歐陽海灌區電子一張圖繪制

吳晟榮

（湖南省水利水電勘測設計規劃研究總院有限公司，湖南 長沙 410007）

1 灌區簡介

歐陽海灌區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一部分，灌溉范圍涉及耒陽、常寧、衡南、珠暉4 個縣（市區）的72.74 萬畝農田，有效灌溉面積為57.26 萬畝，是一座以防洪灌溉為主、結合發電、綜合利用的大（Ⅱ）型水利樞紐工程。灌區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。大壩為國內首創的混凝土雙曲薄拱壩，基礎水源有中小型水庫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《水利部關于開展數字孿生流域建設先行先試工作的通知》，正式啟動數字孿生流域先行先試工作，歐陽海灌區水利工程成功入選，標志著灌區的智慧水利工作正逐步推進。

2 目標和任務

為落實智慧水利部署要求，進一步推進灌區現代化、信息化、數字化建設，提升大中型灌區建設和管理能力，完善“全國水利一張圖”農村水利業務應用系統，水利部開展全國灌區一張圖建設工作。此外，讓灌區全面掌握區域內水利數據，為推進灌區續建配套與節水改造工作、加快數字孿生流域建設、強化灌區信息化建設、促進現代農業發展提供基礎信息保障。

本次灌區一張圖工作主要對灌區外邊界、灌溉面積內邊界、灌區骨干灌溉系統[輸水渠（溝）系、管道、灌排結合、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、量水設施等進行測量、登記與繪制，數據庫要素詳見圖1，歐陽海灌區的現狀工程要素用填充灰色表示。

圖1 灌區一張圖數據庫要素

3 技術路線

3.1 外業調查

技術人員收集整理資料，現場勘測繪制渠（溝）系、建筑物等，并根據水利部下發模板的屬性字段錄入渠（溝）系、建筑物等的屬性內容，形成矢量數據成果，采用坐標系為CGCS2000，高斯投影，高程系統為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點，同時消除節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）同一灌區中，渠道名稱不可重復。如出現重名時，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 內業處理

1）數據整理。將外業測繪提交的矢量成果在ArcGIS 軟件中進行整理，分層導入，灌區一張圖導入所有的渠（溝）系、建筑物等，灌區2021 年度批復任務完工圖只放入2021 年度批復任務完工的渠（溝）系、建筑物等工程。

根據水利部統一下發的成果模板，歐陽海灌區成果包括兩個gdb，一個是灌區一張圖（工程現狀圖），一個是灌區2021 年度批復任務完工圖。

成果gdb 命名格式如下：

湖南省-大型灌區-歐陽海灌區-灌區一張圖.gdb；

湖南省-大型灌區-歐陽海灌區-2021 年度批復任務完工圖.gdb。

灌區一張圖gdb 成果庫的圖層結構見圖1；灌區2021 年度批復任務完工圖gdb 成果庫的分層比灌區一張圖少了堤防、水系、界限3 個圖層組。

2）數據檢查。屬性完整性檢查：必填字段是否已填，字段內容是否符合要求，如面積的單位、量水設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面；內邊界是否有自相交或重疊現象；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 灌區一張圖輸出

gdb 數據庫成果處理好之后，參考水利部統一下發的制圖樣式，調整符號和字體大小等，導出圖片格式的灌區一張圖。綜合考慮圖面的美觀效果還疊加了行政區界線、行政區駐地、水系等其他基礎地理要素，因圖幅較大，本文中不予放置。

4 工作難點

1）灌區內邊界灌溉面積對應的圖形數據制作難。灌區內邊界的矢量數據沒有數據基礎，也沒有明確的數據制作方案。

筆者根據灌區內邊界的定義，在ArcGIS 軟件中，將渠系分成若干段，參照各個渠段的設計高程平均值，結合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的地類圖斑作相交，提取這個整體范圍內三調圖斑中的水田、水澆地、林地、園地圖層，再與渠系的空間位置作對照進行調整，盡量保留成片的圖斑，去除碎圖斑。面轉線后，形成最終的灌區內邊界矢量數據。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。外業調繪時，技術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。內業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 數據導入，得到的就是全部捕捉到渠（溝）線上的建筑物點了。

3）灌區一張圖要素較單一，出圖效果不理想。歐陽海灌區的主要要素為渠（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，建筑物名稱全部轉為注記，重新放置，盡量做到不壓蓋，這樣導出的灌區一張圖的圖面較為整潔、美觀。

5 結 論

歐陽海灌區電子一張圖繪制完成了灌區基礎信息采集工作，實現了渠（溝）系、建筑物等工程要素的電子化，基于此可以構建灌區一張圖信息化管理等平臺，搭建灌區電子沙盤等展示模塊，為歐陽海灌區的數字孿生流域建設及后續的灌區信息化、智慧化建設提供了完整的基礎空間數據。