渭河流域管理系統建設中GIS地圖制作

王 蕾

（西安迪飛科技有限責任公司 陜西 西安 710018）

1 概述

渭河是黃河的最大支流，流經陜、甘、寧三省區，干流中下游河道總長388km，流域總面積為13.5萬km2。其中陜西境內流域面積為6.71萬km2，占總面積的50%。隨著沿河社會經濟的快速發展，渭河流域管理方面存在新的問題，主要表現在以下三個方面：流域與區域管理的矛盾突出，適應渭河實際的良性管理體制有待建立和落實；流域內行業管理難以協調，渭河水效能的發揮和水生態環境的保護不盡如人意；中游基礎數據缺乏，難以滿足渭河流域統一管理的迫切要求。

要實現從傳統水利向現代水利、可持續發展水利的轉變，注重人與自然的和諧相處，走可持續發展的道路，面對治渭工作涉及面廣、業務復雜和陜西省江河管理局工作體制的特點，必須通過基于GIS的渭河流域管理信息系統建設，運用多種技術，實現規范管理和信息共享等要求。因此，繼續加強渭河綜合治理非工程措施建設，研發基于GIS的渭河流域管理信息系統是實現渭河治理開發與管理現代化的關鍵措施，是十分必要和迫切的。

2 GIS地圖制作的必要性

基于GIS的渭河流域管理信息系統是根據渭河防洪工程、水行政管理、水文水資源管理等業務的需求，采用先進的現代水利技術，以現代化的管理觀念和工作方式，提高水行政、防汛、水文水資源等數據的綜合處理能力，增強決策的快速反應能力。

系統建立在計算機網絡環境下，采用B/S模式。以信息資源建設與共享為核心，有效整合渭河流域現有及未來的各種信息與數據資源，理清各部門業務之間的數據管理。通過整體規劃，明確基礎數據來源，解決數據共享問題，保證數據的完整性、唯一性、有序性和共享性。

該系統的整體建設內容可以分為電子地圖制作、數據庫建設和系統功能開發三部分。其中，電子地圖制作主要以現有的陜西省江河水庫管理局2011年航測成圖的1：5000陜西省渭河干流CAD電子圖為基礎，采用ARCGIS實現CAD底圖轉化GIS數據入庫，同時，依靠外業測量等方式獲取一些新的基礎數據和信息資源并標繪上圖入庫。在系統功能開發過程中，利用GEOSEVER實現入庫GIS數據的地圖發布，滿足用戶對系統地圖的相關操作。因此，電子地圖制作成為基于GIS的渭河流域管理信息系統建設必不可少的基礎工作。

3 GIS地圖制作過程

電子地圖制作主要包括CAD電子底圖入庫及地圖標繪兩部分。

3.1 CAD電子底圖入庫

項目電子底圖以陜西省江河管理局于2011年3月航攝1：5000CAD地圖數據為基礎，依據《“數字渭河”工程標準》，利用ARCGIS實現CAD數據到GIS數據的轉化入庫。1∶5000CAD電子地圖是陜西省江河管理局現有數據中最新、最全面的空間數據，能夠完整的反映陜西渭河干流的地理情況，精度高，顯示的地形地物較細致，以此作為工作底圖，有利于今后地理信息系統的功能擴展。1∶5000CAD電子地圖轉換為GIS數據并入庫的工作流程如圖1。

圖1 CAD數據入庫流程圖

圖2 基于GIS的渭河流域管理信息系統電子地圖

3.2 地圖標繪

（1）利用GIS軟件，按涉河建設項目普查分類，在電子底圖上建立橋梁、穿堤涵閘（管）、輸電線路、采砂場、水面工程、水文水位站、取水口、排污口等不同的圖層。

（2）依據外業實地測量成果，選取電子工作底圖中的相應圖層要素，用標準的圖形符號將具體工程對象標繪到工作底圖上，并添加相應的屬性信息。

（3）以收集整理的各類不低于電子底圖圖面精度的水利工程圖件、防洪工程圖件及其他文字資料等參考數據為依據，選取電子工作底圖中的相應圖層要素，用標準的圖形符號將涉河建設項目具體工程對象標繪到工作底圖上，并添加相應的特征屬性信息。

（4）依據渭河干流涉河建設項目統計情況，對各工程的標繪情況進行復核，對遺漏或位置標繪錯誤的工程對象進行補充和修改，最終形成以文件形式存儲的電子地圖。

（5）在形成的電子地圖上，利用軟件量算橋梁與堤防、橋梁與河流夾角，量至秒，標注至分。

基于GIS的渭河流域管理信息系統電子地圖如圖2。

4 GIS地圖制作技術難點及解決方案

本次系統建設所使用的電子地圖采用2011年航測的1∶5000最新CAD成果圖，該地圖河流范圍是陜西省渭河干流河道寶雞峽水利樞紐至渭河入黃口段，坐標系為西安1980大地坐標系，中央子午線經度為108°、111°帶投影坐標，共計481幅圖。由于基礎數據坐標系的多樣性、轉換數據量大、數據屬性整合復雜等原因，渭河流域管理信息系統的GIS地圖制作過程中存在許多難點，主要集中在CAD數據向GIS數據轉換方面。CAD數據轉換GIS數據，不僅僅是兩種軟件的數據文件轉換，更重要的是兩者數據概念與內容的轉換。具體的概念模型轉換并非本文重點，不再詳述。數據轉換難點主要包括：

（1）初始CAD數據量較大并且未整合匯總，致使數據轉化入庫后要素數量成倍增長，屬性錄入工作量大。由于481幅CAD成果圖并未進行整理匯總，單幅CAD地圖達到40個圖層的數量，利用ARCGIS將其轉化為GIS數據后CAD標注與點、線、面要素分類存貯，因此，地圖制作后期屬性錄入工作量明顯增大。同時，CAD地圖存在圖層錯層、標注文字格式不規范的現象，為CAD地圖匯總和篩選入庫工作帶來了困難。本項目建設過程中采用先在AUTOCAD內按不同精度帶匯總數據，后利用ARCGIS錄入并進行屬性整合，再進行各帶地圖坐標系校正的方式，完成了大量數據的入庫工作，避免了單幅地圖先入庫再匯總帶來的坐標系轉換工作量。

（2）采用ARCGIS進行CAD數據入庫，地形圖各圖層按要素類型合并，標注層提取為單獨要素，數據篩選、劃分及校核工作繁瑣復雜。ARCGIS在導入CAD數據的過程中自動將所有圖層數據按地理要素類型（點、線、面）進行合并處理，GIS地圖制作需根據實際情況完成所有數據的重新分層，方便最終地圖按比例尺分層顯示，這無疑是一項繁瑣而量大的工作。本項目利用ARCGIS完成數據入庫后，考慮項目實際，按照“數字渭河”基礎地理要素分層標準，根據導入GIS數據的CAD圖層編碼屬性，提取同一分層數據并進行了部分圖層合并，形成了共計28個專題圖層，以滿足系統用戶的地圖顯示需求。

（3）初始CAD地圖范圍較大，緊鄰跨帶的地圖坐標系有差異，兩帶間拼接后坐標系的統一工作復雜。本次項目地圖范圍包含中央子午線108°和111°的部分內容，存在地形圖跨帶拼接的問題。經過多次試驗，為避免地圖跨帶銜接處的經緯度出現明顯斷點現象，建設過程中首先在AUTOCAD內按不同精度帶匯總數據，利用ARCGIS分別針對不同精度帶入庫數據進行地圖坐標系轉換，實現數據由西安1980各帶投影系轉換為WGS1984同一坐標系，最后在ARCGIS中完成各帶數據拼接，有效的實現了GIS數據跨帶處的無縫拼接，提高了GIS地圖制作精度。

5 結語

作為渭河流域管理信息系統研發的基礎地理數據，GIS電子地圖制作完成了渭河干流寶雞峽水利樞紐至渭河入黃口段的原始CAD數據轉換GIS數據，并依據外業實地測量成果，進行新增GIS數據標繪，根據《“數字渭河”工程標準》，對照CAD圖層將圖層數據進行分度帶投影、變換、拼接，完善相關屬性，實現了跨帶GIS數據坐標系的同一化處理。實踐表明，該GIS電子地圖將為今后相關地理信息系統提供數據支撐，減小了后續信息入庫的工作量。陜西水利