表等，影響數(shù)據(jù)質(zhì)量的主要因素有數(shù)據(jù)采集方法、參與人員技術(shù)水平。

2) 基本信息整編

河湖名錄基本信息整編主要為內(nèi)業(yè)工作，對采集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行整編，包括河流名錄表、湖泊名錄表、水庫名錄表和山塘名錄表共4個(gè)表格153個(gè)指標(biāo)。本階段數(shù)據(jù)為河流、湖泊、水庫和山塘4類對象的屬性數(shù)據(jù)，影響數(shù)據(jù)質(zhì)量的主要因素為指標(biāo)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)審核內(nèi)容和方法。

3) 空間標(biāo)繪數(shù)據(jù)

空間標(biāo)繪主要為內(nèi)業(yè)工作，主要通過DEM提取、遙感影像識別等方式對采集的河流(河段)、湖泊、水庫和山塘進(jìn)行標(biāo)繪上圖，建立對象之間的業(yè)務(wù)關(guān)系及空間關(guān)系[9-10]。業(yè)務(wù)關(guān)系即“依附”、“指向”等關(guān)聯(lián)關(guān)系，如河段與河長之間的指向關(guān)系；水庫與其所在河流的依附關(guān)系等；空間關(guān)系即“包含”、“跨越”、“壓蓋”、“銜接”、“相交”等關(guān)系，如河流與河段的包含關(guān)系，渠道與河流的跨越關(guān)系，水庫與河流的壓蓋關(guān)系，干支流的銜接關(guān)系等。本階段數(shù)據(jù)為河流、湖泊、水庫和山塘4類對象的空間數(shù)據(jù)，影響數(shù)據(jù)質(zhì)量的主要因素為空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)審核內(nèi)容和方法。

4) 匯總分析

經(jīng)過基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集、基本信息整編和空間標(biāo)繪3個(gè)階段，河湖名錄數(shù)據(jù)總體質(zhì)量基本確定，匯總分析階段是對前3個(gè)階段數(shù)據(jù)質(zhì)量的進(jìn)一步控制，對屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)進(jìn)行縱向和橫向的對比分析。本階段影響數(shù)據(jù)質(zhì)量的主要因素有基礎(chǔ)資料情況及相應(yīng)的匯總分析方法等。

3 河湖名錄數(shù)據(jù)質(zhì)量控制方法探討

1) 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集

為了便于參與人員掌握和應(yīng)用，減少因人員能力和技術(shù)手段問題造成個(gè)體、系統(tǒng)誤差，一方面，在總結(jié)前期調(diào)研經(jīng)驗(yàn)及多次征求意見的基礎(chǔ)上，廣東省制定《廣東省全面推行河長制河湖名錄編制及電子標(biāo)繪工作要求》[5]，在全面性、完整性、規(guī)范性、合理性等方面對河流、湖泊、水庫、山塘信息采集提出了明確要求，統(tǒng)一執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)和操作流程。另一方面，按照“統(tǒng)一組織、分類培訓(xùn)、分階段實(shí)施”的原則，組織三次河湖基本信息整編及空間標(biāo)繪工作技術(shù)培訓(xùn)，覆蓋各地市、縣區(qū)及部分鎮(zhèn)街技術(shù)人員；充分利用電話、短信、網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代通訊手段，結(jié)合下發(fā)視頻操作教程、派員赴地方現(xiàn)場指導(dǎo)等方式開展，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除了數(shù)據(jù)采集過程中存在的不規(guī)范、不合理等錯(cuò)誤，總結(jié)和推廣數(shù)據(jù)采集工作經(jīng)驗(yàn)，提高基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集質(zhì)量。

2) 基本信息整編

在制定工作要求的基礎(chǔ)上，廣東省編制并下發(fā)河流、湖泊、水庫和山塘名錄表樣本數(shù)據(jù)及其填表說明文檔[11]。如圖1所示，以北江為例，北江跨XX市、YY區(qū)和ZZ區(qū)，河流名錄表按市、縣、鎮(zhèn)、村分級劃分河段，從上游到下游順序梳理和整編河段信息，區(qū)分河段左、右岸與不同行政區(qū)劃的對應(yīng)關(guān)系。

數(shù)據(jù)審核是保證河湖基本信息整編質(zhì)量的基本前提。全省河流2.4萬條、湖泊150宗、水庫8 154宗、山塘1.6萬宗，按省市縣鎮(zhèn)村五級河長分級分段管護(hù)的河湖對象，累計(jì)超過19萬條數(shù)據(jù)記錄、近450萬項(xiàng)屬性指標(biāo)，審核數(shù)據(jù)量大且繁瑣。根據(jù)對象分類及其特征，從全面性、完整性、規(guī)范性、合理性4個(gè)維度，基于非空規(guī)則、字段結(jié)構(gòu)規(guī)則和數(shù)值規(guī)則等3個(gè)規(guī)則設(shè)計(jì)審核關(guān)系。其中，全面性主要審核河湖對象是否存在應(yīng)報(bào)而漏報(bào)、錯(cuò)報(bào)或重報(bào)；完整性主要審核名錄表是否存在應(yīng)填而漏填的數(shù)據(jù)項(xiàng)；規(guī)范性主要審核名錄表是否存在未按規(guī)定取值范圍、計(jì)量單位、表述方式和符號要求進(jìn)行填報(bào)的數(shù)據(jù)項(xiàng)；合理性主要審核表內(nèi)、表間關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)是否符合相應(yīng)邏輯規(guī)則，指標(biāo)內(nèi)容是否符合實(shí)際。

鑒于數(shù)據(jù)審核是一個(gè)多次往復(fù)的過程，廣東省采取多手段、分層次控制數(shù)據(jù)質(zhì)量。“多手段”即軟件審核、目視檢查和外業(yè)驗(yàn)證。開發(fā)的“廣東省河湖名錄審核系統(tǒng)”，共涉及106項(xiàng)內(nèi)容審核內(nèi)容，完成4類對象名錄表約60%的審核內(nèi)容；另外40%的表格審核內(nèi)容通過目視檢查(人機(jī)交互方式)審核并修改，直至數(shù)據(jù)質(zhì)量滿足技術(shù)要求。“分層次”即從河湖對象數(shù)量及河湖名錄編制重難點(diǎn)考慮，按第1層次(完成流域面積50 km2及以上河流、縣管及以上河流、水庫及湖泊的編制工作)、第2層次(完成流域面積50 km2以下河流和山塘的編制工作)開展全省河湖名錄整編和審核修改工作。在數(shù)據(jù)審核過程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，對存疑數(shù)據(jù)及時(shí)核實(shí)，形成暢通的審核修改機(jī)制。

圖1 河流名錄表樣本數(shù)據(jù)示意

3) 空間標(biāo)繪數(shù)據(jù)

在制定工作要求的基礎(chǔ)上[12]，廣東省下發(fā)推薦軟件操作說明和視頻，統(tǒng)一全省河湖名錄空間標(biāo)繪工作底圖。其中，工作底圖為政務(wù)版遙感影像、行政區(qū)劃邊界及實(shí)體化水系圖，通過水利專網(wǎng)在專業(yè)GIS軟件中加載使用(見圖2)；編制并下發(fā)河流、湖泊、水庫和山塘標(biāo)繪成果樣本數(shù)據(jù)及標(biāo)繪說明文檔。以北江為例，按省、市、縣、鎮(zhèn)、村對五級河段進(jìn)行分段標(biāo)繪，區(qū)分上下游左右岸，統(tǒng)一到河道中心線，不重不漏，并建立拓?fù)潢P(guān)系(如圖3所示)。

河湖名錄空間標(biāo)繪數(shù)據(jù)反映對象的位置信息、空間關(guān)系及特征信息，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)要求高，如基層技術(shù)人員操作方法不正確、誤操作或粗心大意，容易帶來圖形類錯(cuò)誤、拓?fù)漕愬e(cuò)誤、屬性類錯(cuò)誤等[13-14]。以河流為例，標(biāo)繪數(shù)據(jù)經(jīng)常出現(xiàn)河段上下游不連續(xù)、干支流不連通、河流部分重復(fù)、以及各級河段不重合等錯(cuò)誤(如圖4所示)。

按省市縣鎮(zhèn)村五級河長分級分段管護(hù)的河湖對象，全省累計(jì)超過19萬個(gè)空間對象。根據(jù)空間對象分類及其特征，從全面性、完整性、規(guī)范性、合理性4個(gè)維度，基于邏輯規(guī)則、幾何規(guī)則和關(guān)聯(lián)規(guī)則3個(gè)規(guī)則設(shè)計(jì)審核關(guān)系，通過人機(jī)交互方式輔以外業(yè)驗(yàn)證查找異常數(shù)據(jù)并復(fù)核修改。

全面性審核，通過疊加河湖名錄成果與水利普查等已有成果圖層進(jìn)行比對，判斷對象是否遺漏。

規(guī)范性審核，針對河流線狀標(biāo)繪數(shù)據(jù)，主要包括：① 圖表關(guān)聯(lián)檢查，判斷各級標(biāo)繪數(shù)據(jù)與表格是否一一匹配；② 河流連通性檢查，針對各級圖層建立拓?fù)潢P(guān)系，檢查河段的懸掛點(diǎn)和線段單一性；③ 河流形態(tài)檢查，判斷各級河流走向與影像、普查河流等是否吻合、各級河段是否重合在同一河道中心線；④ 河流左右岸分段檢查，判斷各級岸別河段是否覆蓋全部河流，不同級別河流左右岸河段是否滿足邏輯關(guān)系；⑤ 河流位置檢查，判斷轄區(qū)內(nèi)各級標(biāo)繪河段是否在其行政區(qū)范圍內(nèi)。針對湖泊、水庫和山塘點(diǎn)狀標(biāo)繪數(shù)據(jù)，主要包括：① 對象位置檢查，判斷對象是否與影像、已有成果圖層吻合，判斷轄區(qū)內(nèi)標(biāo)繪湖泊、水庫和山塘是否在其行政區(qū)范圍；② 對象關(guān)系檢查，判斷對象與河流的依附關(guān)系是否合理。

圖3 河流分級分段標(biāo)繪成果示意

圖4 河流分級分段常見錯(cuò)誤示意

合理性審核，主要包括：① 河段起止點(diǎn)與圖上河段起止點(diǎn)偏移檢查，判斷標(biāo)繪線段起止點(diǎn)坐標(biāo)與表格填報(bào)的起止點(diǎn)坐標(biāo)是否一致；② 河段長度與圖上河段長度偏移檢查，判斷標(biāo)繪線段長度與表格填報(bào)的河段長度是否一致；③ 湖泊水面面積與圖上范圍檢查，判斷湖泊水面面積與表格填報(bào)的面積是否一致。其中，河流分段錯(cuò)誤類型歸納見圖5。

圖5 河流分級分段常見錯(cuò)誤類型歸納示意

4) 匯總分析

為進(jìn)一步提高成果的全面性，實(shí)現(xiàn)省內(nèi)河湖“全覆蓋”，廣東省將全省河湖名錄成果與已有統(tǒng)計(jì)、規(guī)劃資料進(jìn)行比對分析，從統(tǒng)計(jì)范圍、口徑及資料背景等方面分析說明差異原因。結(jié)合人口、GDP、氣象、地貌等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，對同類或毗鄰地區(qū)成果進(jìn)行比較分析。采取內(nèi)業(yè)核查資料與外業(yè)現(xiàn)場確認(rèn)相結(jié)合的形式，將地市編制的河流、湖泊、水庫、山塘名錄與水利普查、相關(guān)規(guī)劃成果、中小河流治理及遙感影像、DLG實(shí)體化水系圖層等逐一比對，對未納入名錄、疑似遺漏河湖對象進(jìn)行現(xiàn)場確認(rèn)(見圖6)。經(jīng)查漏補(bǔ)缺，全省共增補(bǔ)河流長度約1.4萬km。

圖6 河湖對象全面性審核流程示意

針對縣級、市級整編的跨界河湖對象容易出現(xiàn)命名不一致、行政區(qū)劃邊界附近未銜接、指標(biāo)屬性互相矛盾等情況，在充分調(diào)研和檔案查閱的基礎(chǔ)上，對跨界對象進(jìn)行歸并與裁切。在此基礎(chǔ)上，對全部空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)按完整河湖對象進(jìn)行合并與拼接，按行政區(qū)單元、流域單元進(jìn)行匯總和一一編碼，賦予了全省河湖對象唯一的身份識別碼，編碼體現(xiàn)流域、干支流關(guān)系、行政區(qū)劃信息、分段編號以及河流層級等信息，形成一套全面、完整、一致和準(zhǔn)確的全省河湖名錄整編及電子標(biāo)繪數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語

河湖基本信息整編及空間標(biāo)繪是全面推行河長制湖長制的一項(xiàng)重要基礎(chǔ)性工作。河湖數(shù)據(jù)涉及指標(biāo)多、數(shù)據(jù)量大、審核關(guān)系復(fù)雜，質(zhì)量控制涉及整個(gè)工作的全過程。本文從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集、信息整編、空間標(biāo)繪和匯總分析4個(gè)階段分別梳理總結(jié)數(shù)據(jù)質(zhì)量的影響因素及控制方法，分析了這些措施和方法在確保數(shù)據(jù)成果質(zhì)量中的作用和意義，為同類調(diào)查的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制工作提供具有可操作性的參考依據(jù)，并不斷推動(dòng)水利基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制工作走上規(guī)范化、科學(xué)化。