渭河流域管理系统建设中GIS地图制作

渭河流域管理系统建设中GIS地图制作

1 概述

渭河是黄河的最大支流，流经陕、甘、宁三省区，干流中下游河道总长388km，流域总面积为13.5万km2。其中陕西境内流域面积为6.71万km2，占总面积的50%。随着沿河社会经济的快速发展，渭河流域管理方面存在新的问题，主要表现在以下三个方面：流域与区域管理的矛盾突出，适应渭河实际的良性管理体制有待建立和落实；流域内行业管理难以协调，渭河水效能的发挥和水生态环境的保护不尽如人意；中游基础数据缺乏，难以满足渭河流域统一管理的迫切要求。

要实现从传统水利向现代水利、可持续发展水利的转变，注重人与自然的和谐相处，走可持续发展的道路，面对治渭工作涉及面广、业务复杂和陕西省江河管理局工作体制的特点，必须通过基于GIS的渭河流域管理信息系统建设，运用多种技术，实现规范管理和信息共享等要求。因此，继续加强渭河综合治理非工程措施建设，研发基于GIS的渭河流域管理信息系统是实现渭河治理开发与管理现代化的关键措施，是十分必要和迫切的。

2 GIS地图制作的必要性

基于GIS的渭河流域管理信息系统是根据渭河防洪工程、水行政管理、水文水资源管理等业务的需求，采用先进的现代水利技术，以现代化的管理观念和工作方式，提高水行政、防汛、水文水资源等数据的综合处理能力，增强决策的快速反应能力。

系统建立在计算机网络环境下，采用B/S模式。以信息资源建设与共享为核心，有效整合渭河流域现有及未来的各种信息与数据资源，理清各部门业务之间的数据管理。通过整体规划，明确基础数据来源，解决数据共享问题，保证数据的完整性、唯一性、有序性和共享性。

该系统的整体建设内容可以分为电子地图制作、数据库建设和系统功能开发三部分。其中，电子地图制作主要以现有的陕西省江河水库管理局2011年航测成图的1：5000陕西省渭河干流CAD电子图为基础，采用ARCGIS实现CAD底图

转化GIS 数据入库，同时，依靠外业测量等方式获取一些新的基础数据和信息资源并标绘上图入库。在系统功能开发过程中，利用GEOSEVER 实现入库GIS 数据的地图发布，满足用户对系统地图的相关操作。因此，电子地图制作成为基于GIS 的渭河流域管理信息系统建设必不可少的基础工作。

3 GIS 地图制作过程

电子地图制作主要包括CAD 电子底图入库及地图标绘两部分。

3.1 CAD 电子底图入库

项目电子底图以陕西省江河管理局于2011年3月航摄1：5000CAD 地图数据为基础，依据《“数字渭河”工程标准》，利用ARCGIS 实现CAD 数据到GIS 数据的转化入库。1:5000CAD 电子地图是陕西省江河管理局现有数据中最新、最全面的空间数据，能够完整的反映陕西渭河干流的地理情况，精度高，显示的地形地物较细致，以此作为工作底图，有利于今后地理信息系统的功能扩展。1:5000CAD 电子地图转换为GIS 数据并入库的工作流程如图1。 2011年航测1：5000陕西省渭河干流CAD 电子图

108度带CAD 电子图拼接

111度带CAD 电子图拼接AUTOCAD 分带拼接

108度带CAD 数据入库ARCGIS 数据导入ARCGIS 数据导入

111度带CAD 数据入库

各经度带GIS 数据属性整合《“数字渭河”工程标准》

108度带GIS 数据坐标转换111度带GIS 数据坐标转换

西安80 108度带投影系

转换WGS1984坐标系西安80 111度带投影系转换WGS1984坐标系

GIS 电子底图数据汇总

外业测量数据入库

图1 CAD数据入库流程图

3.2 地图标绘

1、利用GIS软件，按涉河建设项目普查分类，在电子底图上建立桥梁、穿堤涵闸（管）、输电线路、采砂场、水面工程、水文水位站、取水口、排污口等不同的图层。

2、依据外业实地测量成果，选取电子工作底图中的相应图层要素，用标准的图形符号将具体工程对象标绘到工作底图上，并添加相应的属性信息。

3、以收集整理的各类不低于电子底图图面精度的水利工程图件、防洪工程图件及其他文字资料等参考数据为依据，选取电子工作底图中的相应图层要素，用标准的图形符号将涉河建设项目具体工程对象标绘到工作底图上，并添加相应的特征属性信息。

4、依据渭河干流涉河建设项目统计情况，对各工程的标绘情况进行复核，对遗漏或位置标绘错误的工程对象进行补充和修改，最终形成以文件形式存储的电子地图。

5、在形成的电子地图上，利用软件量算桥梁与堤防、桥梁与河流夹角，量至秒，标注至分。

基于GIS的渭河流域管理信息系统电子地图如图2。

图2 基于GIS的渭河流域管理信息系统电子地图

4 GIS地图制作技术难点及解决方案

本次系统建设所使用的电子地图采用2011年航测的1:5000最新CAD成果图，该地图河流范围是陕西省渭河干流河道宝鸡峡水利枢纽至渭河入黄口段，坐标系为西安1980大地坐标系，中央子午线经度为108度、111度带投影坐标，共计481幅图。由于基础数据坐标系多样性、转换数据量大、数据属性整合复杂等原因，渭河流域管理信息系统的GIS地图制作过程中存在许多难点，主要集中在CAD数据向GIS数据转换方面。CAD数据转换GIS数据，不仅仅是两种软件的数据文件转换，更重要的是两者数据概念与内容的转换。具体的概念模型转换并非本文重点，不再详述。数据转换难点主要包括：

1、初始CAD数据量较大并且未整合汇总，致使数据转化入库后要素数量成倍增长，属性录入工作量大。由于481幅CAD成果图并未进行整理汇总，单幅CAD地图达到40个图层的数量，利用ARCGIS将其转化为GIS数据后CAD标注与点、线、面要素分类存贮，因此，地图制作后期属性录入工作量明显增大。同时，CAD地图存在图层错层、标注文字格式不规范的现象，为CAD地图汇总和筛选入库工作带来了困难。本项目建设过程中采用先在AUTOCAD内按不同精度带汇总数据、后利用ARCGIS录入并进行属性整合、再进行各带地图坐标系校正的方式，完成了大量数据的入库工作，避免了单幅地图先入库再汇总带来的坐标系转换工作量。

2、采用ARCGIS进行CAD数据入库，地形图各图层按要素类型合并，标注层提取为单独要素，数据筛选、划分及校核工作繁琐复杂。ARCGIS在导入CAD数据的过程中自动将所有图层数据按地理要素类型（点、线、面）进行合并处理，GIS地图制作需根据实际情况完成所有数据的重新分层，方便最终地图按比例尺分层显示，这无疑是一项繁琐而量大的工作。本项目利用ARCGIS完成数据入库后，考虑项目实际，按照“数字渭河”基础地理要素分层标准，根据导入GIS 数据的CAD图层编码属性，提取同一分层数据并进行了部分图层合并，形成了共计28个专题图层，以满足系统用户的地图显示需求。

3、初始CAD地图范围较大，紧邻跨带的地图坐标系有差异，两带间拼接后坐标系的统一工作复杂。本次项目地图范围包含中央子午线108度和111度的部分内容，存在地形图跨带拼接的问题。经过多次试验，为避免地图跨带衔接处的经纬度出现明显断点现象，建设过程中首先在AUTOCAD内按不同精度带汇总数