欧阳海灌区电子一张图绘制

吴晟荣

（湖南省水利水电勘测设计规划研究总院有限公司，湖南 长沙 410007）

1 灌区简介

欧阳海灌区位于湖南省湘江的主要支流舂陵水和耒水的中下游沿河两岸，属衡邵丘陵干旱走廊区一部分，灌溉范围涉及耒阳、常宁、衡南、珠晖4 个县（市区）的72.74 万亩农田，有效灌溉面积为57.26 万亩，是一座以防洪灌溉为主、结合发电、综合利用的大（Ⅱ）型水利枢纽工程。灌区由水库枢纽和渠道工程组成，骨干水源为欧阳海水库，控制流域面积为5 409 km2，总库容为4.24 亿m3，正常库容为2.45 亿m3。大坝为国内首创的混凝土双曲薄拱坝，基础水源有中小型水库374 座、塘堰河坝4.8 万处；渠道工程包括右总干、东支干、西支干、左干渠及附属支渠，干渠上有渡槽51 处，隧洞34 处，倒虹吸3 处，暗涵10 处；有节制闸28 座，泄洪闸29 座，小型附属建筑935 处。

2022 年2 月21 日，水利部印发《水利部关于开展数字孪生流域建设先行先试工作的通知》，正式启动数字孪生流域先行先试工作，欧阳海灌区水利工程成功入选，标志着灌区的智慧水利工作正逐步推进。

2 目标和任务

为落实智慧水利部署要求，进一步推进灌区现代化、信息化、数字化建设，提升大中型灌区建设和管理能力，完善“全国水利一张图”农村水利业务应用系统，水利部开展全国灌区一张图建设工作。此外，让灌区全面掌握区域内水利数据，为推进灌区续建配套与节水改造工作、加快数字孪生流域建设、强化灌区信息化建设、促进现代农业发展提供基础信息保障。

本次灌区一张图工作主要对灌区外边界、灌溉面积内边界、灌区骨干灌溉系统[输水渠（沟）系、管道、灌排结合、排水沟系等]，渠首工程、渠系建筑物（水闸、泵站等）、大坝、管理站所、量水设施等进行测量、登记与绘制，数据库要素详见图1，欧阳海灌区的现状工程要素用填充灰色表示。

图1 灌区一张图数据库要素

3 技术路线

3.1 外业调查

技术人员收集整理资料，现场勘测绘制渠（沟）系、建筑物等，并根据水利部下发模板的属性字段录入渠（沟）系、建筑物等的属性内容，形成矢量数据成果，采用坐标系为CGCS2000，高斯投影，高程系统为1985 国家高程基准。其中绘图注意事项：

1）绘图时，打开捕捉功能，此功能可以在绘制要素的过程中自动捕捉要素的节点，同时消除节点之间的重叠或缝隙。

2）绘制渠道和沟道时，必须按照水流方向绘制。

3）为要素添加标注时，如果标注中含有括号，则括号都要用中文输入法的括号，即:“（）”。

4）同一灌区中，渠道名称不可重复。如出现重名时，有上级渠道的在渠道名称前加上级渠道名称，无上级渠道（如总干渠重名）的则填写引水水源工程名称。

3.2 内业处理

1）数据整理。将外业测绘提交的矢量成果在ArcGIS 软件中进行整理，分层导入，灌区一张图导入所有的渠（沟）系、建筑物等，灌区2021 年度批复任务完工图只放入2021 年度批复任务完工的渠（沟）系、建筑物等工程。

根据水利部统一下发的成果模板，欧阳海灌区成果包括两个gdb，一个是灌区一张图（工程现状图），一个是灌区2021 年度批复任务完工图。

成果gdb 命名格式如下：

湖南省-大型灌区-欧阳海灌区-灌区一张图.gdb；

湖南省-大型灌区-欧阳海灌区-2021 年度批复任务完工图.gdb。

灌区一张图gdb 成果库的图层结构见图1；灌区2021 年度批复任务完工图gdb 成果库的分层比灌区一张图少了堤防、水系、界限3 个图层组。

2）数据检查。属性完整性检查：必填字段是否已填，字段内容是否符合要求，如面积的单位、量水设施的类别是否填写正确等。空间拓扑检查：坐标系是否正确；外边界需包含所有水利工程要素（除水源、管理所、大坝外）是不是闭合线且能直接构面；内边界是否有自相交或重叠现象；上下级渠（沟）系是否有效连接；点状建筑物是否全部捕捉到渠线上。

3.3 灌区一张图输出

gdb 数据库成果处理好之后，参考水利部统一下发的制图样式，调整符号和字体大小等，导出图片格式的灌区一张图。综合考虑图面的美观效果还叠加了行政区界线、行政区驻地、水系等其他基础地理要素，因图幅较大，本文中不予放置。

4 工作难点

1）灌区内边界灌溉面积对应的图形数据制作难。灌区内边界的矢量数据没有数据基础，也没有明确的数据制作方案。

笔者根据灌区内边界的定义，在ArcGIS 软件中，将渠系分成若干段，参照各个渠段的设计高程平均值，结合DEM 圈出各个渠段能灌溉到的范围，再将各渠段的范围拼合为一个整体，用这个整体范围与三调的地类图斑作相交，提取这个整体范围内三调图斑中的水田、水浇地、林地、园地图层，再与渠系的空间位置作对照进行调整，尽量保留成片的图斑，去除碎图斑。面转线后，形成最终的灌区内边界矢量数据。如果时间允许，最好是进行实地踏勘并标绘。

2）存在较多点状建筑物未捕捉到渠（沟）线上。外业调绘时，技术人员在进行建筑物标绘时没有精准捕捉到渠（沟）线，存在不少建筑物有些许偏移的情况。内业修改时单个点去挪动费时费力，效率低下。

在ArcGIS 中，将渠（沟）系线状要素合并为一个图层，对各点状建筑物层分别和合并后的渠（沟）系线状要素做近邻分析，分析的结果会在各点状建筑物的属性表中增加两个字段，分别是NEAR_X 和NEAR_Y，这个坐标值代表的点就是点状建筑物在线状要素上最近的点，是我们挪点的最佳方案。将各点状建筑物的属性导出为Excel 表格，利用ArcGIS 中的添加X、Y 数据导入，得到的就是全部捕捉到渠（沟）线上的建筑物点了。

3）灌区一张图要素较单一，出图效果不理想。欧阳海灌区的主要要素为渠（沟）系及渠（沟）系上的建筑物，图面比较单一，除行政驻地、行政界限、水系等基础地理要素外，还叠加了灰色的地形渲染效果。出图采用国家制图标准的A2 纸张大小，既不会显得图纸空白区域太多不美观，也能尽量展示所有建筑物。考虑建筑物互相压盖的问题，目前出图方案未显示桥梁、内边界等要素，水闸、涵洞等建筑物过于密集的地方选择隐藏了个别建筑物，建筑物名称全部转为注记，重新放置，尽量做到不压盖，这样导出的灌区一张图的图面较为整洁、美观。

5 结 论

欧阳海灌区电子一张图绘制完成了灌区基础信息采集工作，实现了渠（沟）系、建筑物等工程要素的电子化，基于此可以构建灌区一张图信息化管理等平台，搭建灌区电子沙盘等展示模块，为欧阳海灌区的数字孪生流域建设及后续的灌区信息化、智慧化建设提供了完整的基础空间数据。