计算机技术进行水文资料整编定线方法

曹伟征

（佳木斯市水文局，黑龙江 佳木斯 154002）

1 应用计算机整编概况

黑龙江省应用计算机进行水文资料整编始于20世纪80年代初期，由WAX机、DOS系统等到现在的WindowsXP系统，主要应用于水文资料7类20多种成果表及数据，转换应用到年鉴刊印图表等方面，提高了水文整编成果质量和年鉴刊印质量。但是，测站应用计算机整编方面还是较滞后的，用手工编制完成水文资料综合制表和电算加工表，再由地市级人员上机录入数据进行整编出成果，而水文资料整编定线在计算机应用方面还是空白，需要经手工绘制、审查、上墨等工序来完成，定线时间长达60 d以上。目前，主管部门编制的水文整编定线程序还在研究中。

2 应用软件及底图的制作

2.1 应用软件

定线应用计算机软件是办公软件office Excel 2003和辅助设计软件AutoCAD2007，AutoCAD应是2007版本以上。

2.2 底图的制作

2.2.1 方格网的绘制及标准底图的设定

打开AutoCAD2007软件，进入操作界面。CAD的基本网格是1个/mm，如同普通方格纸毫米线一样。根据35 cm×50 cm或50 cm×70 cm图幅要求，将基本网格确定为1 mm间距纵、横线段且相互垂直。为了便于绘图、定线，将 1，5，6，10，50 mm线型用粗细及不同颜色以示区分。

根据定线的内容和模板底图参数，建立若干个图层。为底图保证网格线的稳定及编辑管理底图方便，将主要项目分别设置到不同的图层中，将1，5，6，10，50 mm 间距纵、横直线段，以及纵、横坐标名称及单位等相关不变项目，在相应的图层中进行锁定。这样，底图应用起来十分方便灵活。

2.2.2 图框图名相关项目及单位标注

根据绘图要求，将外图框线型设为1.5 mm宽、内框线型设为1 mm进行绘制，图名、相关数据在纵横坐标上的名称、单位等，用规定的文字和数字进行标注，字体大小、相互间距、位置等要求设定好。

2.2.3 纵横坐标比例尺的确定

绘图时，将测站水系、河名、站名、年份及图名标注在右上角图框内。根据规范要求和测站绘图数据，在其相关项目上设定纵横坐标比例尺。一般50 mm间距进行标注。

2.2.4 坐标原点设定

打开底图所有图层，选中底图，将底图横坐标原点移至与CAD原点重合。为了绘图方便，定线直观，有利于测点和定线的校核、审查，一般将坐标原点设定在50 mm纵线与内框横线垂直点处。

2.2.5 曲线尺的确定

根据曲线尺在方格纸上确定一条曲线，查读纵横坐标数据，曲率大的地方加密，转换合并生成CAD所需的数据格式为“X，Y”，将此组合数据复制粘贴到CAD设置好的底图中，用相关工具设定向左凹及向右凹两条曲线，即为定线用的曲线尺。

3 定线基本原理

3.1 测点数据处理及定线方法

3.1.1 绘图测点数据处理

以水位流量关系图为例，首先根据流量大小来设定底图相关项目的纵横比例尺。用电子表格设定便于测点的数据处理、横坐标数据比例尺计算、距坐标原点距离的毫米数等相关绘图数据进行处理，转换合并生成CAD所需的数据格式为“Q，Z”，“A，Z”，“V，Z”。例如水位和流量数据在Excel中将绘图数据合并处理方法，将横坐标值流量Q放入A列，纵坐标值水位Z放入到B列，然后利用合并符号“&”将A列数据和B列数据合并生成C列数据，在C1单元格中输入：=A1&"，"&B1，此时C1中的数据形式就符合要求了，再用鼠标向下拖动C1单元格，就完成了对A列和B列所有内容的合并。

3.1.2 测点绘制

根据绘图项目，选中并复制电子表格转换合并生成CAD所需的数据格式，在CAD定线底图中，选定绘图工具“点”，在其命令栏粘贴，就可以将相关测点绘制在底图上。

3.1.3 定线方法

水文整编定线分2类，一是三关线；二是过程线。水位流量关系曲线图、连实测流过程线图、改正系数过程线图中的曲线，采用CAD工具中的样条曲线来确定；三关线调整用底图中的曲线尺及CAD工具射线，通过点群中心来定线；过程线也可采用多段线，然后进行曲线化。

1）三关线。每一条临时曲线定线可以用2种方法来完成：一是用样条曲线直接定线，通过点群中心，每10～30 cm间距确定一点，曲线弯曲度大的地方适当加密，用旋转和移动工具调整底图中的曲线尺来定弯曲度和平滑度；二是利用手工定线草图所制作的校线表，根据其流量、面积和流速数据，用样条曲线每10～30 mm确定一点，曲率大地方加密，以完成每条曲线的定线。

2）流量过程线和改正系数过程线。定线方法有自动生成法及定点法生成2种。自动生成法适用流量、改正系数变幅小的情况，如过程线的峰、谷处线型出现不合理现象，需要加节点控制解决此类问题。定点生成法适用于流量、改正系数变化大的情况，定线方法是选定CAD中样条曲线或多线段工具，在每一个测点前后、两测点间定点控制线形，曲线变化大、陡峭处的多加节点控制。定点生成法定线精度与传统手工绘图一致。

3.2 低水放大

低水放大主要分2种情况：一种是根据低水放大图比例尺，将需要放大测点数据进行比例尺计算、处理转换制作生成CAD所需的关系点坐标格式数据，余下步骤、定线方法同原图一致。要注意接头处的曲线线形一致。二是截取放大，首先设定放大底图坐标比例的标注，把原图低水部分需要放大线截取放大。确定截取位置，保证放大图与原图衔接处不少于3个点来进行控制，定在高出需要放大顶端10～20 mm水位处。放大方法有2种：一是原图和放大图在一个文件中，在原图上把需要放大的点、线、点的日期标注文字等项内容复制，并粘贴到其他空白处，将需要的部分创建成块，再以准确插入点和纵横坐标比例插入块到放大底图上。原图和放大图不在一个文件中，用写块命令操作，插入块后，放大图里的点子也变形了，这时需要把块炸开，以恢复正常的状态图，随之就可定放大线了。

3.3 曲线微调方法及精度

水位流量关系曲线定线精度经过校线计算、三种检验和标准差计算满足规范要求界限，就达到了定线精度要求。

水位流量关系曲线微调有2种方法：一是用校线表中的线查流量和面积；二是用水位流量关系表中的线查流量。正常情况下，校线表和水位流量关系表中的相邻水位对应的线查面积和流量增值，是随水位增高而逐渐增大的，在制定校线表完成后，可根据此表中的线查流量和面积，对曲线进行第一次微调，再根据水位流量关系中线查流量，对曲线进行第二次微调，之后就完成水位流量关系曲线定线。

4 推流数据查询

由于推求流量，需要查出一部分线型上的控制点。利用绘图软件的查询功能命令可以查出对应某一要素值，乘上绘图的比例尺即可得出结果。但是，最好的方法是利用绘图软件中的标注功能命令，其中在标注样式设置上预先设好比例系数，就可以通过其中坐标标注功能命令直接标出对应点上的水文要素值。

5 实例

佳木斯水文局所辖水文站是黑龙江、乌苏里江支流、松花江干流及其支流上的控制站。这些河流属三江平原性河流，受河道冲淤变化影响，畅流期流量采用临时曲线法推求，冰期流量采用改正系数过程线和连实测流过程线法推求。选定2009年有代表性的几处水文站，应用计算机定线和传统手工定线2种方法进行对比分析，从中可见，冰期推求的日平均流量基本一致，流量为1 m3/s左右，其尾数最大差3，月平均流量基本一致或尾数差1。临时曲线推求5—10月的日平均流量对比分析结果见表1。

6 结语

1）定线应用CAD底图设定相关的文字标注、曲线说明框等项目和Excel数据处理合并生成CAD绘图数据，分别可以制成模板将其储存，下一年或应用时，复制或另存就可以应用。

2）应用计算机绘图软件CAD进行定线与手工定线比较，其优点是测点绘制准确，定线速度快，曲线调整简捷，图样规范整洁，数据存储传送便利，使用方便，便于审查和改正；提高了定线技术水平和质量，提高了工作效率，减少了给图用纸，及蓝晒、保存和送线审查工序。节约了一定的办公费用。用AutoCAD绘制水文资料整编图完全可替代手工定线方法。

表1 测站径流量对比成果表

3）应用计算机软件绘图速度快、精度高，是目前最理想的绘图选择。便于资料的收集、存储，可以推动定线工作朝着网络化方向发展。

[参 考 资 料]

[1]SL247-1999，水文资料整编规范[S].

[2]谢 菁，李克福.Auto CAD 2007中文版基础与应用[J].

[3]李 辉,支 颖,高俊华.Office高手-Excel 2003办公应用[S].