王 蕾

（西安迪飛科技有限責(zé)任公司 陜西 西安 710018）

1 概述

渭河是黃河的最大支流，流經(jīng)陜、甘、寧三省區(qū)，干流中下游河道總長(zhǎng)388km，流域總面積為13.5萬km2。其中陜西境內(nèi)流域面積為6.71萬km2，占總面積的50%。隨著沿河社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，渭河流域管理方面存在新的問題，主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：流域與區(qū)域管理的矛盾突出，適應(yīng)渭河實(shí)際的良性管理體制有待建立和落實(shí)；流域內(nèi)行業(yè)管理難以協(xié)調(diào)，渭河水效能的發(fā)揮和水生態(tài)環(huán)境的保護(hù)不盡如人意；中游基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺乏，難以滿足渭河流域統(tǒng)一管理的迫切要求。

要實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代水利、可持續(xù)發(fā)展水利的轉(zhuǎn)變，注重人與自然的和諧相處，走可持續(xù)發(fā)展的道路，面對(duì)治渭工作涉及面廣、業(yè)務(wù)復(fù)雜和陜西省江河管理局工作體制的特點(diǎn)，必須通過基于GIS的渭河流域管理信息系統(tǒng)建設(shè)，運(yùn)用多種技術(shù)，實(shí)現(xiàn)規(guī)范管理和信息共享等要求。因此，繼續(xù)加強(qiáng)渭河綜合治理非工程措施建設(shè)，研發(fā)基于GIS的渭河流域管理信息系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)渭河治理開發(fā)與管理現(xiàn)代化的關(guān)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(tǒng)是根據(jù)渭河防洪工程、水行政管理、水文水資源管理等業(yè)務(wù)的需求，采用先進(jìn)的現(xiàn)代水利技術(shù)，以現(xiàn)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(shù)據(jù)的綜合處理能力，增強(qiáng)決策的快速反應(yīng)能力。

系統(tǒng)建立在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，采用B/S模式。以信息資源建設(shè)與共享為核心，有效整合渭河流域現(xiàn)有及未來的各種信息與數(shù)據(jù)資源，理清各部門業(yè)務(wù)之間的數(shù)據(jù)管理。通過整體規(guī)劃，明確基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源，解決數(shù)據(jù)共享問題，保證數(shù)據(jù)的完整性、唯一性、有序性和共享性。

該系統(tǒng)的整體建設(shè)內(nèi)容可以分為電子地圖制作、數(shù)據(jù)庫建設(shè)和系統(tǒng)功能開發(fā)三部分。其中，電子地圖制作主要以現(xiàn)有的陜西省江河水庫管理局2011年航測(cè)成圖的1：5000陜西省渭河干流CAD電子圖為基礎(chǔ)，采用ARCGIS實(shí)現(xiàn)CAD底圖轉(zhuǎn)化GIS數(shù)據(jù)入庫，同時(shí)，依靠外業(yè)測(cè)量等方式獲取一些新的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和信息資源并標(biāo)繪上圖入庫。在系統(tǒng)功能開發(fā)過程中，利用GEOSEVER實(shí)現(xiàn)入庫GIS數(shù)據(jù)的地圖發(fā)布，滿足用戶對(duì)系統(tǒng)地圖的相關(guān)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(tǒng)建設(shè)必不可少的基礎(chǔ)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(biāo)繪兩部分。

3.1 CAD電子底圖入庫

項(xiàng)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(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，依據(jù)《“數(shù)字渭河”工程標(biāo)準(zhǔn)》，利用ARCGIS實(shí)現(xiàn)CAD數(shù)據(jù)到GIS數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化入庫。1∶5000CAD電子地圖是陜西省江河管理局現(xiàn)有數(shù)據(jù)中最新、最全面的空間數(shù)據(jù)，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(xì)致，以此作為工作底圖，有利于今后地理信息系統(tǒng)的功能擴(kuò)展。1∶5000CAD電子地圖轉(zhuǎn)換為GIS數(shù)據(jù)并入庫的工作流程如圖1。

圖1 CAD數(shù)據(jù)入庫流程圖

圖2 基于GIS的渭河流域管理信息系統(tǒng)電子地圖

3.2 地圖標(biāo)繪

（1）利用GIS軟件，按涉河建設(shè)項(xiàng)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(chǎng)、水面工程、水文水位站、取水口、排污口等不同的圖層。

（2）依據(jù)外業(yè)實(shí)地測(cè)量成果，選取電子工作底圖中的相應(yīng)圖層要素，用標(biāo)準(zhǔn)的圖形符號(hào)將具體工程對(duì)象標(biāo)繪到工作底圖上，并添加相應(yīng)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(shù)據(jù)為依據(jù)，選取電子工作底圖中的相應(yīng)圖層要素，用標(biāo)準(zhǔn)的圖形符號(hào)將涉河建設(shè)項(xiàng)目具體工程對(duì)象標(biāo)繪到工作底圖上，并添加相應(yīng)的特征屬性信息。

（4）依據(jù)渭河干流涉河建設(shè)項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)情況，對(duì)各工程的標(biāo)繪情況進(jìn)行復(fù)核，對(duì)遺漏或位置標(biāo)繪錯(cuò)誤的工程對(duì)象進(jìn)行補(bǔ)充和修改，最終形成以文件形式存儲(chǔ)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(biāo)注至分。

基于GIS的渭河流域管理信息系統(tǒng)電子地圖如圖2。

4 GIS地圖制作技術(shù)難點(diǎn)及解決方案

本次系統(tǒng)建設(shè)所使用的電子地圖采用2011年航測(cè)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(biāo)系為西安1980大地坐標(biāo)系，中央子午線經(jīng)度為108°、111°帶投影坐標(biāo)，共計(jì)481幅圖。由于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)坐標(biāo)系的多樣性、轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)屬性整合復(fù)雜等原因，渭河流域管理信息系統(tǒng)的GIS地圖制作過程中存在許多難點(diǎn)，主要集中在CAD數(shù)據(jù)向GIS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方面。CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換GIS數(shù)據(jù)，不僅僅是兩種軟件的數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換，更重要的是兩者數(shù)據(jù)概念與內(nèi)容的轉(zhuǎn)換。具體的概念模型轉(zhuǎn)換并非本文重點(diǎn)，不再詳述。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換難點(diǎn)主要包括：

（1）初始CAD數(shù)據(jù)量較大并且未整合匯總，致使數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化入庫后要素?cái)?shù)量成倍增長(zhǎng)，屬性錄入工作量大。由于481幅CAD成果圖并未進(jìn)行整理匯總，單幅CAD地圖達(dá)到40個(gè)圖層的數(shù)量，利用ARCGIS將其轉(zhuǎn)化為GIS數(shù)據(jù)后CAD標(biāo)注與點(diǎn)、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(shí)，CAD地圖存在圖層錯(cuò)層、標(biāo)注文字格式不規(guī)范的現(xiàn)象，為CAD地圖匯總和篩選入庫工作帶來了困難。本項(xiàng)目建設(shè)過程中采用先在AUTOCAD內(nèi)按不同精度帶匯總數(shù)據(jù)，后利用ARCGIS錄入并進(jìn)行屬性整合，再進(jìn)行各帶地圖坐標(biāo)系校正的方式，完成了大量數(shù)據(jù)的入庫工作，避免了單幅地圖先入庫再匯總帶來的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換工作量。

（2）采用ARCGIS進(jìn)行CAD數(shù)據(jù)入庫，地形圖各圖層按要素類型合并，標(biāo)注層提取為單獨(dú)要素，數(shù)據(jù)篩選、劃分及校核工作繁瑣復(fù)雜。ARCGIS在導(dǎo)入CAD數(shù)據(jù)的過程中自動(dòng)將所有圖層數(shù)據(jù)按地理要素類型（點(diǎn)、線、面）進(jìn)行合并處理，GIS地圖制作需根據(jù)實(shí)際情況完成所有數(shù)據(jù)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(xiàng)繁瑣而量大的工作。本項(xiàng)目利用ARCGIS完成數(shù)據(jù)入庫后，考慮項(xiàng)目實(shí)際，按照“數(shù)字渭河”基礎(chǔ)地理要素分層標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)導(dǎo)入GIS數(shù)據(jù)的CAD圖層編碼屬性，提取同一分層數(shù)據(jù)并進(jìn)行了部分圖層合并，形成了共計(jì)28個(gè)專題圖層，以滿足系統(tǒng)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(biāo)系有差異，兩帶間拼接后坐標(biāo)系的統(tǒng)一工作復(fù)雜。本次項(xiàng)目地圖范圍包含中央子午線108°和111°的部分內(nèi)容，存在地形圖跨帶拼接的問題。經(jīng)過多次試驗(yàn)，為避免地圖跨帶銜接處的經(jīng)緯度出現(xiàn)明顯斷點(diǎn)現(xiàn)象，建設(shè)過程中首先在AUTOCAD內(nèi)按不同精度帶匯總數(shù)據(jù)，利用ARCGIS分別針對(duì)不同精度帶入庫數(shù)據(jù)進(jìn)行地圖坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)由西安1980各帶投影系轉(zhuǎn)換為WGS1984同一坐標(biāo)系，最后在ARCGIS中完成各帶數(shù)據(jù)拼接，有效的實(shí)現(xiàn)了GIS數(shù)據(jù)跨帶處的無縫拼接，提高了GIS地圖制作精度。

5 結(jié)語

作為渭河流域管理信息系統(tǒng)研發(fā)的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換GIS數(shù)據(jù)，并依據(jù)外業(yè)實(shí)地測(cè)量成果，進(jìn)行新增GIS數(shù)據(jù)標(biāo)繪，根據(jù)《“數(shù)字渭河”工程標(biāo)準(zhǔn)》，對(duì)照CAD圖層將圖層數(shù)據(jù)進(jìn)行分度帶投影、變換、拼接，完善相關(guān)屬性，實(shí)現(xiàn)了跨帶GIS數(shù)據(jù)坐標(biāo)系的同一化處理。實(shí)踐表明，該GIS電子地圖將為今后相關(guān)地理信息系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐，減小了后續(xù)信息入庫的工作量。陜西水利