地理信息系統(tǒng)在黃龍泉小流域水土保持規(guī)劃中的應(yīng)用

□吳 鵬（河南省水土保持監(jiān)督監(jiān)測(cè)總站）

隨著信息通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用為水土保持生態(tài)建設(shè)初步設(shè)計(jì)提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)來(lái)源和有效的技術(shù)支撐。以丹江口庫(kù)區(qū)及上游水土保持重點(diǎn)防治工程丹南項(xiàng)目區(qū)黃龍泉小流域?yàn)閷?duì)象，以衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)及1:1萬(wàn)地形圖為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，進(jìn)行小流域水土保持初步設(shè)計(jì)和規(guī)劃。

一、項(xiàng)目區(qū)概況

丹江口庫(kù)區(qū)及上游水土保持重點(diǎn)防治工程丹南項(xiàng)目區(qū)黃龍泉小流域位于淅川縣西南部，流域土地總面積26.12km2,其中水土流失面積16.55km2，占總面積的63.4%，水土流失以水力侵蝕為主，流失強(qiáng)度以輕度、中度為主，局部地區(qū)存在強(qiáng)烈流失。大面積的坡耕地、荒山荒坡是產(chǎn)生水土流失的主要區(qū)域。流域平均土壤侵蝕模數(shù)為3720t/km2·a，年土壤侵蝕量約6.16萬(wàn)t。該流域地貌類(lèi)型屬于伏牛山低山丘陵區(qū)，流域大致成東北西南走向，西南部較高為低山區(qū)，東北部較低為丘陵區(qū)，嚴(yán)重的水土流失和洪澇災(zāi)害制約了當(dāng)?shù)剞r(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展并影響了南水北調(diào)中線工程水源地水質(zhì)的安全。

二、數(shù)據(jù)收集與整理

衛(wèi)星數(shù)據(jù)、地形圖、應(yīng)用地理信息系統(tǒng)開(kāi)展水土保持規(guī)劃的必要準(zhǔn)備，本次規(guī)劃利用長(zhǎng)江水利委員會(huì)的遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，1980西安坐標(biāo)系1：1萬(wàn)地形圖，以及國(guó)產(chǎn)的Region Manager軟件。

（一）現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查

1.校核圖斑數(shù)據(jù)

利用1:1萬(wàn)地形圖與遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)疊加，產(chǎn)生的具有圖斑數(shù)據(jù)的地形圖，對(duì)其進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校核，核實(shí)土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)。并初步整理圖斑，將相同數(shù)據(jù)圖斑進(jìn)行合并，對(duì)面積較大圖斑進(jìn)行分離，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2.調(diào)查流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)情況

定位居民點(diǎn)及村莊位置，并以村為單位調(diào)查人口勞動(dòng)力、各產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)情況、糧食產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)收入等，與當(dāng)?shù)卮迕褡劊占帘３纸?jīng)驗(yàn)與建議等。

（二）數(shù)據(jù)錄入

將已有的調(diào)查數(shù)據(jù)錄入地理信息系統(tǒng)，包括地形圖信息的矢量化、溝道線、地物點(diǎn)的錄入、圖斑信息的修改及整理。

圖1 修改與完善屬性數(shù)據(jù)后的圖斑數(shù)據(jù)

對(duì)遙感影像所提取的土地利用，植被蓋度加以核實(shí)、整理后，利用地形線矢量化后所產(chǎn)生的DEM數(shù)據(jù)，提取坡度等信息，按侵蝕標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級(jí)，從而獲得圖斑的侵蝕強(qiáng)度數(shù)據(jù)。

圖2 面蝕侵蝕強(qiáng)度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

三、調(diào)整土地利用結(jié)構(gòu)

運(yùn)用數(shù)據(jù)庫(kù)條件判定調(diào)整土地利用結(jié)構(gòu)，得出初步規(guī)劃措施，再通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查資料完善和修改規(guī)劃措施。

（一）調(diào)整原則

在保證流域內(nèi)糧食生產(chǎn)總量供需平衡的前提下，改善灌溉條件，改良作物品種，提高耕作水平，發(fā)展優(yōu)質(zhì)高效農(nóng)業(yè)。加大經(jīng)濟(jì)林果種植比例，適宜造林的的退耕還林，對(duì)荒山荒坡和疏林地利用生態(tài)自我修復(fù)能力，封山禁牧，提高林草植被覆蓋率，改善生態(tài)環(huán)境。

（二）調(diào)整方案

〈5°的耕地作為基本農(nóng)田保留；5°～15°之間的坡耕地中選擇坡度稍緩、土層較厚的改造成水平梯田，其余作為耕地后備資源保留；15°～25°之間的坡耕地全部退耕還林，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及座談內(nèi)容退耕還生態(tài)林或退耕還經(jīng)濟(jì)林；荒山荒坡和疏林地全部進(jìn)行封禁治理。

圖3 利用條件規(guī)則產(chǎn)生初步措施數(shù)據(jù)

（三）調(diào)整結(jié)果

耕地面積由1193.83hm2減少到972.80hm2，基本農(nóng)田面積由242.67hm2增加到389.49hm2，農(nóng)業(yè)人均基本農(nóng)田由治理前的0.03hm2增加到治理期末的0.047hm2，坡耕地全部治理。經(jīng)果林面積由治理前的0hm2增加到81.94hm2，人均經(jīng)果林面積增加了0.01hm2。水土保持林由1171.76hm2增加到1455.11hm2，其中退耕還生態(tài)林增加139.09hm2，荒山荒坡144.26hm2和疏林地559.19hm2全部封禁治理。

四、圖件制作

（一）DEM制作

數(shù)字高程模型(DEM)是高斯投影平面上定義在x、y域離散點(diǎn)上以高程表達(dá)地面起伏形態(tài)的數(shù)字集合。在本次規(guī)劃中是通過(guò)將地形圖數(shù)據(jù)矢量化以后，在Region Manager軟件的支持下，采用八方向法插值方式產(chǎn)生DEM。

圖4 采用1:1萬(wàn)地形圖數(shù)字化后經(jīng)插值獲得的D E M圖像

在DEM數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上可派生出單個(gè)圖斑內(nèi)平均高程、平均坡度、坡向等數(shù)據(jù)，為流域規(guī)劃提供依據(jù)。

（二）專(zhuān)題圖制作

在完善土地利用現(xiàn)狀、水土流失現(xiàn)狀，并將規(guī)劃措施成果錄入地圖數(shù)據(jù)庫(kù)后，通過(guò)對(duì)屬性表中指定字段的符號(hào)庫(kù)的定義并填充地圖，完成3個(gè)專(zhuān)題圖的制作，直觀的顯示該流域土地利用現(xiàn)狀、水土流失現(xiàn)狀及措施規(guī)劃情況。

圖5 黃龍泉小流域措施規(guī)劃圖部分提取圖

地理信息系統(tǒng)類(lèi)軟件強(qiáng)大的制圖功能，不僅能夠通過(guò)組合圖層更快更準(zhǔn)確的制作專(zhuān)題圖，使繁雜的專(zhuān)題圖填充工作變得簡(jiǎn)單，更大的優(yōu)勢(shì)則是實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫(kù)與圖件的實(shí)時(shí)更新，保證了土地現(xiàn)狀信息、規(guī)劃數(shù)據(jù)與圖件的同步協(xié)調(diào)。