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摘要：河長制是行政首長擔任水系管理者的一項責任制度，通過實現6項具體任務來達到合理利用水資源、改善水環境和優化水管理的目標。測繪地理信息在理論手段、產品應用等方面可為實現河長制“六大任務”提供廣泛的技術支持，對于實現河長制管理的信息化、智慧化具有實踐意義。

關鍵詞：測繪；地理信息；河長制；“六大任務”；應用

河長制是近期國家對河湖水系管理提出的一項重要行政制度。以目標為導向的河長制，在技術層面強調管理系統的信息化和智慧化。測繪領域中的遙感技術、衛星定位導航技術（GNSS）、地理信息系統（GIS）等信息化測繪技術和產品為河長制工作提供了重要的技術支撐；現代測繪擁有多樣的信息采集手段、豐富的測繪產品和強大的應用管理平臺，在實現河長制管理“六大任務”方面具有廣闊的應用空間。

1河長制與測繪地理信息

河長制是一種行政管理制度，各級黨政主要領導按層級擔任轄區內各水體的河（湖、庫）長，依據國家、地方法律法規履行河湖水系的治理與保護責任。2016年10月11日中央全面深化改革領導小組第28次會議審議通過了《關于全面推行河長制的意見》[1]，全面建立省、市、縣、鄉4級河長體系，以“六大任務”為管理目標，包括河、湖水系的水資源保護，水域岸線管理，水污染防治，水環境治理，水生態修復和水行政執法6個方面的水管理目標。測繪地理信息通過多學科融合的測繪理論、現代化的設備、信息化的技術和多樣化的成果實現了測繪數字化、信息化和智慧化；以計算機、互聯網為載體實現了時間空間信息、屬性特征信息的獲取、處理和分析利用。利用遙感、GNSS、激光雷達測量（LiDAR）等測繪方法不僅能獲得地理空間數據（DOM、DEM、DRG、DSM、DLG），而且能獲取目標多樣的屬性分析數據。GIS可顯示、處理、分析和演繹地表時空特征和事物動態變化，WebGIS開辟了更深度的信息來源和更廣的受眾群體。

2在河長制工作中的應用

2.1水資源保護

衛星遙感是水資源調查和研究的有效手段，通過分析水體對光電波的反射、發射、吸收特征來確定水資源的分布狀況。水體、含水土壤以及植物等含水地表實體在遙感圖像上顯示最為明顯，因此利用遙感技術來研究水文和水資源領域問題具有很好的實踐意義。多波段融合是把不同波段生成的遙感影像進行疊加，生成復合影像；再利用不同波段圖像之間的差異提取興趣點特征，可獲得所需的信息。例如，TM432組合波段下的水系呈色較暗，植物表現為不同的紅色色調，闊葉、草地分別顯示為深紅色和淺紅色，在研究濕地和植被分布方面效果顯著；兼容中紅外、近紅外特征的TM741圖像層次區別較好，地表信息表達多樣，地質特征顯示突出[2]，在水文地質分析方面具有較好效果（圖1）。通過水環境特征在不同波段遙感影像上的映像，可判讀水資源的空間分布狀況，進而進行水資源規劃和水動態監測。

2.2水域岸線管理

水域岸線管理包括水域管理范圍確定、河湖空間保護和堤岸防護。依法劃定河湖管理范圍是各項工作的基礎，利用界線測繪確定河湖的空間范圍、功能區、所有權和管轄權。首先進行外業權籍調查，利用野外數據采集或遙感影像確定界址點，形成權籍調查表和界址點圖表，并采用GNSS測量放樣，埋設界樁[3]；然后通過DOM、DRG或DLG劃定水域空間的不同功能區域，包括保護區、限制開發區、開發利用區和保留區等；再利用多期遙感影像或低空無人機實時測量數據對岸線內占壓河道、非法采掘、圍墾湖泊、違法傾倒等狀況進行監測；最后利用合成孔徑雷達干涉測量對大型岸壩實施變形監測。水域岸線調查測繪流程如圖2所示。

2.3水污染、水環境治理

遙感技術具有高效率、宏觀性、現勢性和連續觀測等特點，在水污染調查、水環境治理方面有獨特的技術優勢。通過遙感影像進行水環境監測、水污染調查主要是利用被污染水體與清潔水體之間的光譜特征差異，這些差異體現在不同水體對不同波長電磁波吸收或反射量的多少，反映到遙感影像上則會出現明暗、色調等特征，以此判定水體環境狀況。污染水體中各種污染元素具有不同的光、波敏感特性，可利用不同波長的傳感器進行遙測來確定水體中懸浮物、有機物、油污以及藻類的類型、密度和分布等。水污染防治和水環境監測中常用的波段包括：①TM1（藍波段），波長在0.45～0.52um之間，對水體穿透性強，且對葉綠素與葉色素有較高的敏感程度，對于識別水體深度、判斷葉綠素狀態和水華分布效果顯著；②TM4（近紅外波段），波長在0.76～0.96um之間，對不同的綠色植物和水體有不同的響應敏感度，可區分不同植物種類、判讀水域岸線范圍，適用于水生植物調查和水域測量（圖3）。水中懸浮物會對進入水中的電磁波進行反射和散射，泥沙含量多、懸浮物顆粒大將使水體反射率增高，因此通過影像判讀和實地調查建立影像特征與懸浮物的濃度模型，能定性確定懸浮物和定量推算懸浮物的濃度[4]。有機物在水體中降解并消耗氧氣，釋放物將導致水體發黑發臭，黑臭水體在熱紅外遙感影像上顯示突出，可用以確定黑臭水體分布與濃度狀況。油污染水體在紫外、可見光和微波影像上呈淺色調，但在熱紅外影像上表現為深色調，可通過研究圖像光譜特征與油污濃度的關系確定油污染的面積、類型、濃度和擴散速度[5]。富養化的主要原因是氮、磷等含量高的廢水進入水體，造成藻類污染。葉綠素對可見光和近紅外波段最為敏感，浮游植物含量高的水體在影像上呈紫紅色或紅褐色，通過對不同類型、濃度的藻類對應的不同波段遙感圖像特征建立富養狀態指數和遙感影像之間的關系模型，可確定水污染因素[6]。通過衛星遙感、低空無人機測量與地面監測相結合的技術手段，可實現水體監測；并以4G無線網絡傳輸為手段，構建基于3S技術的水環境監控系統，進行水污染檢測、水環境分析和水污染事件處置，實現水污染、水環境治理的信息化和自動化。

2.4水生態修復

GIS具有綜合的空間可視化手段和分析能力，可協助管理部門和專業人員進行有效的水體生態系統管理工作。通過建立面向水生態信息管理與評價的GIS對區域內的地貌特征、水資源分布和生物多樣性進行調查，建立分析模型對水生態環境現狀和演變進行分析和預測，為修復水生態、研究生物多樣性、綜合整治水土流失、開發和保護山水林田湖草系統提供科學的決策依據。根據地理信息結構原理，水生態GIS（圖4）包括：①地理空間信息模塊，可通過DRG、DOM、DEM、DSM或DLG等融合編輯生成區域地理底圖；②水資源模塊，包含區域內水體水質狀況、生物群落分布、水土流失狀態和生態鏈接完整性等信息；③生態影響因子評價模塊，先建立水生態評價的指標體系，再確定水生態評價方法和演繹模型，最后通過降水、溫度、土地植被、人類活動、資源利用方式等綜合因素分析水生態發育狀況，評價水環境和自然、生物物種之間的關系；④水生態建設模塊，建立水環境保護區、緩沖區、經濟實驗區的空間分布模型，具備查詢和統計功能，可根據監測數據評價規劃和適宜性，并進行動態調整；⑤發展決策模塊，建立區域內水生態規劃和可持續發展模型，推導演繹區域水環境與社會經濟發展的關系和趨勢圖，編輯繪制水生態環境質量評價等專題圖件[7]。基于關系數據庫的FileGeodatabase文件系統可將區域生態多源異構數據分類存儲于空間數據庫、生態環境數據庫和經濟社會數據庫，并可實現生態環境信息的空間屬性和專題屬性在數據庫中的無縫集成，達到統計、分析和處理專項問題的能力。圖4水生態GIS數據庫模型

2.5水行政執法

水行政執法和管理是河長制中一項復雜的系統工程，職責涉及不同部門的各類事件，范圍涉及河湖上下游和左右岸，管理涉及多層級和多區域，需要縱橫向的協調配合。網格化、結構化的數據組織、分發對于復雜的管理工作具有化繁為簡的作用，因此可充分依托GIS、云計算、大數據、互聯網+等技術，建立數字化、信息化和智能化的河長制管理信息系統。建立基于WebGIS平臺的河湖基礎信息登記與管理系統（圖5）是河長制信息化的重要基礎，利用GIS數據庫基礎，對河湖要素進行網格化的編碼管理。數據庫具有編輯和完善河湖分級管理各種要素的功能，不同種類和權限的客戶可對河湖空間、附屬物等要素信息進行統計，實現水域空間信息的在線登記與更新。在河湖巡查方面，移動端App具有實時處理功能，可即時對巡查信息進行記錄、上報與處理，以實現河長制水行政事件登記、案件處置等功能。

3結語

現代測繪地理信息技術有多樣的手段和豐富的成果可應用于河長制管理體系，遙感技術不僅可用于空間定位，而且可用以判斷水環境狀態，在該領域仍有更多的波譜特征有待實驗和研究。互聯網、物聯網+、GIS在網絡化基礎上提供了多層次、更廣泛的專業GIS服務，衍生了多端應用，實時服務于水行政管理和執法。河長制是近年來國家生態文明建設的重要措施，測繪和地理信息行業在該領域有巨大的發展空間。

參考文獻

[1]陳雷.落實綠色發展理念全面推行河長制河湖管理模式[J].河北水利,2017,16(3):6-7

[2]梅安新,彭望琭,秦其明,等.遙感導論[M].北京:高等教育出版社,2003:236-239

[3]詹長根,唐祥云,劉麗.地籍測量學[M].武漢:武漢大學出版社,2005:84-108

[4]李炎,李京.基于海面—遙感器光譜反射率斜率傳遞現象的懸浮泥沙遙感算法[J].科學通報,1999,44(17):1892-1897

[5]張永寧,丁倩,李棲筠.海上溢油污染遙感監測的研究[J].大連海事大學學報,1999,25(3):1-5

[6]張海林,何報寅,丁國平.武漢湖泊富營養化遙感調查與評價[J].長江流域資源與環境,2002,11(1):36-39

[7]汪劉艷,闞璦珂,王緒本,等.自然保護區生態地理信息系統開發研究[J].測繪科學,2009,34(5):176-177

作者：李朝陽 單位：鄭州市水利建筑勘測設計院