《小流域划分及编码规范》.docx
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《小流域划分及编码规范》
《小流域划分及编码规范》
ICSXXXXX
SL
中华人民共和国水利行业标准
SLXXX-201X
小流域划分及编码规范
SpecificationforDivisionandEncodingofSmallWatershed
(征求意见稿)
201X-XX-XX发布201X-XX-XX实施
中华人民共和国水利部发布
中华人民共和国水利部
关于批准发布水利行业标准的公告
前言
A.1软件工具14
A.2基础数据准备14
A.3微流域-沟道(水系)提取17
A.4小流域划分20
A.5建立小流域拓扑关系26
A.6小流域属性表27
A.7小流域划分成果27
前言
根据水利部水利行业标准制定计划,按照《标准化工作导则第1部分:
标准的结构和编写》(GB/T1.1—2009)的要求进行编制。
本标准由水利部水土保持司提出。
本标准由水利部水土保持司归口。
本标准主编单位:
水利部水土保持监测中心。
本标准参编单位:
北京地拓科技发展有限公司。
本标准出版、发行单位:
中国水利水电出版社。
本标准主要起草人:
郭索彦、姜德文、张长印、鲁胜力、李智广、史明昌、严慕绥、段淑怀、胡影、王玉、赵爱军、王峰、马力刚。
本标准技术审查会负责人:
本标准体例格式复读人:
1范围
本标准规定了小流域划分方法、程序、命名和编码规则。
适用于山区、丘陵区的小流域边界划分和空间拓扑关系的确定及其成果管理。
2规范性引用标准
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本规范的条款。
凡是标注日期的引用文件,仅所注日期的版本适用于本规范。
凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。
GB22021国家大地测量基本技术规定
GB/T15968遥感影像平面图制作规范
GB/T17941.1数字测绘成果质量要求
GB/T17278数字地形图产品基本要求
GB/T18316数字测绘成果质量检查与验收
GB/T2260中华人民共和国行政区划代码
SL73.6水利水电工程制图标准:
水土保持图
SL249中国河流名称代码
SL420水利地理空间信息元数据标准
CH/T1015.2基础地理信息数字产品1:
10000、1:
50000生产技术规程第2部分:
数字高程模型(DEM)
3术语
3.1
流域watershed
地表水及地下水的分水线所包围的集水区或汇水区,因地下水分水线不易确定,习惯指地面径流分水线所包围的集水区(如图1)。
图1流域、小流域、微流域示意图
3.2
小流域smallwatershed
指面积一般不超过50km²的集水单元。
(如图1)。
3.3
微流域microwatershed
为精确划分自然流域边界并形成流域拓扑关系而划定的最小自然集水单元,是小流域的基本组成单位(如图1)。
3.4
小流域亚单元subunitswatershed
为便于管理,跨越县级行政区的小流域,被县级行政区界线分割后的每一部分,称为小流域亚单元。
3.5
主沟道mainchannel
在小流域中,水流流程最长的沟道称为主沟道。
3.6
流域拓扑topologyofbasin
指流域空间位置及其汇水关系,如各级流域上下游之间的包含关系、同级流域之间的相邻或并列关系、集水区直流入河(湖、库、海、盆地等)关系。
3.7
地表水系拓扑topologyofwatersystemforterrainspace
指地表各级水网空间位置及其相互之间水流关系,如各级河流的上下游汇水关系、同级河流之间的相邻或并列关系、河流与湖(库、蓄滞洪区、海、盆地等)的汇流关系。
4基本规定及技术流程
4.1基本规定
小流域划分应遵循以下基本规定:
a)小流域划分应以自然地形地貌为基础,尽量保证小流域形态特征的完整。
b)小流域面积原则上控制在30-50km2之间,特殊情况不宜小于3km2或大于100km2。
c)小流域由一个或多个微流域归并而成。
微流域最小面积一般以0.1-1km2为宜;在实际操作中,可根据地形复杂状况选择合适的阈值,如图2所示。
图2最小自然集水单元-微流域示意图
d)跨越县级行政边界的小流域应根据行政边界将小流域划分为多个亚单元,如图3所示。
图3小流域被县界分割成小流域亚单元示意图
e)确定小流域边界时,可适当考虑水库、水闸、水文站等水利工程设施和村庄、居民点的位置。
如根据水库规模和流域控制面积,将水库闸口设定为小流域进、出水口;根据河流上的水文观测站点,选择区间流域的进、出水口;对于流域出口附近的村庄或居民点,可按属地关系适当调整小流域界线,尽量保证归属关系一致。
f)小流域边界应与各级流域边界无缝衔接,不应横跨上级流域。
g)小流域划分应充分考虑地表汇水关系,保证上下游汇水关系的正确性。
h)在划分小流域时,应建立流域拓扑关系和地表水系拓扑关系。
i)小流域划分结果应覆盖整个划分区域,小流域面积之和应等于该区域总面积。
4.2技术流程
小流域划分包括基础数据准备,空间数据库构建,沟道、微流域提取,小流域划分,拓扑关系建立,编码与属性赋值,成果存储等环节。
技术流程如图4所示。
5基础数据及数据库要求
5.1基础数据要求
5.1.1数字高程模型
符合GB/T17278、CH/T1015.2标准的近期数字高程模型(数字高程模型,简称DEM)或地形图。
5.1.2遥感影像
分辨率不低于10m的近期遥感影像。
5.1.3行政区划图
县级以上(含县级)行政区划矢量图。
5.1.4水系分布图
河流、水库、湖泊等分布矢量图。
5.1.5其他数据
水利工程、道路、居民点等分布矢量图。
5.2坐标系与比例尺
5.2.1坐标系
所有空间数据宜采用GB22021中规定的国家大地坐标系(ChinaGeodeticCoordinateSystem)。
5.2.2比例尺
小流域划分使用的空间数据比例尺为1∶10000或更大,最小不小于1∶50000。
5.3数据预处理要求
小流域划分的数据预处理应符合以下要求:
a)各图层应满足空间参照系一致、位置配准、格式一致、属性规范统一、数据完整。
b)
c)数据处理方法和质量应符合GB/T17278、GB/T17941.1、GB/T15968的规定。
d)
e)数据处理范围设置应考虑相邻区域的流域完整性和衔接关系。
f)
g)各专题图层应无缝拼接。
h)
5.4数据库要求
数据库建设应符合以下要求:
a)小流域划分空间数据库,应包括小流域成果存储数据库,保证小流域划分成果同步入库。
b)建库时,DEM、流域、水系等数据物理上分别形成一个空间数据表。
i)元数据库应符合SL420要求。
c)
6划分方法
6.1确定作业单元
当划分区域较大时,为保证划分成果质量,提高工作效率,将划分区域分割为多个作业单元,每个作业单元一般不大于200km2。
按照作业单元依次提取微流域和沟道,以便遇到特殊情况及时处理。
6.2提取沟道和微流域信息
6.2.1沟道和微流域分水线提取
基于空间数据库中的DEM,按照设定的微流域面积阈值,一次性提取作业单元内的沟道和微流域分水线。
6.2.2沟道和微流域分水线检查及平滑处理
参照遥感影像以及河流、水库、湖泊、水利工程、道路、居民点等图层信息,对自动提取的微流域分水线和沟道弧段进行平滑处理,对水流出口位置结点进行确认,保证微流域分水线正确、沟道连续完整、出水口位置准确。
6.2.3建立拓扑关系
提取微流域和沟道的同时,建立微流域之间、沟道之间、微流域与沟道之间的拓扑关系,保证地表水网汇流正确。
6.3小流域边界确定
6.3.1归并微流域
根据本标准4.2,按照自然汇水关系,归并微流域形成小流域。
6.3.2特殊情况认定
在确定小流域边界过程中,应注意下列特殊情况:
a)汇水面积大于50km2且难以划分多个小流域的狭长流域,可单独作为一个小流域,如图5所示。
图5面积大于50平方公里狭长小流域示意图
b)单个微流域面积较小,主沟不明显,且平行排列,归并成一个小流域,此类小流域为坡面型小流域,如图6所示。
图6多沟并流归并小流域示意图
c)在狭长河谷地带,河道两侧或一侧坡面陡峭,坡面集水区不能单独归并为小流域时,可将峡谷地带的河道及两侧坡面集水区划分成小流域,此类小流域为区间型小流域,如图7所示。
图7区间型小流域示意图
d)如果一条沟道产生分叉,下游形成冲积扇,这个扇形地的脊部是其两侧流域的分水线,且扇形地顶部以上的汇水区为两侧所共有,则划分汇水区所形成水系的小流域时,应将该扇形地及其两侧的相关区域包括在该流域内。
e)可将小于50km2的孤岛(包括岛屿和平原区面积较小的多个单独的丘陵或低山)按一个小流域对待。
f)在岩溶地貌地区,对明显的地表水渗漏处,可考虑将漏水口作为小流域出口。
6.3.3小流域边界验证
小流域划分过程中,根据基础数据不能完全确认的对象,应通过现场勘验核实后确定。
6.4建立拓扑关系
在划分小流域过程中逐级建立流域间、流域与沟道、沟道上下游的拓扑关系,保证流域包含关系及汇水关系的正确性和合理性。
宜采用地理信息系统拓扑模型建立拓扑关系。
6.5面积平差
小流域面积应以行政区划面积作为控制面积进行校核,将控制面积与行政区图面面积的差值,按小流域面积大小分摊到每个小流域。
小流域面积按下式计算:
式中:
-小流域面积,单位km2;
-小流域图面面积,单位km2;
-行政区控制面积,单位km2;
-行政区图面面积,单位km2。
6.6属性赋值
6.6.1小流域属性指标要求
小流域属性包括小流域名称、编码、面积、平均海拔、平均坡度、沟壑密度等指标,各属性指标要求见表1。
表1小流域属性描述表
序号
字段名称
字段类型
字段长度
小数
位数
值域
约束条件
计量单位
1
小流域编码
Char
20
非空
必填
2
小流域名称
Char
30
非空
必填
3
面积
Float
2
>0
必填
km2
4
平均海拔
Float
0
非空
选填
m
5
平均坡度
Float
0
>0
选填
︒
6
沟壑密度
Float
0
>0
选填
km/km2
6.6.2命名及编码
小流域命名及编码应符合本标准7.1和7.2的规定。
6.6.3沟壑密度计算
小流域沟壑密度按下式计算。
式中:
dg-沟壑密度,单位km/km2;
Lg-沟道总长度,单位km;
A-小流域面积,单位km2。
6.6.4沟道属性指标要求
沟道属性包括长度和比降,各属性指标要求见表2。
表2沟道属性描述表
序号
字段名称
字段类型
小数位数
值域
约束条件
计量单位
1
沟道长度
Float
1
>0
选填
m
2
沟道比降
Float
2
>0
选填
%
6.6.5沟道比降计算
小流域沟道比降按下式计算。
式中:
I-沟道比降,单位%;
h-沟道相对高差,单位m;
L-沟道长度,单位m。
6.7划分方法
小流域划分方法见附录A.3、附录A.4、附录A.5。
7小流域命名及编码
7.1小流域命名
小流域的命名应符合以下规则:
a)小流域名称在县级行政区内具有唯一性。
b)命名力求简明确切、易于辨识,可采用当地沟道、村庄、山脉、河流的名称。
c)若一个小流域包含多条沟道,且每条沟道都有名称时,命名可采用主沟道或最长沟道名称。
d)若一个小流域内包含多个村庄时,命名可采用人口最多的村庄名称。
7.2小流域编码
7.2.1编码规则
小流域的编码应遵循以下原则:
a)系统性。
小流域编码在全国河流代码、县级行政区划代码的基础上扩展,形成编码体系。
b)唯一性。
在县域范围内,小流域与其代码一一对应,无重复。
c)相对稳定性。
编码体系以各要素相对稳定的属性或特征为基础,保证在较长时间内不发生重大变更。
7.2.2编码结构
编码采用英文大写字母(I、O、Z舍弃)和数字的混合码,共16位,分别由全国河流代码、县域内小流域数字码、亚单元标识码和县级行政区划代码构成。
小流域划分编码结构图见图8。
BTFFSSDDDEXXXXXX
小流域所属县级行政区划代码
亚单元标识码
县级行政区内小流域编码
小流域所在河流代码
图8小流域划分编码结构图
7.2.3代码说明
第1-6位BTFFSS为小流域所在河流代码,引用SL249,其中:
a)B为1位字母,表示一级流域,取值A-K。
b)T为1位字母,表示二级流域(水系),取值A-M,二级流域(水系)。
c)FF为2位数字或字母,表示一级支流的编号,取值0-9、A-Y,其中00-09作为干流或干流不同河段的代码。
d)SS为2位数字或字母,分别表示二级支流、二级以下支流编号,取值0-9、A-Y,当是二级支流时,第二个S为0。
第7-9位DDD为3位数字,代表县级行政区内小流域的数字码,取值为001-999;当一个小流域被县界切割成亚单元时,多个亚单元的DDD编码必须一致。
第10位E为亚单元标识码,取值为0或1。
小流域未被县界分割时取值为0,被县界分割成多个亚单元时取值为1。
第11-16位XXXXXX:
代表县级行政区划代码,引自GB/T2260。
7.2.4编码方式
小流域编码按照水系的汇流关系,从上游到下游、先干流后支流,先左岸后右岸的次序,进行编码。
8成果及质量控制
8.1成果
小流域划分成果包括:
小流域边界图(矢量)及对应的属性表、元数据和小流域统计表,沟道分布图(矢量)及对应的属性表、元数据和沟道统计表。
统计表式样参照表A.7.1-1和附表A.7.1-2。
8.2质量控制
8.2.1质量检查要求
小流域划分成果质量检查应符合以下要求:
a)小流域划分成果的空间数据质量应遵从GB/T17941.1和GB/T18316的质量要求。
b)小流域成果图绘制应符合SL73.6要求。
c)成果采用随机抽样方法进行质量检查,抽取小流域数量不小于总量10%,正确率不小于97%。
d)对有异议的小流域划分成果应采用现场勘验的方法进行质量核实。
8.2.2质量检查内容
质量检查内容主要包括四个方面:
a)小流域边界与沟道出水口位置准确;
b)拓扑关系正确;
c)小流域形态特征完整,无残缺、无重叠;
d)小流域和沟道的各项属性正确无误。
附录A
(资料性附录)
北京市山区小流域划分
A.1软件工具
以网络版地理信息系统软件DTGIS为支持平台,应用该软件提供的basintools工具,自动提取微流域分水岭及其对应的沟道,并建立拓扑关系。
该软件可支持多人在线协同工作,连续提取不同尺度的流域边界和水系,辅助建立流域—水系拓扑关系。
A.2基础数据准备
A.2.1数据源
采用的数据源包括北京市1:
10000DEM数据,1m和0.4m分辨率的遥感影像数据,北京市1:
10000的河流、水系、水库、湖泊等矢量数据,流域内1:
10000水利工程分布矢量数据,与DEM数据同边界、同比例尺的北京1:
10000行政边界,以及1:
10000的公路、铁路、各县政府所在地名称矢量图等辅助数据。
A.2.2数据处理
数据处理内容包括数据检查、投影变换、空间配准、数据拼接等。
A.2.2.1矢量数据检查
检查北京市内河流水系、水利工程、界线数据及辅助数据的数据精度、名称代码及其完整性,确保数据无误,避免图A.1所示问题出现。
接边存在漏洞
接边存在缝隙
存在冗余、异常
图A.1矢量数据检查结果显示效果图
A.2.2.2DEM数据检查。
检查DEM数据划分范围内数据是否有遗漏、数据损坏、高程信息、坐标投影信息丢失及数据有误等问题,如出现图A.2所示问题,应及时修正及更换数据。
数据缺失
拼接处存在缝隙
分辨率不一致
图A.2航片和DEM检查结果显示效果图
A.2.2.3遥感数据投影变换
以DEM数据的投影信息和坐标系为基准,对每景遥感影像进行投影变换和坐标系统转换,使二者保持一致。
A.2.2.4空间数据配准
遥感影像与DEM数据配准,用DEM数据校正遥感影像,确保遥感数据与DEM数据有良好的配准效果。
A.2.3创建作业平台
在创建空间数据库及小流域划分协同作业平台时要符合以下要求:
a)在服务器(也可用PC机,但需要有足够硬盘空间)上建立DEM、遥感和辅助空间信息数据库,将配准的航片、DEM数据分别进行物理无缝拼接入库,如图A.3所示。
b)建立具有拓扑关系的流域空间数据库结构,为小流域划分成果自动入库做准备。
c)在划分小流域的计算机上安装客户端软件并连通网络(不限客户端数量),小流域划分协同作业平台构建完成。
数据入库显示效果如图A.4所示。
图A.3遥感、DEM数据拼接示意图
图A.4数据入库无缝物理拼接效果图
A.3微流域-沟道(水系)提取
A.3.1确定作业单元
在作业区域内,勾画出一次性自动提取的作业单元范围。
为保证处理质量和运算速度,作业单元面积不宜超过200km2,如图A.5所示。
图A.5作业单元选定显示效果图
A.3.2设定微流域面积阈值
将微流域的最小面积设定为0.1km2,计算机即可将作业单元内集水区域大于0.1km2的微流域分水线及其对应的沟道弧段、水流出口位置结点全部提出,如图A.6所示。
(本实例阈值确定为北京市特殊要求)
图A.6提取微流域与沟道示意图
A.3.3沟道和微流域分水线检查及平滑处理
参照遥感影像及河流水系、湖泊水库、水工设施、重要交通线路等图层信息,对自动提取的微流域分水线和沟道弧段进行平滑处理,对水流出口位置结点进行修正、确认,保证微流域分水线正确、沟道连续完整、汇水口位置准确。
如图A.7所示。
图A.7对不连续沟道进行修正
A.3.4建立沟道和微流域拓扑关系
提取微流域和沟道的同时,计算机自动建立微流域之间、沟道之间、微流域与沟道之间的拓扑关系,保证地表水网汇流正确。
如图A.8、A.9、A.10所示。
图A.8沟道分级示意图
图A.9沟道拓扑关系示意图
图A.10微流域拓扑关系示意图
A.4小流域划分
A.4.1小流域控制面积
按照自然汇水关系,将微流域逐级归并为小流域。
小流域面积控制在10-50km2之间,如图A.11所示。
图A.11按照汇水关系将微流域归并为小流域示意图
A.4.2小流域边界确定
由于地形地貌的复杂性,在归并微流域的过程中,可根据自然汇流关系和地形特征,组成不同形态类型的小流域,如完整型、区间型和坡面型小流域。
A.4.2.1完整型小流域
这是最常见的小流域形态,即小流域面积大小符合要求,主沟道明显,分水线闭合,有一个出水口,如图A.12所示。
图A.12完整型小流域示意图
A.4.2.2区间型小流域
在小流域划分时,由于小流域跨越上级流域,分水线不能自然闭合,有一个进水口和一个出水口,沟道为区间河段。
这种类型主要产生于沟谷狭长、两侧坡面陡峭或一侧坡面较陡,一侧坡面较缓的地带,如图A.13所示。
图A.13区间型小流域示意图
A.4.2.3坡面型小流域
此类小流域由多条沟道较短,面积小于3km2的羽状微流域组成,主沟道不明显,出水口有多个,水流直接汇入上一级河流,如图A.14所示。
图A.14坡面型小流域示意图
A.4.2.4特殊情况处理
小流域划分过程中遇到特殊情况应遵循以下基本规定:
a)水库、水闸等水利工程设施附近小流域界线的确定。
水库范围可单独作为一个区域。
水库范围为直接汇入水库的坡面、面积未达到小流域面积要求的区域以及上游流域出口。
b)当遇到大型水利工程设施,即使小流域面积已超过50km2,仍可将其包含在小流域中内,以便于治理或经营管理。
如密云水库小流域的划分,面积超过200km2。
如图A.15所示。
图A.15重要水库单独划分小流域示意图
c)当遇到低级别河道上的小型水库、塘坝,若小流域面积不超过50km2,可以将水库、塘坝包含在小流域内,如图A.16所示。
图A.16包含小型水库的小流域示意图
d)较高级别的河流穿过水库,因面积过大造成不能同时将河流和水库包含在同一个小流域内时,可截断河流,将水库及周围向水坡单独划分为一个小流域。
如图A.17所示。
图A.17高级别河流穿过水库划分小流域示意图
e)村庄、居民区附近小流域边界的确定。
当小流域边界处跨过村庄或者居民点,可适当调整小流域边界,使之尽量不从一个村庄或居民点中间穿过,以保证村庄或居民区的完整性,如图A.18所示。
图A.18根据村庄和居民点调整小流域边界示意图
f)跨越市级行政界的小流域,若水流流向市境外,可以将其单独划分为一个小流域。
如图A.19所示。
图A.19水流流向北京市界外小流域示意图
g)以河为界的小流域,若河流一侧面积较小,可以将其与对岸小流域归并,形成区间型小流域。
如图A.20所示。
图A.20河流一侧流域面积较小(小于3km2)的小流域示意图
h)小流域亚单元的划分。
跨越区县界或乡镇(行政界线)的小流域,可用行政界线将小流域划分为两个或两个以上的亚单元。
如图A.21。
图A.21行政边界与小流域叠加产生亚单元示意图
A.4.3建立小流域拓扑关系
基于北京市地表水网的分级汇流关系(图A.22),建立小流域之间的拓扑关系,如图A.23。
图A.22北京市沟道分级示意图
图A.23小流域拓扑关系示意图
A.5小流域命名、编码及属性添加
按照小流域命名及编码规范,将小流域名称、编码填入属性表中。
根据小流域面状信息和沟道线状信息,计算小流域和沟道特征指标,填入相应的属性表。
并建立小流域及沟道元数据表,详细描述小流域边界及沟道提取的相关信息。
A.6小流域划分成果入库及输出
A.6.1小流域边界划分成果
小流域边界划分成果包括小流域边界图(栅格、矢量)及对应属性、元数据。
文件格式为shp.或coverage。
A.6.2小流域划分成果统计表
小流域划分成果统计表格式样见表A.1。
表A.1小流域统计表
小流域编码
小流域名称
面积
(km2)
所属
区(县)
所属流域
一级流域
二
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- 小流域划分及编码规范 小流域 划分 编码 规范
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