ArcGIS在河湖管理范围划界工作中的应用

张林 李国强

摘  要：为进一步提升我国河湖的管理和范围的划定工作效率，依托ArcGIS地图软件的强大高效的实时地图和数据处理分析功能，根据我国河湖的管理和范围的划分等工作中不同发展阶段下的实际工作的需要，进行了ArcGIS的应用研究，为我国河湖的划界和相关的工作的发展研究提供借鉴。

关键词：ArcGIS;河湖;管理范围;划界

搞好江河监督管理及保护，有利于防汛排旱、保护自然环境、完善水环境保护、自然资源生态建设恢复、实现社区经济可持续发展有着重大意义。开展水利工程管理与保护范围划定，是我国水法、防洪法、河道管理条例、水库大坝安全管理条例等法律法规的明确规定，是依法对水利工程开展安全监督，保障工程运行安全和效益发挥的重要基础，也是后续水利基础设施空间布局规划前期工作的主要内容。可解决河湖管理及保护区域界线不清、涉河土地资源产权不明确、沿河无序开发建设及生产经营等问题，也使工程安全得到保障，使河湖的经济及环保效果得到了充分的发挥。在划界工作，ArcGIS软件平台显示了其巨大的地域信息管理、数据及平面展示能力，相较于传统划界工作模式，ArcGIS的应用极大的进一步提高了效率，改善结果品质，成为河湖划定工作得力的工作助手。

在河湖划界中的工作中，常常应用ArcGIS 系统进行划界，主要应用于制作洪水风险图和水利专题地图，提取洪水影响范围、监测水环境数据并对其进行分析、雨水污染分析、城市暴雨分析等重要的信息展示与管理等方面。本研究将其应用于河湖划界的各个工作阶段。

1.划界准备阶段的应用

在项目的前期准备阶段，可通过 GIS 软件，导入河流及行政区界数据，对河流的长度、路径及其流域面积进行统计，从而确定工作难度及工作量，预估工作，为项目报价及工作策划提供依据。对于一些偏远的小型河流或排干，网络地图上搜索不到具体位置， ArcGIS 可以将水利普查 SHP 图层转换为 KML 格式数据，结合奥维地图或谷歌地图，来确定其具体位置，便于定位河流位置。

2. 管理范围界线确定中的应用

2.1地图购置及拼接

项目中标后，至测绘部门申请或购置工作区域基础底图数据，地图比例尺按照相关要求结合实际情况选择，坐标系统一采用国家2000坐标系，高程采用1985高程。基础地图为全要素 DLG 线划图及数字正射影像图。测绘部门提供地图均为标准分幅地图，河湖划界工作涉及范围较大，根据河流大小基础图幅数量可为数幅至数百幅。为了工作方便，需进行地图拼接及裁剪。ArcCatalog 是 ArcGIS 软件平台应用程序之一，是地理数据的资源管理器，可以用来进行适量及栅格数据的一体化存储，帮助用户组织和管理文件夹。应用 Catalog 将相同名称不同图幅位置的多个分幅数据图层合并拼接成一个图层，同时为了数据的美观及实用，可按照行政区划或者河流宽度将地图裁剪成沿河带状地图。基础底图数据可根据需要选取，通常包括河流、道路、桥梁、闸坝、堤防、水文站、房屋、地名注记、行政区界、等高线及植被等，数据类型有点状、线状及面状等。

2.2 外业测量成果处理

开展划界工作，首先需要测量其它水利工程的局部地形，来获取如控制点坐标位置、高程等重要信息。通常以 Excel 表格形式呈现测量成果，表结构包括 X、Y 坐标、高程以及位置描述等内容。

应用 ArcGIS 添加数据功能，将测量的 Excel 散点数据导入到基础底图中，为划界提供数据参考。具体实现方式可以分为以下步骤：添加 X、Y 数据，选定存储数据的 Excel 表，并指定 X、Y、Z 坐标字段，选择与基础底图相同的坐标系，可将外业测量的散点数据信息导入 ArcGIS 地图中。同时可以应用"要素转线"工具，将需要连成线的散点数据连成线。

2.3管理范围界线划定

有堤防河道的管理范围为两岸堤防之间的水域、沙洲、行洪区，两岸堤防及护堤地。护堤地的宽度可参照历史划界成果或者按照河湖管理范围划定相关要求确定，堤防级别不同，管理范围取值不同，一般取值为5～50 m不等。河道管理范围划定以堤防背水侧堤脚线为基准，向外延相应的护堤地宽度。应用 ArcGIS 软件，可以采用多种方法实现堤脚线按一定距离外延。一种是应用创建要素中的追踪功能，可按距离追踪，实现堤脚线外延。第二种是应用缓冲区功能，打开编辑器，选定线要素，应用缓冲区工作，设计缓冲距离，对得到的缓冲区进行编辑可得到堤脚线外延线。第三种是平行复制功能，选择要素，输入要外延的距离及方向即可。有些河段现状无堤防，但有相关规划设计，可将规划堤线作为参考线。目前河道规划设计多采用 Auto CAD 软件制图，其成果为.dxf 或.dwg 格式，ArcGIS 软件可将 CAD 文件转换成 SHP 文件。在已知数据坐标系的前提下，将.dxf 或.dwg 格式的 CAD 文件添加至 Arc MAP 中，导出与工作底图相一致的坐标系，实现按规划设计堤线划界。无堤防河段管理线按工程设计水平与两岸地面高度交线确定。将高度散点数据及等高线输入Arc MAP，表示高程值注记，可便于直接的对比出河道断面设计水位与两岸地势的交线，从而确定无堤段范围线。

2.4河湖管理范围图绘制

河湖管理范围划界成果图图面内容主要包括：行政区划边界线;道路、地名等基础地理要素;河湖和水利工程信息;河湖和水利工程管理范围边界线;界桩点位;河湖管理范围内土地利用状况等。基于 ArcGIS 基础地图处理功能，方便快捷地设置各类要素颜色、线型、线宽、注记等，可根据需要标准化分幅出图。

2.5劃界成果数据库

数据库建库对象包括河流、控制点、管理范围线、保护范围线、辅助线（堤脚线等）、界桩、标示牌、水利工程等内容对应完成属性信息。应用 ArcGIS 建立各类要素属性信息包括名称、编码、长度、坐标等字段属性。河湖划界成果应与河长制平台等相关系统互通互联，相互兼容，目前河长制平台建设普遍基于 ArcGIS 平台开发，划界成果数据库建设应与其相匹配。

3.结语

ArcGIS 软件已经被广泛应用于河湖管理范围划界中作中，尤其我部门承担的西藏昌都市及其卡若区、洛隆县和边坝县河湖管理范围划界项目，普遍应用于该四个项目的不同阶段，包括前期的划界准备阶段、地图拼接与处理、测量成果处理、管理范围划定、河湖管理范围图绘制以及成果数据库的建立等。若配合其它软件如 Google Earth、Auto CAD、奥维互动地图等，效果更好，划界更精确，划界工作可以更高效地开展。

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