ArcGIS在河湖管理范圍劃界工作中的應用

張林 李國強

摘? 要：為進一步提升我國河湖的管理和范圍的劃定工作效率，依托ArcGIS地圖軟件的強大高效的實時地圖和數據處理分析功能，根據我國河湖的管理和范圍的劃分等工作中不同發(fā)展階段下的實際工作的需要，進行了ArcGIS的應用研究，為我國河湖的劃界和相關的工作的發(fā)展研究提供借鑒。

關鍵詞：ArcGIS;河湖;管理范圍;劃界

搞好江河監(jiān)督管理及保護，有利于防汛排旱、保護自然環(huán)境、完善水環(huán)境保護、自然資源生態(tài)建設恢復、實現(xiàn)社區(qū)經濟可持續(xù)發(fā)展有著重大意義。開展水利工程管理與保護范圍劃定，是我國水法、防洪法、河道管理條例、水庫大壩安全管理條例等法律法規(guī)的明確規(guī)定，是依法對水利工程開展安全監(jiān)督，保障工程運行安全和效益發(fā)揮的重要基礎，也是后續(xù)水利基礎設施空間布局規(guī)劃前期工作的主要內容?？山鉀Q河湖管理及保護區(qū)域界線不清、涉河土地資源產權不明確、沿河無序開發(fā)建設及生產經營等問題，也使工程安全得到保障，使河湖的經濟及環(huán)保效果得到了充分的發(fā)揮。在劃界工作，ArcGIS軟件平臺顯示了其巨大的地域信息管理、數據及平面展示能力，相較于傳統(tǒng)劃界工作模式，ArcGIS的應用極大的進一步提高了效率，改善結果品質，成為河湖劃定工作得力的工作助手。

在河湖劃界中的工作中，常常應用ArcGIS 系統(tǒng)進行劃界，主要應用于制作洪水風險圖和水利專題地圖，提取洪水影響范圍、監(jiān)測水環(huán)境數據并對其進行分析、雨水污染分析、城市暴雨分析等重要的信息展示與管理等方面。本研究將其應用于河湖劃界的各個工作階段。

1.劃界準備階段的應用

在項目的前期準備階段，可通過 GIS 軟件，導入河流及行政區(qū)界數據，對河流的長度、路徑及其流域面積進行統(tǒng)計，從而確定工作難度及工作量，預估工作，為項目報價及工作策劃提供依據。對于一些偏遠的小型河流或排干，網絡地圖上搜索不到具體位置， ArcGIS 可以將水利普查 SHP 圖層轉換為 KML 格式數據，結合奧維地圖或谷歌地圖，來確定其具體位置，便于定位河流位置。

2. 管理范圍界線確定中的應用

2.1地圖購置及拼接

項目中標后，至測繪部門申請或購置工作區(qū)域基礎底圖數據，地圖比例尺按照相關要求結合實際情況選擇，坐標系統(tǒng)一采用國家2000坐標系，高程采用1985高程?；A地圖為全要素 DLG 線劃圖及數字正射影像圖。測繪部門提供地圖均為標準分幅地圖，河湖劃界工作涉及范圍較大，根據河流大小基礎圖幅數量可為數幅至數百幅。為了工作方便，需進行地圖拼接及裁剪。ArcCatalog 是 ArcGIS 軟件平臺應用程序之一，是地理數據的資源管理器，可以用來進行適量及柵格數據的一體化存儲，幫助用戶組織和管理文件夾。應用 Catalog 將相同名稱不同圖幅位置的多個分幅數據圖層合并拼接成一個圖層，同時為了數據的美觀及實用，可按照行政區(qū)劃或者河流寬度將地圖裁剪成沿河帶狀地圖?；A底圖數據可根據需要選取，通常包括河流、道路、橋梁、閘壩、堤防、水文站、房屋、地名注記、行政區(qū)界、等高線及植被等，數據類型有點狀、線狀及面狀等。

2.2 外業(yè)測量成果處理

開展劃界工作，首先需要測量其它水利工程的局部地形，來獲取如控制點坐標位置、高程等重要信息。通常以 Excel 表格形式呈現(xiàn)測量成果，表結構包括 X、Y 坐標、高程以及位置描述等內容。

應用 ArcGIS 添加數據功能，將測量的 Excel 散點數據導入到基礎底圖中，為劃界提供數據參考。具體實現(xiàn)方式可以分為以下步驟：添加 X、Y 數據，選定存儲數據的 Excel 表，并指定 X、Y、Z 坐標字段，選擇與基礎底圖相同的坐標系，可將外業(yè)測量的散點數據信息導入 ArcGIS 地圖中。同時可以應用"要素轉線"工具，將需要連成線的散點數據連成線。

2.3管理范圍界線劃定

有堤防河道的管理范圍為兩岸堤防之間的水域、沙洲、行洪區(qū)，兩岸堤防及護堤地。護堤地的寬度可參照歷史劃界成果或者按照河湖管理范圍劃定相關要求確定，堤防級別不同，管理范圍取值不同，一般取值為5～50 m不等。河道管理范圍劃定以堤防背水側堤腳線為基準，向外延相應的護堤地寬度。應用 ArcGIS 軟件，可以采用多種方法實現(xiàn)堤腳線按一定距離外延。一種是應用創(chuàng)建要素中的追蹤功能，可按距離追蹤，實現(xiàn)堤腳線外延。第二種是應用緩沖區(qū)功能，打開編輯器，選定線要素，應用緩沖區(qū)工作，設計緩沖距離，對得到的緩沖區(qū)進行編輯可得到堤腳線外延線。第三種是平行復制功能，選擇要素，輸入要外延的距離及方向即可。有些河段現(xiàn)狀無堤防，但有相關規(guī)劃設計，可將規(guī)劃堤線作為參考線。目前河道規(guī)劃設計多采用 Auto CAD 軟件制圖，其成果為.dxf 或.dwg 格式，ArcGIS 軟件可將 CAD 文件轉換成 SHP 文件。在已知數據坐標系的前提下，將.dxf 或.dwg 格式的 CAD 文件添加至 Arc MAP 中，導出與工作底圖相一致的坐標系，實現(xiàn)按規(guī)劃設計堤線劃界。無堤防河段管理線按工程設計水平與兩岸地面高度交線確定。將高度散點數據及等高線輸入Arc MAP，表示高程值注記，可便于直接的對比出河道斷面設計水位與兩岸地勢的交線，從而確定無堤段范圍線。

2.4河湖管理范圍圖繪制

河湖管理范圍劃界成果圖圖面內容主要包括：行政區(qū)劃邊界線;道路、地名等基礎地理要素;河湖和水利工程信息;河湖和水利工程管理范圍邊界線;界樁點位;河湖管理范圍內土地利用狀況等?；?ArcGIS 基礎地圖處理功能，方便快捷地設置各類要素顏色、線型、線寬、注記等，可根據需要標準化分幅出圖。

2.5劃界成果數據庫

數據庫建庫對象包括河流、控制點、管理范圍線、保護范圍線、輔助線（堤腳線等）、界樁、標示牌、水利工程等內容對應完成屬性信息。應用 ArcGIS 建立各類要素屬性信息包括名稱、編碼、長度、坐標等字段屬性。河湖劃界成果應與河長制平臺等相關系統(tǒng)互通互聯(lián)，相互兼容，目前河長制平臺建設普遍基于 ArcGIS 平臺開發(fā)，劃界成果數據庫建設應與其相匹配。

3.結語

ArcGIS 軟件已經被廣泛應用于河湖管理范圍劃界中作中，尤其我部門承擔的西藏昌都市及其卡若區(qū)、洛隆縣和邊壩縣河湖管理范圍劃界項目，普遍應用于該四個項目的不同階段，包括前期的劃界準備階段、地圖拼接與處理、測量成果處理、管理范圍劃定、河湖管理范圍圖繪制以及成果數據庫的建立等。若配合其它軟件如 Google Earth、Auto CAD、奧維互動地圖等，效果更好，劃界更精確，劃界工作可以更高效地開展。

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