吳晟榮

（湖南省水利水電勘測設(shè)計規(guī)劃研究總院有限公司，湖南 長沙 410007）

1 灌區(qū)簡介

歐陽海灌區(qū)位于湖南省湘江的主要支流舂陵水和耒水的中下游沿河兩岸，屬衡邵丘陵干旱走廊區(qū)一部分，灌溉范圍涉及耒陽、常寧、衡南、珠暉4 個縣（市區(qū)）的72.74 萬畝農(nóng)田，有效灌溉面積為57.26 萬畝，是一座以防洪灌溉為主、結(jié)合發(fā)電、綜合利用的大（Ⅱ）型水利樞紐工程。灌區(qū)由水庫樞紐和渠道工程組成，骨干水源為歐陽海水庫，控制流域面積為5 409 km2，總庫容為4.24 億m3，正常庫容為2.45 億m3。大壩為國內(nèi)首創(chuàng)的混凝土雙曲薄拱壩，基礎(chǔ)水源有中小型水庫374 座、塘堰河壩4.8 萬處；渠道工程包括右總干、東支干、西支干、左干渠及附屬支渠，干渠上有渡槽51 處，隧洞34 處，倒虹吸3 處，暗涵10 處；有節(jié)制閘28 座，泄洪閘29 座，小型附屬建筑935 處。

2022 年2 月21 日，水利部印發(fā)《水利部關(guān)于開展數(shù)字孿生流域建設(shè)先行先試工作的通知》，正式啟動數(shù)字孿生流域先行先試工作，歐陽海灌區(qū)水利工程成功入選，標志著灌區(qū)的智慧水利工作正逐步推進。

2 目標和任務(wù)

為落實智慧水利部署要求，進一步推進灌區(qū)現(xiàn)代化、信息化、數(shù)字化建設(shè)，提升大中型灌區(qū)建設(shè)和管理能力，完善“全國水利一張圖”農(nóng)村水利業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，水利部開展全國灌區(qū)一張圖建設(shè)工作。此外，讓灌區(qū)全面掌握區(qū)域內(nèi)水利數(shù)據(jù)，為推進灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工作、加快數(shù)字孿生流域建設(shè)、強化灌區(qū)信息化建設(shè)、促進現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展提供基礎(chǔ)信息保障。

本次灌區(qū)一張圖工作主要對灌區(qū)外邊界、灌溉面積內(nèi)邊界、灌區(qū)骨干灌溉系統(tǒng)[輸水渠（溝）系、管道、灌排結(jié)合、排水溝系等]，渠首工程、渠系建筑物（水閘、泵站等）、大壩、管理站所、量水設(shè)施等進行測量、登記與繪制，數(shù)據(jù)庫要素詳見圖1，歐陽海灌區(qū)的現(xiàn)狀工程要素用填充灰色表示。

圖1 灌區(qū)一張圖數(shù)據(jù)庫要素

3 技術(shù)路線

3.1 外業(yè)調(diào)查

技術(shù)人員收集整理資料，現(xiàn)場勘測繪制渠（溝）系、建筑物等，并根據(jù)水利部下發(fā)模板的屬性字段錄入渠（溝）系、建筑物等的屬性內(nèi)容，形成矢量數(shù)據(jù)成果，采用坐標系為CGCS2000，高斯投影，高程系統(tǒng)為1985 國家高程基準。其中繪圖注意事項：

1）繪圖時，打開捕捉功能，此功能可以在繪制要素的過程中自動捕捉要素的節(jié)點，同時消除節(jié)點之間的重疊或縫隙。

2）繪制渠道和溝道時，必須按照水流方向繪制。

3）為要素添加標注時，如果標注中含有括號，則括號都要用中文輸入法的括號，即:“（）”。

4）同一灌區(qū)中，渠道名稱不可重復。如出現(xiàn)重名時，有上級渠道的在渠道名稱前加上級渠道名稱，無上級渠道（如總干渠重名）的則填寫引水水源工程名稱。

3.2 內(nèi)業(yè)處理

1）數(shù)據(jù)整理。將外業(yè)測繪提交的矢量成果在ArcGIS 軟件中進行整理，分層導入，灌區(qū)一張圖導入所有的渠（溝）系、建筑物等，灌區(qū)2021 年度批復任務(wù)完工圖只放入2021 年度批復任務(wù)完工的渠（溝）系、建筑物等工程。

根據(jù)水利部統(tǒng)一下發(fā)的成果模板，歐陽海灌區(qū)成果包括兩個gdb，一個是灌區(qū)一張圖（工程現(xiàn)狀圖），一個是灌區(qū)2021 年度批復任務(wù)完工圖。

成果gdb 命名格式如下：

湖南省-大型灌區(qū)-歐陽海灌區(qū)-灌區(qū)一張圖.gdb；

湖南省-大型灌區(qū)-歐陽海灌區(qū)-2021 年度批復任務(wù)完工圖.gdb。

灌區(qū)一張圖gdb 成果庫的圖層結(jié)構(gòu)見圖1；灌區(qū)2021 年度批復任務(wù)完工圖gdb 成果庫的分層比灌區(qū)一張圖少了堤防、水系、界限3 個圖層組。

2）數(shù)據(jù)檢查。屬性完整性檢查：必填字段是否已填，字段內(nèi)容是否符合要求，如面積的單位、量水設(shè)施的類別是否填寫正確等?？臻g拓撲檢查：坐標系是否正確；外邊界需包含所有水利工程要素（除水源、管理所、大壩外）是不是閉合線且能直接構(gòu)面；內(nèi)邊界是否有自相交或重疊現(xiàn)象；上下級渠（溝）系是否有效連接；點狀建筑物是否全部捕捉到渠線上。

3.3 灌區(qū)一張圖輸出

gdb 數(shù)據(jù)庫成果處理好之后，參考水利部統(tǒng)一下發(fā)的制圖樣式，調(diào)整符號和字體大小等，導出圖片格式的灌區(qū)一張圖。綜合考慮圖面的美觀效果還疊加了行政區(qū)界線、行政區(qū)駐地、水系等其他基礎(chǔ)地理要素，因圖幅較大，本文中不予放置。

4 工作難點

1）灌區(qū)內(nèi)邊界灌溉面積對應(yīng)的圖形數(shù)據(jù)制作難。灌區(qū)內(nèi)邊界的矢量數(shù)據(jù)沒有數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，也沒有明確的數(shù)據(jù)制作方案。

筆者根據(jù)灌區(qū)內(nèi)邊界的定義，在ArcGIS 軟件中，將渠系分成若干段，參照各個渠段的設(shè)計高程平均值，結(jié)合DEM 圈出各個渠段能灌溉到的范圍，再將各渠段的范圍拼合為一個整體，用這個整體范圍與三調(diào)的地類圖斑作相交，提取這個整體范圍內(nèi)三調(diào)圖斑中的水田、水澆地、林地、園地圖層，再與渠系的空間位置作對照進行調(diào)整，盡量保留成片的圖斑，去除碎圖斑。面轉(zhuǎn)線后，形成最終的灌區(qū)內(nèi)邊界矢量數(shù)據(jù)。如果時間允許，最好是進行實地踏勘并標繪。

2）存在較多點狀建筑物未捕捉到渠（溝）線上。外業(yè)調(diào)繪時，技術(shù)人員在進行建筑物標繪時沒有精準捕捉到渠（溝）線，存在不少建筑物有些許偏移的情況。內(nèi)業(yè)修改時單個點去挪動費時費力，效率低下。

在ArcGIS 中，將渠（溝）系線狀要素合并為一個圖層，對各點狀建筑物層分別和合并后的渠（溝）系線狀要素做近鄰分析，分析的結(jié)果會在各點狀建筑物的屬性表中增加兩個字段，分別是NEAR_X 和NEAR_Y，這個坐標值代表的點就是點狀建筑物在線狀要素上最近的點，是我們挪點的最佳方案。將各點狀建筑物的屬性導出為Excel 表格，利用ArcGIS 中的添加X、Y 數(shù)據(jù)導入，得到的就是全部捕捉到渠（溝）線上的建筑物點了。

3）灌區(qū)一張圖要素較單一，出圖效果不理想。歐陽海灌區(qū)的主要要素為渠（溝）系及渠（溝）系上的建筑物，圖面比較單一，除行政駐地、行政界限、水系等基礎(chǔ)地理要素外，還疊加了灰色的地形渲染效果。出圖采用國家制圖標準的A2 紙張大小，既不會顯得圖紙空白區(qū)域太多不美觀，也能盡量展示所有建筑物?？紤]建筑物互相壓蓋的問題，目前出圖方案未顯示橋梁、內(nèi)邊界等要素，水閘、涵洞等建筑物過于密集的地方選擇隱藏了個別建筑物，建筑物名稱全部轉(zhuǎn)為注記，重新放置，盡量做到不壓蓋，這樣導出的灌區(qū)一張圖的圖面較為整潔、美觀。

5 結(jié) 論

歐陽海灌區(qū)電子一張圖繪制完成了灌區(qū)基礎(chǔ)信息采集工作，實現(xiàn)了渠（溝）系、建筑物等工程要素的電子化，基于此可以構(gòu)建灌區(qū)一張圖信息化管理等平臺，搭建灌區(qū)電子沙盤等展示模塊，為歐陽海灌區(qū)的數(shù)字孿生流域建設(shè)及后續(xù)的灌區(qū)信息化、智慧化建設(shè)提供了完整的基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)。