《小流域划分及编码规范》 .doc

icsxx xxxudcsl中华人民共和国水利行业标准psl xxx201x1小流域划分及编码规范specification for division and encoding of small watershed（征求意见稿）201x 1-xx-xx发布 201x 1-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目 录 前言1范围12规范性引用标准13术语和定义14基本规定及技术流程34.1 基本规定34.2 技术流程45基础数据及数据库要求55.1 基础数据要求55.2 坐标系与比例尺65.3 数据预处理要求65.4 数据库要求66划分方法66.1 确定作业单元66.2 提取微流域和沟道信息76.3 小流域边界确定76.4 建立拓扑关系96.5 面积平差96.6 属性赋值96.7 划分方法107小流域命名及编码107.1 小流域命名107.2 小流域编码118成果及质量控制128.1 成果128.2 质量控制12附录a（资料性附录） 北京市山区小流域划分14a.1 软件工具14a.2 基础数据准备14a.3 微流域-沟道（水系）提取17a.4 小流域划分20a.5 建立小流域拓扑关系26a.6 小流域属性表27a.7 小流域划分成果27前言i1范围12规范性引用标准13术语和定义14基本规定及技术流程34.1 基本规定34.2 技术流程45基础数据及数据库要求55.1 基础数据55.2 参考系与比例尺655.3 数据预处理要求65.4 数据库要求66划分方法66.1 确定作业单元66.2 提取微流域和沟道信息766.3 小流域边界确定76.4 建立拓扑关系96.5 面积平差96.56 属性赋值1096.67 划分方法11107小流域命名及编码11107.1 命名规则11107.2 编码规则118成果及质量控制13128.1 成果13128.2 质量控制1312标准用词说明1413附录a（资料性附录） 北京市山区小流域划分14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/t 1.12009）的要求进行编制本标准。本标准共8章16节64条，1个资料性附录，主要技术内容包括：范围规范性引用标准术语基本规定及技术流程基础数据及数据库要求划分方法小流域命名及编码成果及质量控制本标准批准部门：中华人民共和国水利部本标准由主持机构：水利部水土保持司提出。本标准解释单位：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。本标准技术审查会议技术负责人：本标准体例格式审查复读人：1 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 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/t 15968 遥感影像平面图制作规范gb/t 17941.1 数字测绘成果质量要求gb/t 17278 数字地形图产品基本要求gb/t 18316 数字测绘成果质量检查与验收gb/t 2260 中华人民共和国行政区划代码sl 73.6 水利水电工程制图标准：水土保持图sl 249 中国河流名称代码sl 420 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 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3.1）。图3.1 流域、小流域、微流域示意图3.2 小流域 small watershed指面积一般不超过50km的集水单元。（如图3.1）。3.3 微流域 micro watershed 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3.1）。3.4 小流域亚单元 subunits watershed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 main channel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 topology of basin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 topology of water system for terrain space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 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：4.1.1 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。4.1.2 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。4.1.3 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4.1.32所示。图4.1.32 最小自然集水单元-微流域示意图4.1.4 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4.1.43所示。图4.1.43 小流域被县界分割成小流域亚单元示意图4.1.5 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。4.1.6 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。4.1.7 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。4.1.8 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。4.1.9 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4.24所示。基础数据准备空间数据库构建微流域提取沟道提取微流域分水线提取建立沟道、微流域拓扑关系小流域划分小流域命名归并微流域，标定小流域边界小流域拓扑关系建立叠加县界划分小流域亚单元小流域亚单元小流域编码小流域属性添加现场勘验边界成果入库及输出图4.24 小流域划分作业流程图5 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/t 17278、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。5.1.6 其他数据。5.2 参考坐标系与比例尺5.2.1 坐标系所有空间数据宜采用gb 22021中规定的国家大地坐标系（china geodetic coordinate system）。5.2.2 比例尺小流域划分使用的空间数据比例尺为110000或更大，最小不小于150000。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：5.3.1a） 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。5.3.2 b）数据处理方法和质量应符合gb/t 17278、gbt 17941.1、gb/t 15968的规定。5.3.3 c）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。5.3.4 d）各专题图层应无缝拼接。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。c）元数据库应符合sl 420要求。6 6 划分方法6.1 确定作业单元6.1.1 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。6.1.2 按照作业单元依次提取微流域和沟道，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。：1 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6.3.2-15所示。图 6.3.2-15 面积大于50平方公里狭长小流域示意图2 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6.3.2-26所示。图 6.3.2-26 多沟并流归并小流域示意图3 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6.3.2-37所示。图 6.3.2-37 区间型小流域示意图4 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。5 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）6 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6.4.1 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。6.4.2 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。6.56 属性赋值6.56.1 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6.5.11。表6.5.11 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char20非空必填2小流域名称char30非空必填3面积float20必填km24平均海拔float0非空选填m5平均坡度float00选填6沟壑密度float00选填km/km26.56.2 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。6.56.3 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。6.56.4 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6.5.42。表6.5.42 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float10选填m2沟道比降float20选填%6.56.5 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。6.67 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 7 小流域命名及编码7.1 小流域命名规则小流域划分的命名应符合以下规则：7.1.1 a）小流域名称在县级行政区内具有唯一性。7.1.2 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。7.1.3 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。7.1.4 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 小流域编码规则7.2.1 编码规则7.2.1 小流域的编码应遵循符合以下原则。：1 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。2 b）唯一性。在县域范围内，小流域与其代码一一对应，无重复。3 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 小流域编码按下列要求进行。1 小流域编码由全国河流编码、县域内小流域数字码和县级行政编码构成。代编码采用16位定长的数字和英文大写字母（i、o、z舍弃）和数字的混合编制码，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 7.2.2-18。格式如下：btffss ddd e xxxxxx 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7.2.2-18 小流域划分编码结构图btffssdddexxxxxx7.2.3 代码格式说明7.2.3.11） 小流域所在河流代码第1-至第6位btffss为小流域所在河流代码，引用sl 249，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。7.2.3.22） 县级行政区内小流域编码码第7-至9位ddd为3位数字，代表小流域所属某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。7.2.3.3 3）亚单元标识码 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，小流域被县界分割成多个亚单元时取值为1。7.2.3.44） 县级行政区划代码第11至第-16位xxxxxx：代表县级行政区划代码,引自gb/t 2260。7.2.34 编码方式顺序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 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a) 小流域划分成果质量检查应符合以下要求：b) 小流域划分成果的空间数据质量应遵从gbt 17941.1和 gbt 18316的质量要求。c) 小流域成果图绘制应符合sl 73.6要求。小流域划分成果应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%。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：1） a）小流域边界与沟道出水口位置准确；2b） 拓扑关系正确；3c） 小流域形态特征完整，无残缺、无重叠；4d） 小流域和沟道的各项属性正确无误。8.2.3 e）对有异议的小流域划分成果采用现场勘验的方法进行质量检查。8.2.4 小流域划分成果的空间数据质量应遵从gbt 17941.1和 gbt 18316的质量要求。8.2.5 3 成果图绘制成果图绘制应符合sl 73.6要求。标准用词说明标准用词在特殊情况下的等效表述要求严格程度应有必要、要求、要、只有才允许要求不应不允许、不许可、不要宜推荐、建议推荐不宜不推荐、不建议可允许、许可、准许允许不必不需要、不要求附 录 a（资料性附录）北京市山区小流域划分a.1 软件工具a.1.1 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。a.1.2 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1:10000 dem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1 数据检查11） 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.2.2-1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. 2.2-1 矢量数据检查结果显示效果图2a.2.2.2 2）dem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.2.2-2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.2.2-2 航片和dem检查结果显示效果图a.2.2.23 2 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.2.2.34 3 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 创建空间数据库及小流域划分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：构建空间数据库及数据入库，建立小流域划分协同作业平台。11a） 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.2.3-1所示。22b） 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。33c） 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.2.3-24所示。图a.2.3-13 遥感、dem数据拼接示意图图a.2.3-24 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.3.15所示。图a.3.15 作业单元选定显示效果图a.3.2 设定微流域面积阈值，提取微流域和沟道。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.3.26所示。（本实例阈值确定为北京市特殊要求）图a.3.26 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.3.37所示。图a.3.37 对不连续沟道进行修正示意图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.3.4-18、和a.3.4-29、a.10所示。图a.8 沟道分级示意图图a.3.4-19 沟道拓扑关系示意图图a.3.4-210 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 小流域边界确定。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.14.1所示。图a.4.11 按照汇水关系将微流域归并为小流域示意图a.4.2 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。1 a.4.2.1 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.4.2-112所示。图a.4.2-112 完整型小流域示意图a.4.2.2 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.4.2-213所示。图a.4.2-213 区间型小流域示意图a.4.2.3 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.14.2-3所示。图a.4.2-314 坡面型小流域示意图a.4.2.4 a.4.3 小流域划分过程中几种特殊情况的处理方式：。小流域划分过程中遇到特殊情况应遵循以下基本规定：1 1a）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。2 2b）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.4.3-115所示。图a.4.3-115 重要水库单独划分小流域示意图3 3c）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.4.3-216所示。图a.4.3-216 包含小型水库的小流域示意图4 4d）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.4.3-317所示。图a.4.3-317