arcgis在小流域水土保持規(guī)劃設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

王勇

摘? 要：為了提高水土保持規(guī)劃設(shè)計(jì)工作的科學(xué)性，樹立生態(tài)環(huán)境保護(hù)觀念，提高工作質(zhì)量及效率，可以在工作中應(yīng)用信息技術(shù)。ArcGIS就是目前應(yīng)用效果較好的一種地理信息系統(tǒng)，主要借助科技信息技術(shù)完成對(duì)數(shù)據(jù)的整理、分析，以及對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)、模型圖的構(gòu)建工作，可以判斷出規(guī)劃設(shè)計(jì)方案是否可行。該文主要從ArcGIS的組成結(jié)構(gòu)、運(yùn)用方法等方面進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

關(guān)鍵詞：ArcGIS? ?小流域? ?水土保持? ?規(guī)劃設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：X32? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791（2021）07（a）-0042-03

Abstract： In order to improve the scientificity of water and soil conservation planning and design， establish the concept of ecological environment protection， and improve the work quality and efficiency， information technology can be applied in the work. ArcGIS is a geographic information system with good application effect at present. It mainly completes the sorting and analysis of data and the construction of database and model map with the help of scientific and technological information technology， so as to judge whether the planning and design scheme is feasible. This paper briefly introduces the composition， structure and application method of ArcGIS.

Key Words： ArcGIS; Small watershed; Soil and water conservation; Planning and design

管理部門需要根據(jù)國(guó)土面積管理工作的區(qū)域劃分原則，對(duì)歸屬于本區(qū)域的小流域進(jìn)行統(tǒng)一的管理，目的是從生態(tài)建設(shè)的角度出發(fā)，展開水土保持的規(guī)劃設(shè)計(jì)工作。在保護(hù)自然資源的前提下，研究發(fā)揮出資源使用價(jià)值的方法。

1? 小流域水土保持規(guī)劃設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容及主要難題

小流域通常是指二、三級(jí)支流以下，以分水嶺和下游河道出口斷面為界，集水面積在50 km2 下的、相對(duì)獨(dú)立和封閉的自然匯水區(qū)域。在進(jìn)行水土保持規(guī)劃設(shè)計(jì)工作時(shí)，應(yīng)先了解這項(xiàng)工作的基本內(nèi)容，找到工作的重點(diǎn)及難點(diǎn)所在。

1.1 基本內(nèi)容

在規(guī)劃設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，需要了解小流域的水流流速、流向以及水位線高低和水體質(zhì)量。了解小流域?qū)儆谀臈l河流的分支，從水文特點(diǎn)方面展開分析，如果存在水土流失問(wèn)題和環(huán)境污染問(wèn)題，需要在規(guī)劃設(shè)計(jì)方案中制訂解決對(duì)策。同時(shí)，如果涉及到興修水利，如引水灌溉、水庫(kù)建設(shè)、大壩修建等多項(xiàng)工作任務(wù)，則需要預(yù)先擬訂施工計(jì)劃，做好經(jīng)濟(jì)預(yù)算、安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估以及項(xiàng)目行為規(guī)范化的管理，并應(yīng)當(dāng)確定基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)位置。另外，水土保持工作還包括邊坡防護(hù)、排水溝的建設(shè)工作，要在整個(gè)工程當(dāng)中融入生態(tài)環(huán)境保護(hù)的相關(guān)觀念[1]。

1.2 主要難題

水土保持規(guī)劃設(shè)計(jì)工作的難點(diǎn)在于工程施工項(xiàng)目多、工作任務(wù)量大，對(duì)施工位置的精準(zhǔn)度有較高要求，需要提前進(jìn)行地形、地勢(shì)勘查，并確定小流域所在位置的高程信息，然后要繪制施工圖紙。而傳統(tǒng)圖紙大多都是以平面圖為基礎(chǔ)，掃入計(jì)算機(jī)縮放后，在CAD中人工勾繪邊界。整體繪圖效果會(huì)受到人員工作行為及工作能力的影響，而且單獨(dú)依靠平面圖無(wú)法準(zhǔn)確體現(xiàn)高程信息，圖形過(guò)于抽象，無(wú)法為施工建設(shè)工作提供基礎(chǔ)支持。這些技術(shù)難題都是目前我國(guó)各地區(qū)管理部門在展開小流域水土保持工作時(shí)，需要技術(shù)人員解決的根本問(wèn)題[2]。

2? ArcGIS的組成結(jié)構(gòu)及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

針對(duì)平面圖無(wú)法解決的問(wèn)題，技術(shù)人員開始研究應(yīng)用地理信息系統(tǒng)構(gòu)建立體模型，利用信息技術(shù)還原小流域周邊建筑物、自然資源分布信息的實(shí)際情況，方便從中制訂科學(xué)的水土保持工程建設(shè)方案。

2.1 組成結(jié)構(gòu)

ArcGIS是信息技術(shù)發(fā)展進(jìn)程中，在GIS技術(shù)的基礎(chǔ)上誕生的。在使用這個(gè)技術(shù)之前，要在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中完善地理信息系統(tǒng)的構(gòu)建工作，需要了解該系統(tǒng)的基本組成結(jié)構(gòu)和各項(xiàng)使用功能。首先，工作人員需要先確定地圖比例尺的參數(shù)，然后在系統(tǒng)當(dāng)中設(shè)置信息收集系統(tǒng)，實(shí)時(shí)、高效地完成對(duì)衛(wèi)星定位系統(tǒng)定位測(cè)量出來(lái)的小流域三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)信息的整理工作。其次，結(jié)合坐標(biāo)系來(lái)完成虛擬模型的構(gòu)建工作[3]。實(shí)際上，地理信息系統(tǒng)是由多個(gè)現(xiàn)狀圖疊加組成的，比如：針對(duì)小流域水土保持規(guī)劃設(shè)計(jì)問(wèn)題，構(gòu)建地理信息系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)完善小流域地形分帶、土地利用、坡度分級(jí)等圖層，系統(tǒng)應(yīng)具備對(duì)各種文件格式的解析、兼容能力。

2.2 應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

在網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的支持下，運(yùn)用ArcGIS來(lái)完成水土保持規(guī)劃設(shè)計(jì)工作，可以將小流域周圍的實(shí)際人文建設(shè)情況和自然資源覆蓋情況匯總在系統(tǒng)當(dāng)中，方便分析水質(zhì)、土壤環(huán)境特征[4]。而且，實(shí)際構(gòu)建出來(lái)的模型圖可以根據(jù)需要進(jìn)行放大、縮小等操作，可以從細(xì)節(jié)處對(duì)工程建設(shè)方案的可行性進(jìn)行深入分析。除此之外，地理信息系統(tǒng)還可以作為數(shù)據(jù)庫(kù)，在規(guī)劃設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息。另外，系統(tǒng)還具有可編輯的功能，在水土保持規(guī)劃設(shè)計(jì)完成后，具體展開施工建設(shè)任務(wù)時(shí)，能夠根據(jù)工程施工進(jìn)度，利用模型圖及相關(guān)軟件模擬施工流程。

3? ArcGIS在水土保持規(guī)劃設(shè)計(jì)中的運(yùn)用方法

根據(jù)不同區(qū)域的地勢(shì)、地形情況以及自然環(huán)境條件，需要設(shè)置不同的水土保持規(guī)劃設(shè)計(jì)方案。為了保證方案的合理性和可行性，應(yīng)當(dāng)充分掌握ArcGIS技術(shù)的應(yīng)用技巧。

3.1 收集數(shù)據(jù)信息

建設(shè)地理信息系統(tǒng)，需要先收集真實(shí)的地物信息，然后將這些信息匯總到計(jì)算機(jī)設(shè)備當(dāng)中。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，可以利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為各個(gè)電子設(shè)備之間建立聯(lián)系，方便數(shù)據(jù)的及時(shí)傳遞。同時(shí)，應(yīng)當(dāng)使用精密的測(cè)量?jī)x器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量工作，常見做法是使用GPS技術(shù)進(jìn)行衛(wèi)星定位，要在地面建設(shè)信號(hào)接收站和發(fā)送站。然后，還可以利用衛(wèi)星影像、無(wú)人機(jī)完成現(xiàn)場(chǎng)圖形的攝錄工作，根據(jù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的兼容性特點(diǎn)，完成數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)化工作。

3.2 建立數(shù)據(jù)庫(kù)

整理數(shù)據(jù)后，應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)的類型做好分類處理工作，建設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)。與傳統(tǒng)的系統(tǒng)功能相比，新時(shí)期的數(shù)據(jù)庫(kù)不僅可以存儲(chǔ)和整理文字信息，對(duì)于圖片、圖表等信息也可以進(jìn)行集中管理。數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中數(shù)據(jù)信息的真實(shí)性和完整性，會(huì)影響后續(xù)規(guī)劃設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性。針對(duì)小流域的水土保持工作來(lái)看，要設(shè)計(jì)圖斑表、區(qū)域表、邊界表、線狀地物表、點(diǎn)狀地物表等。

3.3 模型圖構(gòu)建

根據(jù)一定的比例，結(jié)合實(shí)際的建筑物建設(shè)情況，交通路線分布情況，構(gòu)建模型圖。在這個(gè)基礎(chǔ)上完成對(duì)排水、灌水渠道的布局路線設(shè)計(jì)工作;確定邊坡支護(hù)的各項(xiàng)參數(shù)，并著重分析小流域周圍需要建設(shè)哪些基礎(chǔ)設(shè)施，然后以信息技術(shù)將這些構(gòu)思體現(xiàn)在模型圖當(dāng)中。分析工程建設(shè)所需材料、資金、設(shè)備，擬定規(guī)劃設(shè)計(jì)方案，繪制施工平面圖，為工程建設(shè)工作的穩(wěn)步開展奠定基礎(chǔ)。

3.4 規(guī)劃方案評(píng)估

ArcGIS具有數(shù)據(jù)分析的能力，在數(shù)據(jù)匯總完成、模型圖構(gòu)建工作和數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)工作結(jié)束后，可以通過(guò)數(shù)據(jù)分析來(lái)評(píng)估此次規(guī)劃設(shè)計(jì)方案。具體需要從空間分析角度，確定物體的三維坐標(biāo)位置，分析物體是否適宜建設(shè)在這個(gè)位置[5]。這項(xiàng)分析工作的專業(yè)性比較高，應(yīng)由專業(yè)工作人員從物理、地理學(xué)相關(guān)知識(shí)的角度來(lái)展開分析。調(diào)整規(guī)劃設(shè)計(jì)方案對(duì)于保持水土、保護(hù)自然環(huán)境都有著積極的作用。因此，應(yīng)確保技術(shù)人員在進(jìn)行地理信息系統(tǒng)構(gòu)建工作時(shí)，能夠掌握這項(xiàng)技術(shù)的操作方法。

4? 簡(jiǎn)述ArcGIS的實(shí)際運(yùn)用原則

河流的不同分支雖然會(huì)流向不同的地方，需要根據(jù)國(guó)土劃分情況來(lái)對(duì)同一條河流進(jìn)行分區(qū)域管理。但是，基于水資源的使用價(jià)值較高，各地區(qū)應(yīng)當(dāng)統(tǒng)一管理原則，規(guī)范管理行為。以小流域的管理工作為例，應(yīng)以水土保持工作為基本工作任務(wù)。在具體應(yīng)用現(xiàn)代化技術(shù)展開水土保持規(guī)劃設(shè)計(jì)工作時(shí)，應(yīng)遵循以下幾點(diǎn)原則。

4.1 數(shù)據(jù)處理

地理信息系統(tǒng)當(dāng)中的數(shù)據(jù)信息必須要明確來(lái)源，并應(yīng)當(dāng)對(duì)數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行核實(shí)，要考慮到現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量過(guò)程中，天氣變化因素、自然磁場(chǎng)、設(shè)備自身質(zhì)量對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生的影響，做好復(fù)核工作。因?yàn)樗帘３止ぷ魍ǔＩ婕暗胶芏啻笮褪┕と蝿?wù)，諸如邊坡支護(hù)、水庫(kù)及大壩的建設(shè)等，實(shí)際的施工位置和施工方法的選擇都需要以現(xiàn)場(chǎng)勘查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)前提。另外，在數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)，應(yīng)做好數(shù)據(jù)庫(kù)的更新工作[6]。因?yàn)槿藗內(nèi)粘Ｉa(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)會(huì)對(duì)水土資源進(jìn)行開發(fā)利用，所以要定期進(jìn)行水土資源利用情況的調(diào)查工作，結(jié)合調(diào)查結(jié)果及時(shí)更改數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中的內(nèi)容，避免工作人員在規(guī)劃設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)使用了陳舊的數(shù)據(jù)，造成設(shè)計(jì)方案與施工條件不符的情況。

4.2 實(shí)用性

在進(jìn)行小流域水土保持規(guī)劃設(shè)計(jì)工作時(shí)，想要使用地理信息系統(tǒng)，需要提升技術(shù)人員的計(jì)算機(jī)操作能力，要盡量讓軟件系統(tǒng)的界面更加簡(jiǎn)潔，讓各項(xiàng)功能操作方法更加簡(jiǎn)便，以此來(lái)提高系統(tǒng)的實(shí)用性。同時(shí)，應(yīng)當(dāng)以創(chuàng)新為基礎(chǔ)，不斷根據(jù)工程建設(shè)要求和科技信息行業(yè)的發(fā)展情況，完善系統(tǒng)功能，旨在充分發(fā)揮出系統(tǒng)的使用價(jià)值，解決水土保持規(guī)劃設(shè)計(jì)工作的實(shí)際難題。

5? 結(jié)語(yǔ)

在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展背景下，ArcGIS可以與衛(wèi)星定位系統(tǒng)建立聯(lián)系，方便結(jié)合定位裝置測(cè)量出來(lái)的地物信息進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總，構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)，為規(guī)劃設(shè)計(jì)工作提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持，要注意保證數(shù)據(jù)信息的真實(shí)性和準(zhǔn)確性。然后，結(jié)合制圖軟件進(jìn)行平面圖和立體模型的構(gòu)建。以小流域周圍的現(xiàn)狀圖為基礎(chǔ)，完整地展現(xiàn)出周圍的人文建設(shè)和自然資源分布情況，方便確定水土保持工程的布局方案，從中做好經(jīng)濟(jì)管理和安全風(fēng)險(xiǎn)管控工作。最后，以空間分析的方式對(duì)工程設(shè)計(jì)方案進(jìn)行可行性分析，以此來(lái)保障工程建設(shè)工作的穩(wěn)步開展。

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