ArcGIS在水系图中的应用

ArcGIS在水系图中的应用

马馨蕊1,张渤洋2

1身份证号码：130633199510160021；2身份证号码：150102198911243116

摘要：以四川省成都市为例，基于ArcGIS专题地图的制作方法，介绍了利用ArcGIS制作水系图的全过程。水系图作为专题图层，在水土保持方案编制、城市生态水系建设、水利工程建设、水利规划及河湖划界工作中广泛应用。

关键词：水系图；ArcGIS

1 引言

专题地图是一门专门研究地球表面各种信息的收集、分析、分类和综合，研究其表达和图形化，最终实现专题信息可视化的学科。专题信息覆盖面十分广泛，它既包括地形、地质、地貌、气象、水文、土壤、植被、动物等自然信息，也包括人口、政治、经济、文化、历史等社会人文信息[1]。

近年来，水系图已广泛应用在水土保持、水文水务、水利防汛、河道管理、城市管网等领域，大大提升了水务管理水平，水系图作为电子地图的一种，在各行业的业务应用领域有着较为广泛的用途与前景[3]。

2 水系图的制作过程

ArcGIS是一个典型的地理信息系统（GIS）软件，提供了用于地理数据的自动输入、处理、分析和显示的强大功能，现已成功应用于自然资源管理、城市和区域规划、测绘、地质勘察等诸多领域[2]。

基于ArcGIS的专题地图制作是将各种专题数据图形化，并在地图上直观、快捷地显示出来，也就是利用属性表中一列或多列数据编制专题地图的方法[2]。

基于ArcGIS的专题地图制作方法可概括为数据采集与输入、图层的编辑处理、地图标注与整饰、地图输出4个阶段。

2.1 数据采集与输入

在专题地图编制中，属性数据可定性或定量描述地理事物的性质和特征。属性是空间数据的重要特征，为后续分类标注提供判定标准。对图形要素进行相应的属性赋值是地图数字化的重要方面，是创建各种专题图的基础[2]。

（1）数据采集

在水系图制作中，需要用到的数据包括成都市-矢量路网-水系数据（shp格式）、成都市-矢量路网-水域数据（shp格式）、成都市-行政边界（shp格式）和成都市-边界线（shp格式）4项数据。本次数据来源于从Bigemap GIS Office。

1）成都市-矢量路网-水系数据（shp格式）

①下载数据类型如下图所示：

②在ArcGIS中加载数据效果如下图所示：

2）成都市-矢量路网-水域数据（shp格式）

①下载数据类型如下图所示：

②在ArcGIS中加载数据效果如下图所示：

3）成都市-行政边界（shp格式）

①下载数据类型如下图所示：

②在ArcGIS中加载数据效果如下图所示：

4）成都市-边界线（shp格式）

①首先下载成都市的边界线范围（kml格式），将边界线范围（kml格式）再导入至Bigemap GIS Office中，如下图所示：

②然后将边界线完整的图层由面转换成线，如下图所示：

③将转换的线图层导出为shp格式，在ArcGIS中加载数据效果如下图所示：

（2）数据输入

将以上收集到的4项数据添加到ArcGIS图层中，效果如图所示：

2.2 图层的编辑处理

1）水系水域图层的处理

水系图需要重点表达的要素为水系水域分布情况。如河流线型采用蓝色，以加粗形式表示；水域用深蓝色加强表示；河流名称注记字号大于底图的注记字号。通过以上措施，突出了水系要素在图中的重要地位，给人以鲜明的视觉冲击。

①右键打开水系（水域）图层的属性对话框，首先修改标注，勾选“标注此图层中的要素”，修改文本符号，如下图所示：

②然后修改符号系统中的符号，水系如下图所示：

③水域如下图所示：

④在ArcGIS中加载数据效果如下图所示：

2）行政边界图层的处理

①右键打开行政边界图层的属性对话框，首先修改标注，勾选“标注此图层中的要素”，修改文本符号，如下图所示：

②然后修改符号系统中的类别，点击添加所有值，如下图所示：

③在ArcGIS中加载数据效果如下图所示：

3）边界线图层的处理

①修改符号系统中的类别，点击添加所有值，如下图所示：

②在ArcGIS中加载数据效果如下图所示：

2.3地图标注与整饰

地图标注是指地图上说明图面要素的名称、质量与数量特征的文字或数字，能使地图更加有效地进行信息的传输。

地图整饰主要是添加图外要素，如图名、图例、比例尺等地图元素，图外要素的添加是基于地图布局视图来完成，因此添加前首先需要通过“View”菜单下的“Layout View”将地图视图切换到布局视图，接着依次添加“Insert”菜单中的“标题)”、“指北针”、“比例尺”等要素，从而完成图外要素的添加。

①点击ArcGIS文件选项卡中的页面和打印设置，弹出对话框，进行如下图所示设置：

②拉伸至与图幅大小适配，如下图所示：

③插入标题，选择标题样式，修改合适的字体颜色及大小等，如下图所示：

④插入指北针，选择指北针样式，修改合适的大小，如下图所示：

⑤插入比例尺，选择比例尺样式，修改合适的大小，如下图所示：

2.4 地图输出

①使用

ArcGIS的导出地图命令（文件 导出地图），将完整的地图图像导出为图像交换文件，有10种文件格式可供选择，通常选择JPEG格式即可，勾选分辨率一栏，设置值为300即可满足一般工作的要求，最后导出图片即可。

②通过以上步骤最终生成的水系水域分布图如图所示，生成的ArcGIS图能清晰直观地表现出四川省成都市各个水系水域的分布位置和各干支流的走向。

3 水系图的应用

利用已有的水系图和数据，可以制作任何所需的水文专题图，如流域地势分布图，水库、水文站、水位站、雨量分布等专题图；同时在ArcGIS中还能根据图层上的属性信息自动生成多种类型的统计图如饼图、条形图等[2]。

对水资源的空间属性数据进行动态管理，一旦相关信息发生变更，即可对数据进行实时更新，从而及时、准确地掌握动态变化，为上级部门提供准确、可靠的信息。另外，在流域分布图的基础上，还可依据数字高程模型DEM数据，提取各断面以上河流的流域面积、河长、坡度比降等信息，进行洪水传播时间的推算，不断提高报汛精度[2]。

在实际工作过程中主要应用在以下几个方面：

3.1 城市生态水系建设

城市水系被誉为城市的生态之魂，具有蓄水、分流、调节行洪、美化环境等功能，是一个城市的社会—经济—自然的生态系统。近年来，城市的翻新改造工程，使得很多的河流被填埋，许多互通的河流成了死河、断水河，水流污染严重，有的地方恶臭满天，在很大程度上破坏了城市的水体系结构，对居民生活带来了一定的困扰。有效地解决和保护好城市生态水系建设就必须对城市的水结构分布有全面地了解与认识，水系图的编制在宏观上对决策提供工作辅助作用[1]。

3.2 水利工程建设

防洪除涝减灾体系、水资源有效供给体系、水资源保护、水环境治理体系与水利发展服务体系是现代水利工程中最重要的建设项目。在各个项目的实施进展过程中，各个部门都希望能获取现状水系分布的资料，本图可以直观地反映水系的分布情况，对水利工程建设起到了非常大的作用[1]。

3.3 水利规划

水利规划主要包括流域防洪规划、县乡河道疏浚规划、农村饮水安全工程规划、农村小型泵站改造规划等。

3.4 水土保持方案

《生产建设项目水土保持技术标准》（GB 50433-2018）中要求水土保持方案报告书中的附图应包括水系图，在日常水土保持方案的编制中，项目区水系图不易找到，本次利用ArcGIS进行水系图的绘制，可以很好的解决这个问题，使从业者可以编制出更高质量的水土保持方案报告书。

4结束语

地图中的符号、色彩、文字、版面等设计既要符合艺术美表达，还要符合地图整体的科学性，是两者的有机统一。地图整体的艺术风格和审美价值是制图者审美素养的展现。地图设计者必要的美学知识，将会提高其对美学表达的理解。电子地图的设计具有旺盛的生命力，对于电子地图美学的研究也要不断地深入和发展。随着社会的发展和新技术的应用，未来的地图会更加科学化和艺术化。

参考文献：

[1] 蒋爱华. 浅谈水系图的编制与应用——以《丹阳市水系图》为例[J]. 经纬天地,2020(6):72-74,78. DOI:10.3969/j.issn.1673-7563.2020.06.018.

[2] 瞿兰兰,黎炎庆. ArcGIS在绘制陆水流域水系分布图中的应用[J]. 水利水电快报,2018,39(10):8-12. DOI:10.15974/j.cnki.slsdkb.2018.10.003.

[3] 天地图（福建）信息科技有限公司. 城市水系专题图的编制研究[J]. 江西测绘,2015(1):16-18.