ArcGIS-Excel軟件在石臺縣水土流失統(tǒng)計中的應用

劉 偉，劉卓瑪姐，邵永昌，沈 強

(安徽省水利水電勘測設(shè)計研究總院有限公司，合肥 230088)

1 基本概況

石臺縣水土流失面積統(tǒng)計分析是石臺縣水保規(guī)劃的重要組成部分，每個小流域和鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤侵蝕強度統(tǒng)計結(jié)果準確與否直接關(guān)乎到石臺縣水保規(guī)劃的成果質(zhì)量高低。因此要將全縣范圍內(nèi)所有小流域和鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤不同侵蝕強度情況進行準確統(tǒng)計分析，為石臺縣水保規(guī)劃提供準確可靠的數(shù)據(jù)支撐是非常必要的。由于全縣土壤侵蝕分布梯度密集，覆蓋范圍廣，情況復雜，同時全縣擁有128個小流域和8個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，數(shù)量多，要在現(xiàn)有矢量數(shù)據(jù)上進行傳統(tǒng)方法統(tǒng)計，不僅工作量巨大，給水保規(guī)劃編制工作帶來諸多不便，且統(tǒng)計結(jié)果存在較大誤差，不能準確反映土壤侵蝕實際情況。

（1）地形地貌。石臺縣地貌以山地為主，兼丘陵、平畈，其中低山、高丘面積1156 km2，約占全縣面積的82%。西北部是九華山脈的南端，東南部是黃山余脈，形成南北高、東西低的傾斜地勢。境內(nèi)山巒起伏，溝壑縱橫，一般山體坡度在35°～45°，最陡山坡超過70°，海拔一般在50～1000 m 之間，境內(nèi)最高點是南部的牯牛降山峰，海拔1 727.6 m，最低處是北部的黃湓河河床海拔34.0 m，境內(nèi)相對高差1 693.6 m。呈現(xiàn)山高谷深，坡地陡峭，高差懸殊，起伏急劇的地形地貌特點。

（2）區(qū)域地質(zhì)。石臺縣在大地構(gòu)造上屬江南古陸和南京拗陷的過渡地帶。地面土質(zhì)有6 種類型，分別為碳酸鹽巖類殘坡積物、泥質(zhì)巖類殘坡積物、酸性結(jié)晶巖類殘坡積物、第四紀紅色粘土、洪積物、近代河流沖積物。石臺縣地震動峰值加速度為0.05 g，地震基本烈度為Ⅵ度。

（3）土壤植被。石臺縣境內(nèi)土壤有紅壤土、黃壤土、黃棕壤土、石質(zhì)土、潮土、石灰?guī)r土、水稻土共7大土類，14個亞類，43個土屬，71個土種。成土母質(zhì)主要有兩大類：一類是地帶性泥質(zhì)頁巖、干板巖為主體的酸性或偏酸性巖類坡積物、殘積物；另一類是非地帶性石灰?guī)r類坡積物、殘積物。全縣耕地土壤pH值5.5～8.0，有機質(zhì)含量1%～2.5%。

2 水土流失類型與水土保持存在問題

2.1 水土流失類型

石臺縣屬于全國水土流失類型區(qū)劃分中的南方紅壤區(qū)（南方山地丘陵區(qū)），水土流失以水力侵蝕為主，表現(xiàn)形式主要是坡面面蝕，丘陵崗地區(qū)亦有淺溝及小切溝侵蝕。

2.2 水土保持存在的問題

《中華人民共和國水土保持法》《安徽省實施〈中華人民共和國水土保持法〉辦法》等有關(guān)水土保持的法律法規(guī)頒布實施以來，水土保持工作取得了很大進步，但是還存在諸多不足。主要問題如下：

（1）水土保持意識和觀念有待進一步提高。部分單位和個人對水土流失這個環(huán)境問題缺乏認識，對水土保持的重要性和緊迫性認識不足，水土保持的基本國策意識和法制觀念仍需進一步提高。

（2）新的人為水土流失仍未得到有效遏制。經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，生產(chǎn)建設(shè)項目不斷增多，一些部門和地方水土保持意識淡薄，往往只看眼前利益，“重開發(fā)、輕治理”“只開發(fā)、不治理”“邊治理、邊破壞”“一方治理、多方破壞”的現(xiàn)象還較突出，造成新的人為水土流失不斷發(fā)生，主要表現(xiàn)在施工過程中的水土保持措施不到位、施工跡地未恢復、建筑垃圾未及時清理和廢棄土石渣未及時妥善處理等。

（3）水土保持綜合監(jiān)管能力建設(shè)仍有待加強。水土保持政府目標責任制、生產(chǎn)建設(shè)項目監(jiān)督管理制度、監(jiān)測公告制度等尚不能滿足實際需求，公眾參與與激勵機制尚不健全，重點水土保持工程建設(shè)項目投資、建設(shè)與管理等方面的制度需進一步完善，水土保持監(jiān)管機構(gòu)與能力亟待提高，科技支撐體系還不夠健全，現(xiàn)代化水平不高，信息化建設(shè)有待加強。

（4）投入機制不能滿足水土保持建設(shè)需要。農(nóng)村“兩工”的取消一定程度上減輕了農(nóng)民負擔，但也給水土保持生態(tài)建設(shè)的投入帶來了嚴峻的考驗，農(nóng)民對土地依存度降低，以及土地使用權(quán)和經(jīng)營方式不協(xié)調(diào)，治理投入大，投資收益周期長、經(jīng)濟效益相對較低等，社會和群眾參與治理的積極性不高，水土保持投入不足的問題日益凸顯。

3 ArcGIS-Excel統(tǒng)計分析土壤侵蝕

3.1 統(tǒng)計原理

（1）運用ArcGIS 軟件對shp 矢量數(shù)據(jù)的識別、配準、轉(zhuǎn)化、相交、導出等功能，對現(xiàn)有土壤侵蝕圖、小流域圖、鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政區(qū)劃圖等多個shp 矢量圖依次進行配準、相交、導出數(shù)據(jù)等運算步驟，進而得到各個小流域和鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域內(nèi)土壤侵蝕情況，主要包括各小流域和鄉(xiāng)鎮(zhèn)的土壤不同侵蝕強度以及侵蝕面積等成果，為進一步統(tǒng)計分析提供數(shù)據(jù)支撐。

（2）運用Excel 軟件中的篩選、多條件排序、多條件求和函數(shù)SUMIFS 等功能，分別對運用ArcGIS軟件導出的各個小流域和鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤侵蝕數(shù)據(jù)進行處理，統(tǒng)計出各個流域和鄉(xiāng)鎮(zhèn)的水土流失情況。

3.2 統(tǒng)計分析操作方法

3.2.1 基礎(chǔ)資料

（1）石臺縣土壤侵蝕矢量圖（tif）。由水行政主管部門提供的石臺縣土壤侵蝕矢量圖，文件格式為tif。內(nèi)容涵蓋微度、輕度、中度、強烈、極強烈、劇烈6個侵蝕強度

（2）石臺縣小流域矢量圖（shp）。由水行政主管部門提供的石臺縣小流域矢量圖，文件格式為shp。內(nèi)容涵蓋小流域代碼、小流域名稱、小流域類型、小流域面積。

（3）石臺縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政區(qū)區(qū)劃矢量圖（shp）。文件格式為shp，內(nèi)容涵蓋石臺縣境內(nèi)區(qū)域最新的鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政邊界信息。

上述文件坐標均為為“CGCS_2 000，CGCS2 000_3_Degree_GK_CM_117E”。

3.2.2 主要操作步驟

（1）將石臺縣土壤侵蝕矢量圖（tif）、石臺縣小流域矢量圖（shp）、石臺縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政區(qū)劃矢量圖（shp）3 個文件導入ArcGIS 軟件，在ArcGIS 軟件中檢查、復核各個文件的實際坐標的，確保其統(tǒng)一性。

（2）對已導入的石臺縣土壤侵蝕矢量圖（tif）文件進行配準，進而轉(zhuǎn)成shp格式，生成石臺縣土壤侵蝕矢量圖（shp）文件。

（3）運用ArcGIS 軟件“地理處理”中的“相交”選項，將石臺縣小流域矢量圖（shp）文件與石臺縣土壤侵蝕矢量圖（shp）文件相交，生成小流域土壤侵蝕相交shp 圖。同理，將鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政區(qū)劃矢量圖（shp）文件與“石臺縣土壤侵蝕矢量圖（shp）文件相交，生成石臺縣行政區(qū)劃土壤侵蝕相交shp圖。

（4）分別打開小流域土壤侵蝕相交shp 圖和石臺縣行政區(qū)劃土壤侵蝕相交shp 圖的“打開屬性表”，在屬性表中添加“面積”字段，通過“計算幾何”屬性，分別計算出兩個文件的各自土壤侵蝕面積。打開計算地類面積表“屬性表”中的“導出”屬性，將計算的地類面積成果導出格式為“dBASE 表”的文件，分別命名為“石臺縣小流域土壤侵蝕數(shù)據(jù)表”和“石臺縣行政區(qū)劃土壤侵蝕數(shù)據(jù)表”，再將各自的“dBASE 表”文件擴展名改為“csv”格式，打開“csv”格式文件，點擊“保存”，文件默認存為“xls”格式文件。

（5）打開石臺縣小流域土壤侵蝕數(shù)據(jù)表，通過Excel文件中的高級篩選、多條件排序功能將數(shù)據(jù)表按照小流域代碼、小流域名稱、土壤侵蝕強度的主次順序排序，并運用SUMIFS 函數(shù)統(tǒng)計每個小流域中不同土壤侵蝕強度，輸出最終數(shù)據(jù)。同理，對石臺縣行政區(qū)劃土壤侵蝕數(shù)據(jù)表也進行通過Excel 文件中的高級篩選、多條件排序功能將數(shù)據(jù)表按照行政區(qū)劃、土壤侵蝕強度的主次順序排序，并運用SUMIFS 函數(shù)統(tǒng)計每個鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政區(qū)劃中不同土壤侵蝕強度，輸出最終數(shù)據(jù)。

運用ArcGIS-Exce 軟件對2019 年石臺縣小流域土壤侵蝕強度和石臺縣行政區(qū)劃土壤侵蝕強度進行統(tǒng)計、分析，思路明了、效率高、操作步驟簡單，統(tǒng)計結(jié)果準確，統(tǒng)計分析方法有較好應用價值。

3.3 統(tǒng)計成果

3.3.1 石臺縣小流域土壤侵蝕情況

通過ArcGIS-Excel 軟件統(tǒng)計、分析可得：石臺縣全境總水土流失面積為223.34 km2（不含微度侵蝕面積），占石臺縣國土面積15.80%。輕度水土流失面積219.51 km2，占水土流失總面積98.29%；中度水土流失面積2.04 km2，占水土流失總面積0.91%；強烈水土流失面積1.06 km2，占水土流失總面積0.47%；極強烈水土流失面積0.64 km2，占水土流失總面積0.29%；劇烈水土流失面積0.08 km2，占水土流失總面積0.04%。石臺縣小流域土壤侵蝕情況見表1。

表1 石臺縣小流域土壤侵蝕情況（2019年）

3.3.2 石臺縣行政區(qū)劃土壤侵蝕情況

石臺縣水土流失面積（不含微度侵蝕面積）按照鄉(xiāng)鎮(zhèn)劃分結(jié)果如下：大演鄉(xiāng)水土流失面積28.61 km2，占大演鄉(xiāng)國土面積19.46%；丁香鎮(zhèn)水土流失面積20.42 km2，占丁香鎮(zhèn)國土面積18.02%；橫渡鎮(zhèn)水土流失面積22.38 km2，占橫渡鎮(zhèn)國土面積13.07%；磯灘鄉(xiāng)水土流失面積19.41 km2，占磯灘鄉(xiāng)國土面積20.35%；七都鎮(zhèn)水土流失面積69.36 km2，占七都鄉(xiāng)國土面積20.09%；仁里鎮(zhèn)水土流失面積25.45 km2，占仁里鎮(zhèn)國土面積13.79%；仙寓鎮(zhèn)水土流失面積30.08 km2，占仙寓鎮(zhèn)國土面積13.71%；小河鎮(zhèn)水土流失面積7.63 km2，占小河鎮(zhèn)國土面積5.54%。石臺縣行政區(qū)劃（分鄉(xiāng)鎮(zhèn)）土壤侵蝕情況見表2。

表2 石臺縣行政區(qū)劃（分鄉(xiāng)鎮(zhèn)）土壤侵蝕情況（2019年）

4 成果評價

（1）可靠性評價。依據(jù)ArcGIS-Excel軟件統(tǒng)計分析出來的地類成果，將石臺縣土壤侵蝕矢量圖（tif）、石臺縣小流域矢量圖（shp）、石臺縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政區(qū)劃矢量圖（shp）有效結(jié)合。石臺縣境內(nèi)的土壤侵蝕統(tǒng)計成果與石臺縣土壤侵蝕矢量圖（tif）完全一致，同時按照小流域劃分統(tǒng)計，也滿足每個小流域土壤侵蝕統(tǒng)計結(jié)果的要求；根據(jù)石臺縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政區(qū)劃矢量圖（shp）成果，將石臺縣全縣境內(nèi)土壤侵蝕情況劃分統(tǒng)計到各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)中，使統(tǒng)計成果符合實際要求。因此該統(tǒng)計分析成果是可靠的。

（2）適用性評價。ArcGIS-Excel 軟件統(tǒng)計分析出的成果實現(xiàn)了石臺縣土壤侵蝕矢量圖（tif）、石臺縣小流域矢量圖（shp）、石臺縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政區(qū)劃矢量圖（shp）之間的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)與耦合，其統(tǒng)計、分析結(jié)果滿足石臺縣水保規(guī)劃的技術(shù)要求。針對多個矢量圖數(shù)據(jù)之間的相互運用等多條件下的組合要求，運用該技術(shù)可以快速、準確地統(tǒng)計出所需要的數(shù)據(jù)，相較于傳統(tǒng)CAD圖上手動劃分、量算和統(tǒng)計以及手動處理Excel 表格中數(shù)十萬行等海量數(shù)據(jù)等工作而言，該軟件的組合使用大大減少了機械、重復工作，統(tǒng)計和分析效率得到了提升。因此ArcGIS-Excel軟件在小流域和行政區(qū)劃土壤侵蝕統(tǒng)計分析工作中適用性較強。

5 結(jié)語

本文運用ArcGIS-Exce 軟件對2019 年石臺縣小流域土壤侵蝕強度和石臺縣行政區(qū)劃土壤侵蝕強度進行統(tǒng)計、分析，實現(xiàn)了多張矢量圖信息耦合，在數(shù)十萬行數(shù)據(jù)中快速、清晰地分層梳理、統(tǒng)計，準確地將各矢量圖信息反映在成果中，極大提高了統(tǒng)計、分析效率，使土壤侵蝕統(tǒng)計結(jié)果科學、準確，能夠滿足水保規(guī)劃編制的數(shù)據(jù)需要，為類似工作提供參考。